海滩沙在波浪作用下的垂向分异试验研究

自然条件下的海滩并非由均一粒径的泥沙组成,在波浪作用下会发生泥沙分选。本文针对全级配沙床,开展水槽试验,研究不同波浪动力对海滩沙垂向分异特征的影响。实验结果表明:波高对海滩沙垂向粒度分异性结果影响较大,大波高作用下沙坝处垂向泥沙粒度变化受波浪影响深度达8cm;小波高作用下,由于波能相对较小,波浪第一次触底产生的紊动较弱,使得垂向泥沙粒度变化较小。相同波高不同周期波浪作用下的垂向泥沙分异特征的差异主要表现在上冲水流和重力回落流共同作用下携沙能力的不同。     

黄海西朝鲜湾波浪潮流共同作用下二维潮流泥沙数值模拟与砂矿成矿分析

黄海西朝鲜湾是潮流流速特别高、潮流沙脊群发育明显的特殊水动力沉积区，具有砂矿成矿的有利条件。为了分析其成矿特征，论文采用波浪潮流共同作用下的潮流泥沙数值模型，计算模拟了各级波浪潮流作用下的海底冲淤状态和总输沙量，并按形成年代、主要分选控制因素分析了砂矿的成因及漂沙分选方式。结果表明，本区砂矿属于波浪潮流控制型现代滨海区砂矿，其成矿方式为潮流与波浪掀沙、潮流输沙、风暴浪混沙。研究海域类似一个巨型砂矿分选机，分选强度有利于成矿的区域大多为0～20m水深海域，矿层可延续到风爆浪的最大冲刷深度。     

波浪作用下沙床中的孔隙水压力响应模型实验研究

本文介绍了在波浪水槽中进行的波浪作用下沙床中的孔隙水压力量测实验，并给出和分析了部分实验数据，实验中的波浪采用和规则波和不规则波。沙床采用了均质沙床和分层沙床，同时对沙床上有直立墙的模型也进行了实验。     

波浪作用下细颗粒泥沙悬移特性的试验研究

通过9组室内水槽试验,系统分析了不同周期和波高波浪作用下粉砂质细砂的悬移特性。试验结果表明,在波浪作用下,细颗粒泥沙在水体中悬浮产生明显的三层混浊结构：近底高浓度混浊层、中部混浊层和上部低浓度混浊层。其混浊度的大小与波浪动力条件相关,波浪周期的延长和波高的增加都会使近底层悬沙浓度显著增大,悬沙浓度的波动性在近底层表现得最为突出和复杂;波浪动力条件的改变对上层水体的悬沙浓度基本不产生影响。当波浪作用停止,悬沙开始静水沉降时,近底层水体含沙浓度的变化与波浪要素的比值相关,当波浪要素的比值大于临界值时,底层含沙浓度在一定时间段内反而增加,出现浓度返起现象。     

不规则立波的特性及其对沙底的作用

根据波浪水槽中的模型试验结果,在本文中探讨了不规则波经直立墙反射后的一些特性以及墙前沙底的冲刷形态。为了便于比较,文中也简要地提及了规则立波对直立墙前沙底作用的主要结论。分析表明,若采用有效波高作为规则波试验中的等值波高,则由此得出的最终冲刷深度是偏于安全的。     

准三维位相分解的水动力及泥沙输运模型

本文将一个基于扩展到破波带的Boussi nesq方程的二维位相分解波浪变形模块与一个波浪挟沙输运模块相结合来计算二维输沙率 ,建立了两个水动力模块来计算流及湍粘性的垂向变化 ,以及波浪悬沙浓度和悬沙输沙率。在几种情况下对该模型进行了验证 ,并做了精度分析。Elfrink等 (1 996)给出了三维模型的描述 ,即一个无界海滩位相平均的波浪模块和一个波浪挟沙输运模块的合成。需要一个波浪理论来计算波要素。Rakha等 (1 997)所描述的模型则代表一个可位相分解的海岸剖面模型 ,即由一个一维 (1D)Boussinesq模块和一个垂向一维(1DV)波浪水动力及…     

波浪作用下的床面剪应力

在海滨条件下,波浪是一个重要的动力因素.为了研究波浪在浅水区传递的衰减过程,需分析波浪在浅水区传递过程中的能量损耗,这就与波浪作用下的床面剪应力的正确决定有关.在研究近岸区底沙运动的过程中,其中有两个重要问题需要着重分析:一是波浪作用下的底沙起动;二是波浪作用下的底沙输送.为此,要对波浪作用下的床面剪应力问题进行探讨.     

