第5章 沙质海岸的泥沙运动(2版)
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第六章沙质海岸的泥沙运动√1.简述海岸泥沙运动方式的沿程变化。
深水:底部流速为零,床面泥沙静止。
浅水:在床面水质点速度的沿程增大过程中,观测到:(1)泥沙起动,作推移质运动;(2)沙纹形成,形成泥沙悬浮;(3)沙纹消失,泥沙层移运动。
(4)破波后,水质点运动速度减小,破碎引起紊动,泥沙大量悬浮,泥沙运动最为活跃。
(5)上爬带,泥沙在上冲水流和下冲水流的作用下作层移运动。
2.简述沙质海岸泥沙运动特点。
①在沙质海滩上,波浪是泥沙起动、推移和悬浮的主导因素。
②波浪水质点运动是往复的周期运动,在其作用下,泥沙仅能作往复摆动,不能或者仅有很小的净位移。
③近岸流、潮流、风吹流等水流的搬运作用,才使泥沙有显著的输移。
④特别对于悬沙,一旦泥沙被波浪振荡流上举进入悬浮状态,即使最微弱的稳定流也能产生泥沙净搬运。
⑤泥沙运动与水位变化也有很大关系。
水位变化造成各点波浪条件随时间变化,引起流体运动特性和泥沙搬运过程的变化,特别是在泥沙运动强烈的破碎带。
3.何谓泥沙运动界限水深?由于海岸处水深向岸减小,波高向岸增大,这使波浪由离岸深水区域向海岸浅水区域传播过程中,水质点速度的前后不对称性在逐渐增强,泥沙输移也从在深水区域的无净输移和无水底变形转变成在浅水区域的存在净输移和存在水底变形,这一转变对应的水深称为界限水深或闭合水深。
4.简述准稳定流方法的基本思想。
一个波动周期中,由于水质点运动轨迹的不封闭性,会带动推移质运动沿波浪传播方向有一个净的输移。
5.何谓沿岸输沙?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。
在沙质海岸上,沿岸输沙主要发生在破波带内。
第七章沙质海岸形态与变形√1.岸滩有哪两种时间尺度的变形?一种为长期演变,表现为海岸线长期后退或前进,历时可达数年、数十年乃至百年以上;另一种是短期演变或季节性演变,海滩剖面随季节性风浪大小而作规律性变动。
2.海滩的重要特征构造有哪些?沿岸沙坝;滩肩。
3.何谓海滩平衡剖面?所谓海滩平衡剖面,就是在一定条件下,海滩上任一点的泥沙均没有净位移,剖面形状维持不变的海滩形态。
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kh7.(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/k10.★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波的分散现象称为波的弥散(或色散)现象。
第一章 波浪理论1.波浪分类(1)按波浪形态:分为规则波和不规则波(2)按波浪传播海域的水深:h/L ≥1/2 为深水波;1/2>h/L>1/20 为有限水深波;h/L ≤1/2 为浅水波(3)按波浪破碎与否:分为破碎波、未破碎波和破后波2.波浪运动控制方程 (1)描述一般水流运动方法有两种:一种叫欧拉法,亦称局部法,另一种叫拉格朗日法,亦称全面法(2)描述简单波浪运动的理论: 一个是艾利(Airy )提出的为微幅波理论,另一个是斯托克斯(Stokes )提出的有限振幅波理论3.参数(1)波高H :两个相邻波峰顶之间的水平距离(2)振幅a :波浪中心至波峰顶的垂直距离,H=2A (3)波周期T : 波浪推进一个波长所需的时间(4)波面升高 )t , x (ηη= :波面至静水面的垂直位移(5)函数表达式: )t -kx (Acos ση=(6)圆频率:T 2πσ= (7)波速c : 波形传播速度,即同相位点传播速度,又称相速度4.建立简单波理论的假设:流体是均质和不可压缩的,其密度为一常数;流体是无粘性的理想流体;自由水面的压力是均匀的且为常数;水流运动是无旋的;海底水平、不透水;流体上的质量力仅为重力,表面张力和柯氏力忽略不计;波浪属于平面运动,即在xz 平面内作二维运动。
