河口往复流中潮流不对称与推移质输沙的关系

潮流不对称现象是近岸潮波运动的基本特征之一,为了研究潮流不对称对推移质泥沙长期净输运的作用机制,首先在往复流情况下对Bagnold推移质输沙率公式(1966)由于不包含起动流速所可能导致的误差进行理论分析,进而由统计学中的"偏度"的概念出发,推导了河口潮流不对称与推移质输沙之间的定量关系。研究认为,虽然Bagnold推移质输沙率公式不包含泥沙起动流速,但是只要泥沙起动流速和最大流速的比值在一定范围内,则在理论上公式的计算误差是可以接受的。由偏度结合Bagnold公式导出了潮流不对称与推移质输沙之间的关系,表明推移质泥沙的长期净输运不仅与余流有关,而且与不同分潮组合之间、余流与分潮之间的相互作用紧密相关。该关系还给出了一个由潮流调和常数估算河口推移质输沙的简便方法。经对比,从潮流不对称出发估算推移质输沙与直接采用推移质输沙率公式结果一致。     

泥沙粒径组成的不均匀性对海岸地形演变的影响

海岸的泥沙输沙模式决定着海岸地形的演变特征,不同的输沙模式会导致形成横向和倾斜沙坝、裂流沟槽等不同的地貌特征。本研究提出了一种考虑泥沙分布不均匀性的新输沙率公式,该公式包含了反映泥沙粒径不均匀性的概率加权和考虑泥沙颗粒遮蔽效应的加权。该公式所给出的载沙量与传统输沙率公式的对比表明,相同中值粒径下,二者有明显差异。将该输沙率公式应用于地形线性不稳定分析,所得到的地形不稳定性增长率不同于假定泥沙为均匀的结果,对应的地形变形波长也有所差别。     

波浪在黄河三角洲形成中的作用

本文应用１９８７年在黄河海港心北７ｍ水深处理观测的９个月波浪资料进行统计研究，以揭示波浪在三角洲形成中的作用研究表明：（１）波浪对下三角洲海底泥沙的再悬浮力是比较大的，一年中有约有１４４天时间，波浪使１２．５ｍ水深以内泥沙启动，５ｍ以内的泥沙发生位移。（２）波浪作用的沿岸相对输沙力，北岸向西，东岸向南，输沙力北岸大于东岸，且随着三角洲的前积淤进，这种差异在逐渐增大。（３）该区强浪的向为ＮＥ，次经浪     

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。     

河口、海岸环境下床沙输运的初步实验研究

量测了在水深0.5m的情况下波浪、水流通过水平沙床所产生的床沙输移。实验波高为0.15m，周期分别为1.4和2.0s。首先量测纯波浪下的床沙输移，然后量测波流共同作用下，水流与波浪行进方向一致其稳定速度分别为0.02,0.04,0.06m/s时的床沙输移，结果表明，2个沙槽所得的总输沙率在波周期2.0s时最大，净输沙率在波周期1.4s时最大，将波叠加在速度为0.02m/s的水流上时，2种波型的净输沙率都增加约1倍，水流为0.04m/s和0.06m/s时2种波型的净输沙率分别都减少。     

波浪冲击过程流场变化特性试验研究

利用瞬态全场测量技术———粒子图像测速(PIV)技术,研究了波浪对透空式建筑物上部结构冲击过程的流场变化特性。通过对采集到的CCD图像互相关分析,直观地显示了波浪冲击作用发生时结构物底面的流场状态,得到瞬间全场流体水质点速度矢量,并且应用概率分析法研究了冲击压力峰值与波浪水质点运动速度之间的关系。     

黄河下游泥沙输沙率的预测

利用黄河利津站的精密水文泥沙测量结果对一些常用水流泥沙输沙率公式进行验证表明，Ｖａｎ Ｒｉｊｎ公式最适合于黄河泥沙输沙率的预测，对公式做部分校正则可以大大提高其预测能力。     