泥沙起动规律的研究

本文在波浪与水流共同作用下的底沙起动[1]研究的基础上,对泥沙起动规律进行了研究,分析了波浪、水流共同作用下的底部剪切力,认为底沙颗粒的起动取决于底部合成剪应力的大小。并对导出的波浪与水流共同作用下的底沙起动公式作了验证。文中通过底部加糙及扩大粒径范围的泥沙起动实验,确定了泥沙起动公式中的传播动量系数,推导出了波浪与水流共同作用的底部阻力系数与泥沙粒径的关系式。     

三沙近海海域灾害性海浪数值推算

以南海２０年再分析风场作为驱动场,采用波浪模式ＷＡＶＥＷＡＴＣＨ-ＩＩＩ对南海１９８６—２００５年波浪进行了数值模拟。通过波浪模拟结果与Ｔ／Ｐ高度计波浪资料和台风浪观测资料的对比验证,表明本文波浪计算结果较好。利用模拟结果对三沙海域波浪进行了统计分析,发现三沙海域年平均波浪方向以ＮＥ 向为主。选取中沙群岛近海点进行重现期推算,发现其百年一遇有效波高可达到１６．２ｍ,百年一遇平均周期可达到１６．７ｓ。海区波浪较大,对灾害性海浪的预警和风险评估不可忽视。     

海岸破波带内水底悬沙浓度形成机理实验研究

通过大尺度水槽波浪引起泥沙悬移的动床模型实验,研究了沙坝海岸破波带内水底悬沙浓度形成机理,通过比较时间平均水底悬沙浓度与时间平均水底波浪水质点动能或时间平均水底湍动能之间的相关性,论证了利用时间平均湍动能比利用时间平均波浪水质点动能计算时间平均水底悬沙浓度更为适用,并提出了以上时间平均水底悬沙浓度与水底湍动能之间的关系也可以用来近似表达时间变化的水底悬沙浓度与时间变化的水底湍动能之间的关系。研究针对规则波、波群和不规则波3种波浪形态进行,并分别对破波带内的爬坡区、内破波区和沙坝区3个区域实验结果进行讨论。     

漳州港码头岸线规划潮流及泥沙问题研究

本文在实测资料的基础上，全面分析了漳州港海域的波浪要素，潮流动力，泥沙运移特性和水深演变等，计算了漳州港码头工程前后潮流分布场，并在此基础上预报了漳州港起步工程的３．５万吨级码头泊位、港池、航道的泥沙冲淤幅度。结果表明，漳州港海域的水深维护主要与上游纳潮面积大小有关，海域潮差大，潮流强，水深大，波浪小，海域泥沙主要来源于上游的九龙江，年输沙量为２７７万ｔ，海域年平均含沙量也不大，港池航道水深可由水流动力来维持、泊位和淤积很小，这些情况表明，漳州港屿仔尾海区建港的自然条件是优越的。     

台湾浅滩海底沙波精细特征、分类与分布规律

迄今由于缺乏高精度的实测水深数据,对台湾浅滩沙波的精细结构缺乏详细的阐述。本文基于多波束实测资料研究台湾浅滩沙波形态的精细特征及其分布规律。多波束探测结果显示:研究区沙波的平均波高达到13.5m,沙波波峰处水深为20.42m,沙波平均波高约为水深的2/3,沙波的波长大多数处于500~700m之间。研究区内主要发育3种类型的沙波,即摆线型沙波、余弦型沙波和双峰型沙波。研究区西部主要发育双峰型沙波,中部则主要发育余弦型和摆线型沙波,而东部主要发育摆线型沙波,整个区域以摆线型沙波为主。海平面波动、台湾海峡复杂的水动力条件以及台湾岛丰富的山溪河流携带的大量沉积物进入海峡,对浅滩区的沙波具有强烈的改造作用。     

海南东方岸外海底沙波活动性研究

对海南东方岸外 2 0～ 50 m水深海底沙波形成的动力环境、形态特征、剖面结构及其分布特征进行了描述和分析。根据环境参数 ,对其活动性进行了计算 ,并将计算结果与发育环境相类似的 Surtainville沙波进行了类比。认为研究区沙波主要系在潮流作用下形成。研究区沙波迁移速率为每年数米。东区 (水深 2 0～ 40 m)是沙波发育的主体 ,受落潮流作用 ,沙波自北向南迁移 ;西区 (水深 36～ 52 m)沙波受涨潮流控制自南向北迁移 ;中区为过渡区 ,沙波相对稳定     

