海岸动力学
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一、填空题
1.一列简单波浪进入浅水区后,在传播中随水深变化,其波速、波长、波高和波向都将发生变化,但是其波周期则始终保持不变,波浪这一性质为分析它从深水传播到浅水的变化提供方便
2.近岸流包括向岸流、沿岸流和离岸流
3.海岸可分为沙质海岸和淤泥质海岸
4.拜落诺能量输沙型可表示为载沙量和流速的乘积
5.近岸区泥沙运动按方向不同可分为横向运动和沿岸运动
6.沿岸输沙率的波能流法把沿岸输沙和波功率沿岸分量联系起来
7.以破波点为界,把水域分为近岸区和离岸区,近岸去进一步可以分为外滩、前滩、和后滩
8.波浪按形态可以分为规则波和不规则波
9.描述简单波的理论主要有微幅波理论和斯托克斯波理论
10.一直波周期为5s,其水深波长为38.99米,波速为7.80米/秒
11.波谱)(S相当于波能密度相对于组成波频率的分布函数
12.在海岬岬角处,波向线集中,这种现象称为辐聚,在海湾里,波向线分散,称为辐散
13.泥沙连续方程dzdssss中,ss为沉降率,dzdss表示紊动扩散引起的向上的泥沙通量,s为紊动扩散系数
14.沿岸输沙是波浪和波导沿岸流共同作用引起的纵向泥沙运动,主要发生在破波内,其机理是波浪掀沙和沿岸流输沙
15.辐射应力可定义为波浪运动引起的剩余动量留
16.一般将2Lh作为深水波和有限水深波的界限,将20Lh作为有限水深波和浅水波的界限
17.描述不规则波系的方法主要有特征波法和谱表示法
18.方向谱是一种二维谱
19.破碎波的类型主要有崩破波、卷破波和激散波
20.在破波带外的浅水区,波高随水深减小而增大,因而辐射应力沿程增大,发生减水现象
21.泥沙活动参数DguMsm)(,它表示促使泥沙起动的力和重力引起的稳定力之间的比值
22.沿岸流量最大输沙率在破波线和沿岸流速最大值之间
23.沿岸沙坝和滩肩是沙质海岸的重要特性构造
24.卷破波是形成沿岸沙坝的主要原因
填空
1波浪按波浪形态分为规则波和不规则波。大洋中的风浪是不规则波或随机波;离开风区后自由传播的的涌浪可视为规则波。
2波浪按传播海域的水深分为深水波、有限水深波和浅水波。分别将h/L=1/2和h/L=1/20作为它们之间的界限。
3波浪非线性的程度取决于波高、波长、水深的相互关系,在深水中影响最大的特征比值是波陡,在浅水中影响最大的是相对波高。
4波长较短的风浪进入水流较大的水域,或骑在波长较长的涌浪或潮波之上时,其波长、波速、波高及波向均将发生变化,而波周期保持不变。
5对波群速度与波速的关系而言,浅水波的波群速度为 𝐂𝐠=𝐂𝐬=√𝐠𝐡 ,深水波的波群速度为𝐂𝐠=𝟏𝟐𝐂𝟎。
6一般把h/L<1/20的波浪称为浅水波,其群速为𝐂𝐠=𝐂=√𝐠𝐡
7斯托克斯波的水质点运动轨迹不封闭,运动一个周期后有一净水平位移,造成一种水平流动,称为漂流或质量输移;造成泥沙净输运。
8近岸水流速度的垂向分布,可采用对数分布或指数分布两种形式。垂向水流结构的分层描述中常采用Boussinesq假定。
9重力波周期的范围在1至30秒之间,周期为200秒的是低频波,潮波的周期大于 12小时 。
10海岸线是指 陆地与海水的边界线。从海岸动力学的角度,海岸带的范围是从波浪所能作用的海底,向陆延至暴风浪所能达到的上界。
12当两列波向相反,波高、周期相等的行进波相遇时,形成驻波。驻波的动能是入射行进波的2倍。
13非线性的有限振幅波理论主要有斯托克斯波理论、椭余波理论、孤立波理论等。
14一般认为,波浪破碎的运动学条件是波峰处水质点运动速度大于波峰相速度;动力学条件是质点离心力大于约束力重力,出现溢出现象。
