流速和潮位变化对波浪在近岸区传播的影响

从射线理论出发,研究了在流速和潮位变化同时作用下,波浪在近岸区的传播过程,得到了波向线及其散开因子在该情况下的修正方程,并根据波作用量守恒的原则,求出了沿波向线波高变化的表达式。作为算例,首先对一简单地形区域波浪传播进行了计算,并和已有的成果作了比较;同时还应用本文理论模式对广西廉州湾海域的实际波浪传播进行了计算。计算结果表明,流速与潮位变化对波浪传播过程有明显的影响。     

近岸波、流作用下结构物附近海岸演变的数值模拟

针对与砂质海岸在波浪作用下的演变有关的波浪、近岸流及输沙问题进行了系统的研究,并对结构物附近海岸演变进行了数值模拟。考虑了波浪折射-绕射及波浪破碎的综合作用,在近岸流场的模拟中用沿水深积分形成的K方程模型确定涡粘系数。计算岸滩地形变化时,综合波浪、近岸流作用的底沙和悬沙输沙率,并考虑波浪对泥沙作用的影响。模型对防波堤和近岸沉船附近地形变化进行了模拟,效果良好。     

波浪、潮流和风暴潮耦合模式及悬沙输移规律的研究

近年来，由于河口、海岸地区的泥沙运动与港口、航道以及海岸的冲淤有着直接的关系，对一些海岸建筑物比如防波堤、护岸工程等造成一定的威胁，甚至于使其完全丧失使用价值，造成巨大的损失。为此人们越来越重视对这一问题的研究。本文为估计岸滩的冲淤变化和了解岸滩的演变规律，对影响泥沙运动的海洋动力要素进行了研究。 为研究悬沙的输移规律，建立了一个由两部分组成的二维悬沙模型系统：①水动力模式。建立了一个综合多因素的二维波浪、潮汐和风暴潮耦合模式，以此来研究波、潮、风暴潮间的相互作用，并为泥沙计算提供流速场。②二维悬沙模式。运用得出的流场来研究悬沙的输移扩散规律。其中所采用的波浪模式是将流对波浪场的影响同时加以考虑的耦合数学模型，将流速加入波能方程，并考虑由于水面的升降而产生的不定常水深对波浪场的影响，再将波浪场对流场的影响通过辐射应力、考虑波浪影响的底应力以及依赖波龄的表面风应力耦合到流场中，从而建立了一个综合多种因素的波浪、潮汐、风暴潮联合作用下的二维悬沙模型系统。并在此模型系统的基础上，对黄河口泥沙的输移问题作了探讨，为今后的防堤、护岸工程提供依据。     

波浪谱在地形水流综合作用下的折射

根据波浪作用通量守恒原则,本文分析了波浪谱在水流与地形综合作用下的折射计算方法,提出了在平直海岸上受水流作用的折射计算程序WCINDS4.按与规则波计算结果的对比,给出了对比系数的诺谟图,可供实际工程应用.     

砂质海岸突堤式建筑物下游岸线变形数学模型

提出了一种改进的砂质海岸岸滩演变的“一线理论”数学模型.该模型中考虑了岸滩演变过程中岸滩坡度变化的影响,并采用波浪折射、绕射和反射联合计算数学模型模拟掩护区的波浪场,提高了波浪计算的精度.实例计算表明,在验证资料比较充分的条件下,该数学模型计算结果的可靠度较高,可供实际工程规划和设计时参考使用.     

海岸波浪多次破碎波能耗散模型

在坡度很缓(接近或小于1∶100)的海岸,波浪在向海岸传播的过程中,可能经历多次破碎,而在两次波浪破碎之间将伴随着波浪恢复(波浪恢复到不破碎状态)。在现有海岸波高计算模型中,波浪破碎是通过波能耗散来模拟的,但所采用的波能耗散模型都不能自动考虑波浪出现多次破碎的过程,特别精确模拟这一过程中出现的波浪恢复。本文提出了解决这一问题的新的波能耗散模型,模型的建立是通过在Dally模型中重新建立稳定波能、饱和波高水深比和波能耗散系数,并引入了波浪恢复的判断条件实现的。该模型的波能耗散在波浪恢复区的值很小故能描述波浪恢复区的波浪运动。与实验结果的对比表明,新模型可以适合缓坡情况波浪多次破碎的波高模拟,而且对不同坡度的平坡和沙坝海岸(1∶100～1∶10)的破碎波模拟都可以给出与实验结果符合的结果,并且可以自动识别多次波浪破碎的存在和波浪恢复的发生。     

