孤立波作用下岸滩冲淤变形及影响因素分析

发布时间：2020-10-16 20:34

　　 海岸蕴藏着丰富的矿产资源,具有巨大的环境价值和经济价值。然而港口、河口、泻湖及海湾通海口严重的淤积问题会给海岸工程的建设带来较大影响,海平面上升以及各种人类活动的干预使海岸侵蚀现象日益严重。因此对于岸滩的冲淤变化过程的研究具有十分重要的意义。波浪具有巨大的能量,对海岸或海岸建筑物产生巨大的冲击力,是引起海岸变化的主要因素。泥沙起动输移的条件不仅取决于水动力强度还与床沙的级配息息相关。很多学者对于相关问题展开了研究,但很少有学者给出岸滩剖面形态与各个影响因子的定量关系。由于近岸区的实际波浪近似孤立波,因此本文采用物理模型与数值计算相结合开展了孤立波作用下沙质岸滩冲淤变化过程及影响因素的研究,并对泥沙的运动轨迹及岸滩冲淤机理进行探讨。本文主要包括两大部分。第一部分为孤立波作用下沙质岸滩冲淤形态研究,第二部分为孤立波作用下水动力特性及冲淤机理分析。主要研究结果如下:(1)随着床沙粒径的增大,岸滩剖面会逐渐由侵蚀型岸滩向过渡型岸滩转变,且随着泥沙粒径的进一步增加过渡型岸滩有向淤积型岸滩转变的趋势。波高对岸滩剖面尺度的影响主要表现在沙坝沙坑尺度大小和位置两个方面,其影响规律与泥沙粒径密切相关。基于大量的试验数据资料,拟合得到岸滩最大淤积高度50Maxd_(deposition)/d_(50)、最大冲刷深度50Maxd_(erosion)/d_(50)、坝顶离岸距离L_(deposition)_(max)-SL/d_(50)以及坑底离岸距离L_(erosion)_(max)-SL/d_(50)分别与孤立波波陡H L、波浪作用于泥沙的相对强度gHw等影响因子之间的关系式。(2)粗颗粒泥沙均匀沙质岸滩,岸线附近的泥沙在孤立波作用下主要落淤在水跃区;碎浪区的泥沙部分落淤在上爬水流最大爬高附近,部分泥沙落淤在岸线附近;碎浪上爬区的泥沙在波浪作用后均匀分布在整个碎浪上爬区。宽级配非均匀沙质岸滩,粗颗粒泥沙以及细沙部分落淤在水流最大爬高处附近,部分落淤在水跃区靠近深水方向一侧,且细沙均分布在下层;较粗泥沙颗粒少部分落淤至最大爬高处,部分落淤在岸线附近。(3)上爬水流与回落水流的携沙能力的比值决定了岸滩的冲淤形态。碎浪上爬区回落水流时均流速大于上爬水流,岸滩冲刷形成局部冲刷坑;岸滩近岸区回落水流的时均流速明显小于上爬水流,泥沙粒径较大时易在近岸区形成淤积体。
【学位单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TV148
【部分图文】：

图 1.1 沙坝（风暴）剖面和滩肩（常浪）剖面内外研究现状是海岸泥沙运动的主要动力条件之一。波浪从远海向近岸地区传变形、破碎、上爬和回落等阶段，大量泥沙在破碎波作用下剧烈紊岸输移，改变岸滩形状形成沙坝（滩肩）和沙槽，在相似的波浪条滩剖面可能呈现动态平衡[2]。目前的研究成果将岸滩剖面分为沙坝剖阶梯剖面三种类型[3]。早期的研究主要是通过一些经验关系式来判断其演变趋势，基于对实测数据的率定，这些经验关系式通常与波陡滩坡度等参数有关[4][5]。主要从泥沙起动和波浪作用下剖面变化两个方面对前人的工作进行续的研究提供参考。

图 2.1 小波浪水槽 图 2.2 造波系统（2）优泰克信息采集系统本实验采用优泰克信息采集系统采集浪高仪反馈电信号（如图 2.3、图 2.4 所示信息采集系统根据电脑操作系统自动识别，无需人为选择，且采样频率范围较广面在同一窗口显示信号的波形和频谱，为用户在测试报告中记录相对应的波形与提供方便。

图 2.1 小波浪水槽 图 2.2 造波系统（2）优泰克信息采集系统本实验采用优泰克信息采集系统采集浪高仪反馈电信号（如图 2.3、图 2.4 所示信息采集系统根据电脑操作系统自动识别，无需人为选择，且采样频率范围较广面在同一窗口显示信号的波形和频谱，为用户在测试报告中记录相对应的波形与提供方便。
【参考文献】

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1 蒋昌波;伍志元;陈杰;刘静;肖桂振;杨武;;波浪动力因素变化对沙质岸滩演变的影响[J];海洋学报;2015年03期

2 蒋昌波;邓涯;陈杰;邓斌;刘静;沈超;;孤立波作用下岸滩剖面变化成因的水动力数值分析[J];水动力学研究与进展A辑;2014年06期

3 黄才安;王珺翼;;均匀沙起动标准的探讨[J];浙江水利科技;2014年05期

4 王琤浩;;泥沙起动流速研究现状分析[J];科技创新导报;2014年27期

5 张俊宏;余明辉;龚国祥;梁艳洁;魏红艳;;坡面非均匀沙起动规律研究综述[J];武汉大学学报(工学版);2013年04期

6 黄天一;桂建达;王玉珏;蔡业华;;不同坡度砂质海床波浪冲刷试验研究[J];江苏建筑;2011年06期

7 冯卫兵;李冰;王铮;蔡锋;;二维沙质海滩剖面形态试验研究[J];海洋通报;2008年05期

8 宋召军;黄海军;王珍岩;严立文;樊建勇;;苏北潮滩的近期变化分析[J];海洋科学;2008年06期

9 尹晶;邹志利;李松;;波浪作用下沙坝不稳定性实验研究[J];海洋工程;2008年01期

10 钟亮;许光祥;;基于模糊理论的无黏性均匀沙起动流速研究[J];人民黄河;2007年11期

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2 何文社;非均匀沙运动特性研究[D];四川大学;2002年

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3 王桂兰;非线性波浪作用下浅海堤防受力及稳定性研究[D];中国海洋大学;2014年

4 陈洁;波浪对离岸深水高桩梁板码头上部结构冲击作用研究[D];天津大学;2012年

5 江鸣;波浪通过系列矩形潜堤的数值模拟[D];天津大学;2012年

6 张婷;波浪的三维数值模拟及其应用[D];天津大学;2009年

本文编号：2843745