黄河三角洲埕北海域底质沉积物粒度特征及泥沙输运分析

通过黄河三角洲埕北海域表层沉积物的粒度资料、实测潮流数据以及50 a一遇的波浪要素,分析了埕北海域表层沉积物的分布类型以及粒度参数特征,并计算了表层沉积物的临界起动应力、日平均单宽输沙通量以及波流共同作用下的单宽推移质输沙率。结果表明:研究区表层沉积物主要是粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂和泥四种,分选中等偏差,近对称到正偏,中等尖锐到尖锐峰态;对大潮期间埕北海域潮流底应力和表层沉积物的临界起动应力的计算说明潮流在大部分区域具有起动和输运泥沙的作用;秋季潮流作用下的日平均单宽输沙通量均值为372.32 kg/（m·d）,方向为涨潮流向。利用贝克尔（Bijker）和经典的Van Rijn公式计算出的50 a一遇的波流共同作用下单宽推移质日平均净输沙率结果近似相等。     

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。     

沙质海岸沿岸输沙率计算方法研究进展

准确预测波浪作用下沿岸输沙率是沙质海岸研究领域的重要科学问题。根据数十年来国内外沿岸输沙率公式的研究进展,按研究方法对各项成果进行分类,并兼顾时间逻辑,回顾了各研究方法的发展历程及其代表性成果。对各项成果的理论基础、考虑因素、资料来源等方面进行了探讨,并采用现场原型沙、室内原型沙和室内轻质沙等实测资料,对国内外常用公式的预测准确性进行了检验。结果表明,孙林云公式与各项实测资料的吻合程度最高,在众多沿岸输沙率公式中具有明显的先进性。在此基础上,对未来可进一步深化研究的方向作出了展望。     

沿岸输沙率的计算

近岸区的泥沙,受到波浪运动的掀动作用及沿岸流的输送作用,造成泥沙的纵向运动。衡量泥沙纵向运动强度的量度是沿岸输涉率,通常所说的沿岸输沙率是指在单位时间内通过某垂直于岸线的整个横断面的总的泥沙量(包括悬沙部分和底沙部分),其中时间单位为秒、小时、日、月或年,而泥沙的数量,可用重量或浮重表示,亦可用体积表示。     

沙质海岸强浪作用下沿岸输沙问题研究

在沙质海岸上修建导流堤、丁坝等会引起局部海域水沙动力条件的改变和海床冲淤调整,因此准确预测沿岸输沙率是海岸工程建设前进行优化设计的基础条件之一.首先构建了刻画高强度推移质输沙过程中固-液混合体运动的理论模型,通过寻求模型的特解并推导成1D沿岸输沙率公式.该公式适宜计算强浪作用下的推移质输沙率,已得到了大型波浪水槽、往复流水道和海滩现场实测输沙率资料的良好验证.通过与物理模型试验实测输沙量结果的比较,进一步表明该公式能够较好地预测沙质海岸在寒潮大风浪(或台风浪)作用下的高强度输沙量(骤淤量).     

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。     

分段式造波机生成波浪内外部结构的一致性分析

用60个波高仪组成2m×2m的方阵,同步测量波面过程,用Doppler声学流速仪获得了二维正向和斜向规则波、二维正向和斜向随机波以及三维随机波浪场中不同水深处的同步Euler水质点速度各方向分量的高精度的时间过程资料.以此为出发点,讨论了分段式造波机生成波浪的周期分布特征,发现三维随机波浪周期分布的μ值与二维随机波浪比较有明显增大的趋势.分别从速度合矢量方向与波向的吻合程度(对二维波浪)、"多点波面"组合与"波面-水质点速度"组合两种方式得到方向谱的吻合程度(对三维随机波浪)等不同角度,论证了分段式造波机产生的波浪的内外部结构的一致性.     