浅水波浪变形数学模型与淤泥质海岸底摩擦系数的确定

波浪是主要的海岸动力因素之一。港口及海岸工程多位于浅水区,工程的规划设计工作需要确定相应的浅水波要素。根据历史天气图推算所得的常是深水处的波要素或波浪观测点是位于不同的水深处,所以需要进行浅水波浪要素的推算。本文选择的浅水波浪变形数学模型考虑了波浪在浅水区传播过程由于水深变化而引起波浪折射和由于底摩擦波能损耗而引起波高衰减。本模型假设波动为线性简谐波。波浪在浅水区传播过程由于底部摩擦,沿程波能逐渐衰减。因此当波浪在浅水中传播距离较长时要考虑底摩擦波能损耗的影响。本文引用连云港-16米和-5米深浅水同步观测的波浪资料,进行了确定淤泥质海岸底摩擦系数的研究工作。对于采用H～T组合进行计算建议取底摩擦系数f=0.01。     

努港突堤上游淤积年限计算

沙质海岸在斜向波浪作用下将产生沿岸水流及沿岸输沙。因此,若在沿海岸修筑沿岸建筑物必然会破坏该地区的输沙动态平衡,发生明显的局部岸滩变形。本文应用Pelnard-Considere单线理论模式,通过物理模型试验等方法确定了有关计算参数,对毛里塔尼亚的努瓦克肖特港突堤上游的淤积岸线及淤积年限进行了计算,其结果可供港口建设等部门参考。     

岚山海区波浪特征及其对海岸的影响

岚山海岸近年来侵蚀严重,海岸侵蚀的自然因素主要由波浪引起,较大浪出现的季节和波浪尺度决定了海岸侵蚀发生的时间和强度。本文分析了岚山海区的波浪特征,并探讨了岚山海岸侵蚀的原因及波浪作用下海岸侵蚀的过程。     

近岸波浪浅水变形的非线性分析

本文就近岸波浪具有非线性特征提出了应用椭圆余弦波理论来研究波浪浅水变形的非线性问题。本文在椭圆余弦波数值计算的基础上，进一步分析了浅水波浪在ＨＬ~２／Ｄ~３＞２６情形下波高的变化规律，其中考虑了床面底摩擦、底坡和传质水流等因素对波高变化的影响及相应的程度分析。计算结果分析表明，浅水波浪的非线性性质和底部摩擦对波高变化的影响不能忽略，这对确定海岸工程标高有较大的实际意义和经济价值。     

波浪作用下淤泥质海滩剖面侵蚀过程的计算模式——以江苏北部淤泥质海岸为例

本文以江苏北部连云港—灌河口之间淤泥质海岸为研究对象,建立了在潮水位变动状态下淤泥质海滩剖面上破碎波浪冲蚀力的计算式,并根据海滩侵蚀过程中沉积物质构成的变化,提出了“蚀滩浪”的概念,以此建立了淤泥质海滩侵蚀演变模式,此模式揭示了淤泥质海滩侵蚀过程中剖面形态变化特征,较好地复演了连云港地区海岸的侵蚀演变过程。     

粉质土海岸微地貌形成及泥沙问题的工程地质分析

通过对渤海湾粉质土海岸中的黄河水下三角洲的塌陷凹坑地貌形成、埕岛海域海底电缆中断、黄骅港外航道泥沙骤淤、东营港航道开挖试验段淤积等问题进行原因分析,结合该类海岸粉质土在波浪作用下的动力特性,认为风暴期间在强烈的波浪循环荷载作用下,粉质土在趋于液状化过程中强度降低,被波浪剪切形成振荡滑动,导致运动泥沙的异常增量。因此,在研究粉质土海岸泥沙运动问题中,应注意考虑由于海底粉质土的工程地质特性而造成的泥沙侵蚀或淤积量的异常变化。     

波、流及其共同作用下桩墩局部冲刷问题试验研究现状

要研究波流共同作用下桩墩的基础冲刷问题,首先需要了解水流和波浪单独作用下桩墩冲刷的机理和特征。针对波、流及其共同作用下桩墩的局部冲刷问题,从流速、水深、桩径、波长、波高、相对底层流速、粒径和粒径级配等方面系统地简述了恒定流、波浪和波流作用下桩、墩局部冲刷的研究进展。根据实验资料比较了各家经典计算公式的计算结果发现我国规范65-1式计算值偏大,65-2式计算值偏小等结论。桩墩局部冲刷是一个复杂的过程,今后可以针对淤泥质海岸底床、粉沙质海岸底床、复杂桩群结构、物理模型比尺效应、非恒定水动力条件、复杂基础形式方面对波流作用下基础冲刷的最大冲刷深度、冲刷过程、冲刷范围进行研究,以弥补桩墩局部冲刷在这些方面的不足。     