15引潮力主要包括月球和太阳对地球上海水的引力,以及地球与月球绕其公共质心旋转产生的惯性离心力。
16辐射应力向岸的分量xxS 梯度驱动产生波浪增减水,xyS 梯度驱动产生沿岸流,yyS 梯度驱动产生裂流和近岸环流。
《海岸动力学》课程教学大纲
课程编号:030055 学分: 2 总学时:34
大纲执笔人:程素斌 大纲审核人:叶为民
一、课程性质与目的
《海岸动力学》是港口航道与海岸工程专业本科生的必选专业基础课程。
通过本门课程的学习,使学生掌握海岸动力的基本知识,基本波浪理论分析
方法及方程推导,波浪在传播中的变形和破碎现象,以及在泥沙作用下的海岸岸
滩演变,初步具有分析和计算海岸动力因素方面的工作能力。
二、课程基本要求
1. 了解波浪的基本知识及种类;
2. 掌握基本波浪理论,微幅波理论及其解的特性,波浪的浅水效应;
3. 了解在不同海岸情况下的泥沙运动特性;
4. 了解海岸建筑物对岸滩演变的影响。
三、课程基本内容
第一章 波浪理论
第二章 波浪的传播变形和破碎
第三章 近岸波浪流
第四章 海岸带潮波运动
第五章 沙质海岸的泥沙运动
第六章 岸滩演变
第七章 淤泥质海岸的泥沙运动及其岸滩演变
四、实验或上机内容
波浪基本形式,如何造波,波的量测。
五、前修课程要求
流体力学、水力学、河流动力学等。
六、学时分配
序号
内 容 学 时 安 排
小计 理论
课时 实验
课时 习题
课时 上机
课时
1 绪论 4
2 波浪理论 6 2
3 波浪的传播变形和
破碎 6
4 近岸波浪流 4 5 海岸带潮波运动 2
6 沙质海岸的泥沙运
动 4
7 岸滩演变 4
8 小结 2
总 计 32 2 34
七、教材与主要参考书
《海岸动力学》(第三版),吴宋仁主编,人民交通出版社,2000年。
第一章1.▲按波浪形态可分为规则波和不规则波。2.按波浪破碎与否波浪可分为:破碎波,未破碎波和破后波
3.★根据波浪传播海域的水深分类:①h/L=0.5深水波与有限水深波界限②h/L=0.05有限
水深波和浅水波的界限,0.5>h/L>0.05为有限水深;h/L≤0.05为浅水波。
4.波浪运动描述方法:欧拉法和拉格朗日法;描述理论:微幅波理论和斯托克斯理论5.微幅波理论的假设:①假设运动是缓慢的u远小于0,w远小于0②波动的振幅a远小
于波长L或水深h,即H或a远小于L和h。
6.(1)基本参数:①空间尺度参数:波高H:波谷底至波峰顶的垂直距离;振幅a:波浪中心
至波峰顶的垂直距离;波面η=η(x,t):波面至静水面的垂直位移;波长L:两个相邻波峰顶之间
的水平距离;水深h:静水面至海底的垂直距离②时间尺度参数:波周期T:波浪推进一个波
长所需的时间;波频率f:单位时间波动次数f=1/T;波速c:波浪传播速度c=L/T(2)复合参数:①波动角(圆)频率σ=2π/T②波数k=2π/L③波陡δ=H/L④相对水深h/L或kh
7.(1)势波运动的控制方程(拉普拉斯方程):
(2)伯努利方程:
8.定解条件(边界条件):①在海底表面水质点垂直速度为零,②在波
面z=η处,应满足两个边界条件:动力边界条件:自由水面水压力为0;运动边界条件:波面的上升速度与水质点上升速度相同。自由水面运动边界条件:③波
场上、下两端面边界条件:对于简单波动,常认为它在空间和时间上呈周期性。
9.①自由水面的波面曲线:η=cos(kx-σt)*H/2②弥散方程:σ2=gktanh(kh)③弥散方程推得的
几个等价关系式:L=tanh(kh)*gT2/(2π),c=tanh(kh)*gT/(2π),c2=tanh(kh)*g/k
10.★弥散(色散)现象:水深给定时,波周期愈长,波长愈长,波速愈大,这样使不同波
长的波在传播过程中逐渐分离。这种不同波长(或周期)的波以不同速度进行传播最后导致