波浪作用下岸坡和海底平衡条件的研究

提出波浪作用下岸坡和海底动态和静态平衡条件的数学模型。在已建立的推移质泥沙体积输沙率基本关系式的基础上,根据连续方程,计算出底坡、泥沙、波浪三要素在动态和静态平衡情况下的关系式,得出反映这种关系的底坡平衡函数曲线图。用实际资料对这一函数曲线进行了验证,并对实际资料相对模型的某些差异作出解释。     

沿岸输沙量的年变化

在本文中根据努瓦克肖特港的实测泥沙资料,确定了贝克尔(Bijker)沿岸输沙率公式中的床面糙率r。当海滩上泥沙的中值粒径D50为0.2毫米时,r为0.03—0.04米。 用该港1976—1982年的波浪观测资料,计算了各年的沿岸输沙量,其结果表明输沙量的年变化是不容忽视的,在七年中输沙量的最大值与平均值之比为1.3,最大值与最小值之比为1.9。     

波浪作用下浮泥悬扬浓度特性研究

为研究不同波浪环境下,水底浮泥层产生泥沙悬扬后其浓度的分布特性,使用浊度计测定浊度的方法确定水体中泥沙的浓度,并在水槽实验中改变水深、浮泥厚度及造波机的频率和振幅,观察水槽中悬浮泥沙浓度的变化情况,获得水深、波浪频率、波幅以及浮泥厚度对底床泥沙悬扬的影响,分析泥沙浓度的垂向分布特征等。实验结果显示,水深对底床泥沙悬扬的影响最为显著,其他实验参数的影响均不十分显著。同时,通过垂向输沙平衡的分析,得到一个可描述泥沙垂向浓度分布的理论公式,并利用水槽实验结果进行验证。对比结果显示,理论公式所得曲线与实验结果曲线变化趋势一致,部分工况下,理论值稍稍偏大。     

潮流作用下河口悬沙运动二维数学模型

对于粉沙淤泥质河口和第底泥沙受潮流作用主要以悬沙形式输运。在这样的海区建港与疏浚航道,需要首先先进泥沙淤积问题的研究,本文采用潮流作用下不平衡方程式,挟沙能力公式和起动流速公式,建立了潮流作用下河口悬沙运动二维数学模型,一维悬沙不平衡输沙方程和海底变 方程进行离散时直接采用显式迎风格式,得到了较好的结果。     

波浪作用下级配泥沙海滩滩面变化试验研究

砂质海滩的泥沙具有一定的级配,在波浪作用下,滩面泥沙粒径将发生分选,引起海滩质量变化。在水槽中用不同波高和周期的波浪分别对不同级配的沙滩进行作用,探究滩面在波浪外动力作用下的变化规律。结果表明:全级配沙滩在相同波高波浪作用下形成的沙坝型海滩滩型中,破波点向海的区域表层泥沙分选会随波浪周期增大变差;相同周期(T=1.68s)波浪作用下,全级配沙滩在大波高(H=13.2cm)和小波高(H=6.7cm)的波浪作用下分别形成沙坝型和滩肩型海滩,滩面泥沙分选变好;原始沙滩级配与滩面泥沙变化密切相关,同种波浪动力作用下,中细、粗中沙滩沙坝表层泥沙迎波面粗于背波面,粗细沙滩粗颗粒集中在沙坝和滩顶之间。     

潮流波浪联合输沙及海床冲淤演变的理论体系与其数学模拟

根据近岸带及河口区潮流、波浪、湍流各自物理尺度的不同,从Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和质量传输方程出发,利用Ｒｅｙｎｏｌｄｓ分解的方法,建立了模拟波浪 流联合输沙及海床冲淤演变的理论体系,给出了潮流作用下近岸波浪传播方程、波浪作用下潮流运动方程并通过利用波流合成底部切应力、底层湍流脉动随机特性,得出了波流联合作用下不平衡沙计算中泥沙起悬与沉降量的确定方法。本文模型应用于“广西合浦围垦工程潮流波浪