波浪作用下海床的有效应力分析

波浪作用下海床的稳定性分析是海洋工程地质评价的重要内容。海床的稳定性可通过计算分析其随时间变化的有效应力场来评估。本文建议了一个周期荷载作用下土体的本构模型 ,并用于计算波浪作用下海床的应力与变形。采用Biot固结理论和有限单元法 ,分析了海床的动态应力场与孔隙水压力场。波浪作用下两种渗透系数时有效应力的动态变化过程结果对比 ,反映了渗透消散作用对海床有效应力变化的影响     

黄河三角洲区域的波流相互作用数值分析

将三维水动力-生态模式COHERENS与第三代波浪模式SWAN结合起来,采用该耦合模式数值计算了黄河三角洲的波浪特征波高与特征周期情况,从而探讨水流和波动水位对波浪特征波高和特征周期计算结果的影响。总的说来特征波高、特征周期、流速的计算结果与观测值吻合得较好,说明了COHERENS模式和SWAN模式相结合而成的波流耦合模式能够较好地计算黄河三角洲地区的流场与浪场情况。研究这些动力因素的机制和时空变化规律,对于研究海岸、河口的泥沙运动,海岸侵蚀的机理,合理开发利用自然资源,防止海洋灾害具有十分重大的意义。     

海沙开采工程环境的影响分析预测研究——以绥中县三道砂干开采海沙工程海域使用可行性研究为例

分析了岸滩、海底地形和海岸地貌现代作用过程,用数值模拟方法研究了海沙开采导致的海底地形改变,以及由此引起流场及波浪折射而造成的海岸动力变化,讨论了这种变化对海底和海岸的动态影响。通过计算悬浮泥沙和再释放污染物的浓度变化、扩散和输运途径,预测了环境质量影响范围,以减轻海砂开采活动对周围环境带来的影响。     

中长周期波作用下的斜坡堤胸墙波浪力试验研究

在印度洋、大西洋沿岸,海岸工程设计波浪周期多在14 s以上,具有显著的中长周期波特征。通过以往工程项目的试验结果发现中长周期波下,规范计算的斜坡堤胸墙波浪力明显小于试验结果。因此,通过系列物理模型试验研究了中长周期波下的斜坡堤胸墙波浪力。分析斜坡坡度、肩台宽度和波浪条件对胸墙波浪力的影响。通过将试验结果与我国现有规范中的经验公式计算所得结果进行对比,发现规范更适用于胸墙底淹没的情况,而对于肩台出水情况,规范计算结果小于试验结果。由此提出了一种新的波浪力计算方法,计算准确度得到明显提高。     

海岸建筑物附近的岸线变形计算

本文提出了一种适合于计算平直砂质海岸上岸线变形的数值模型。与过去的模型相比其不同点是本模型考虑了由于岸线变形后,岸线走向的改变对波浪折射的影响。作为一个例子对努港突堤上游的淤积年限进行了计算,其结果与有关的物理模型结果颇为接近。对于突堤下游的冲刷过程的计算,考虑了由于沿岸波高变化对沿岸输砂率的影响。这个模型可用于估计砂质海岸上海岸工程建筑物上下游的冲刷与淤积程度,确定拦砂建筑物的工作年限以及拦砂建筑物的长度等等。     

波浪作用下近岸区污染物输移扩散的数学模型及其实验验证

在近岸缓坡浅水海岸,波浪破碎产生沿岸流是近岸海域流场的重要组成部分,它对污染物输移扩散规律的影响重大,在高阶近似抛物化缓坡方程求解大面积波浪场基础上,建立了波浪作用下污染物输移扩散数学模型.计算结果与不同坡度均匀斜坡地形上具有不同波高、周期的规则波及不规则波浪作用下污染物输移扩散实验结果进行了比较,分析了各种因素对波浪作用下沿岸流分布规律影响,所得结论认为地形坡度及入射波高对污染物输移扩散的影响较大,波浪作用将使缓坡海滩上污染物的输移扩散平行岸线方向.     

波浪在岸滩上的爬高和破碎的数学模拟

为了建立波浪在浅滩海岸地区运动的数学模型,需要模拟波浪在岸滩上的破碎、爬高的全过程。本文提出了用紊流模型来模拟这一过程,研究了几种紊流模型在破碎波计算中的应用。一个新的计算技术—“窄缝法”被用来解决由于波浪在岸滩上的爬高而形成的移动边界问题。