海南岛西部岸外沙波的高分辨率形态特征

利用SIMRAD-EM3000多波束探测系统和DGPS定位系统,对海南岛东方岸外的沙波沙脊区进行了高精度探测,分析结果表明:从海岸到陆架底形具有明显的分带性,依次出现弱侵蚀底形段、沙波沙脊底形段和平坦底形段。沙波仅发育于沙波沙脊段,介于水深20~50 m之间,沙波形态有二维与三维两种,沙波波高多为0.7~2.5 m,波长20~70 m,沙波指数(L/H)为20~60,对称指数为1~3;沙波沙脊区沉积物的搬运方向有明显的规律性,在沙脊的西侧,沉积物主要向北搬运;在沙脊的东侧,沉积物主要向南搬运;沙波的形成和发育主要受潮流场控制,热带风暴对其有改造作用。     

SCOURING PATTERNS IN FRONT OF VERTICAL BREAKWATERS

There are two basic types of scouring pattern of a sand bed in front of a vertical breakwater under the action of standing waves due to the differences of the sand grain sizes and of the wave conditions. The expressions of the scouring profile, the ultimate maximum scouring depth and the development of the scouring for two scouring patterns based on the experimental data are given in the present paper.The scale laws for the sand grain size and for the scouring depth are derived, thus making it possible to apply the results from the model tests to the prototype conditions. The influence of the scouring patterns on the stability of the foundations of vertical breakwaters is discussed through some typical examples in the paper.     

大亚湾大鹏澳菱角石沿岸泥沙动态

本文根据大亚湾大鹏澳菱角石沿岸的波浪、潮流和泥沙资料,探讨了菱角石沿岸泥沙来源、泥沙活动水深和破波带,估算了破波带沿岸输沙率和非破波带底沙单宽输沙率,说明了沿岸泥沙运移以破波带沿岸输沙为主,验证了赵子丹提出的估算沿岸输沙率的关系曲线的可靠性。     

热带风暴过程中珊瑚礁坪示踪砂运移的现场实验研究

１９９５年１０月在小东海珊瑚礁海岸的礁坪上进行了示踪砂运动的现场实验。本次实验对浪,流以及示踪砂采样作了同步观测。根据所获的实验数据,分析在９５１６号热带风暴天气过程礁坪上示踪砂运移的基本规律。在一级近似下,测定并计算了泥沙在波生流作用下的漂移速度与流速比因子０．００２,混合深度小于２ｃｍ。这一结果与其它已往结果相比明显小得多。     

南海北部湾海洋工程地质特征

根据地球物理、声学探测及海底取样等实测资料详细分析,发现北部湾油气勘探开发区具有近岸、水浅等优越自然条件以及复杂的海洋工程地质特征。海底地形地貌较为复杂,存在潮流沙脊与潮沟、海底沙坡、埋藏古河道、浅层气、埋藏古陡坡、滑塌断层及可能的砂土液化层等潜在灾害地质因素,对海上构筑物存在直接或潜在的危险性。尤其在东部,海底坎坷不平,活动性的潮流消脊、侵蚀沟槽、海底沙波及浅层气等很发育,是海底工程建设的危险区,应引起高度重视。     

Ephemeral sand waves in the hurricane surf zone

Airborne bathymetric LIDAR observations along the Florida panhandle after Hurricane Dennis (2005) show the first unequivocal observations of surf-zone sand wave trains.

These are found in depths of 5m along the trough of the hurricane bar, where hindcasts show strong longshore currents only during severe storms. The waves extend over tens of kilometers of coast after Dennis but are absent from the same area in four other datasets. Observed wavelength to water depth ratios are comparable to river dunes and tidal sand waves but height to depth ratios are smaller, with the largest wave heights around 0.1 times the water depth. The sand wave generation mechanism is hypothesized to be from wind-and-wave-induced longshore currents, which were hindcast to be large during Dennis, with destruction from water wave orbital velocities.     

防城港拦门沙航道的泥沙来源及冲淤规律的研究

防城港位于广西壮族自治区的南部,北部弯的顶部,它是我国南方新建的万旽级重要港口。该港在开发过程中遇到的关键问题之一是外航道有拦门沙,水深只有3.2m,拦门沙开挖以后是否会出现泥沙淤积影响正常通航，对此必须作出科学预测。中国科学院海洋研究所受交通部委托,与交通部广州航道局和广西交通局勘察设计院等单位协作,于1974年至1978年进行了系统的调查研究,并先后提出了《踏勘报告》和《调査研究报告》。根据我们对地质地貌的历史演变、泥沙来源及泥沙运动规律的研究，推测拦门沙开挖后泥沙洄淤量不大,开发前景良好,为该港的建设提供了科学依据。经过将近三年的实践检验,结论基本上符合事实。本文即是在上述报告的基础上撰写的。