5.速度φ的控制方程(拉普拉斯方程): 02222=∂∂+∂∂z x φφ 就是势运动的控制方程。
6.拉普拉斯方程的边界条件:(1)海底表面边界条件:海底水平不透水 0z=∂∂φ ,h z -= 处(2)自由水面动力学边界条件: 0])()[(21t 22=+∂∂+∂∂+∂∂==ηφφφηηg zx z z (3)自由水面的运动边界条件:自由水面上个点的运动速度等于位于水面上个水质点的运动速度0zx x t =∂∂-∂∂∂∂+∂∂φφηη ,η=z 处(4)二维推进波,流场上、下两端面边界条件可写为:)z ,ct -x ()t ,z ,x (φφ=7.微幅波理论假设:假设运动是缓慢的,波动的振幅A 远小于波长L 或水深h7.微幅波波面方程:)t -kx (cos 2σηH =弥散方程)kh (gktanh 2=σ 波长:)kh (tanh 2gT L 2π= 波速:)kh (tanh 2gT c π= 深水波长:π2gT L 2o = 深水波速:π2gT c o = 浅水波长:gh T L s = 浅水波速gh c s =8.色散(弥散)现象:不同波长(或周期)的波以不同速度进行传播最后导致波的分散现象称为波的色散现象。
第七章海岸地貌海岸带的概念海洋与陆地相互作用的地带,叫海岸带。
这个地带的自然地理环境特点与大陆和海洋内部是明显不同的,受波浪、潮汐和海流的影响非常明显。
根据这些海洋动力作用的特点可以将海岸带划分为三部分:海岸是高潮位以上,波浪作用上限(激浪作用所能到达的地方)以下的狭长陆上部分;潮间带是高潮线与低潮线之间地带。
它在高潮时淹没在海水以下,低潮时露出海水面;水下岸坡是低潮线以下,波浪有效作用下限以上的地带。
海岸地貌的概念在海岸带由于波浪、潮汐和海流等海洋动力作用所形成的独特地貌。
包括海蚀地貌和海积地貌。
第一节海蚀作用与海蚀地貌一、海蚀作用各种动力水及其所挟带泥沙对海岸进行冲蚀、磨蚀和溶蚀,使海岸线不断后退和蚀低的作用。
1、冲蚀作用波浪浪流对海岸的撞击、冲刷作用。
如果海岸斜坡坡度和水深都很大,波浪到达海岸时波能消耗很少,全部波能用于冲击海岸,基岩岸壁上承受到强大的压力。
波浪在冲击岩壁时,基岩裂隙中空气受到压缩,对围岩产生巨大压力,海浪后退后,受压缩的空气又突然膨胀,这样连续的缩胀骤然变化,使岩石崩解、破坏。
2、磨蚀作用激浪流挟带岩屑和沙砾对基岩的撞击、凿蚀和研磨作用,它加大了海蚀的速度。
3、溶蚀作用海水对岩石的溶解作用,除了碳酸盐等岩石易于溶解外,其他如玄武岩、正长岩、角闪石及黑曜石等岩石矿物,在海水中的溶解速度比在淡水中快几倍到十几倍。
二、海蚀地貌1、海蚀穴(洞)海崖的坡脚处,经常遭受波浪水流的冲磨而形成的凹坑或凹槽,一般宽度大于深度者称海蚀穴,深度大于宽度者称海蚀洞。
它常沿多节理或抗蚀力较弱的部位沿岸断续分布。
2、海蚀崖海蚀穴在波浪冲蚀下不断扩大,当其上方的岩石悬空时,发生崩塌,形成海蚀崖,海岸因此而后退。
海蚀崖的形态受岩性和岩层产状的影响很大,柱状节理发育的海蚀崖呈陡立状,向海倾斜的岩层常形成倾斜海崖,向陆倾斜的岩层也可以形成陡崖并能较好地保存。
3、海蚀拱桥突出在海中岬角两侧,发育相向的海蚀洞,经长期侵蚀最后相互贯通,形成海蚀拱桥。
粉沙质海岸泥沙运动及航道淤积机理在这个阳光灿烂的日子里,咱们聊聊粉沙质海岸那些“调皮捣蛋”的泥沙运动和航道淤积的事儿。
说到海岸,大家的脑海里是不是立刻浮现出那一片片金色的沙滩,海浪轻轻拍打,真是个放松的好地方。
可是,嘿,别以为这地方就这么简单,实际上,海岸的泥沙运动就像是个小孩在沙堆里捣鼓,总是闹得不可开交。
咱们先说说粉沙质海岸吧。
这种沙子呢,颗粒比较细,摸上去软软的,像是万里无云的蓝天下一片温暖的沙滩。
但这可不是那么安分的,它们在水流的推动下,可是动得欢。
水流一来,沙子就像跳舞一样,四处飘荡,有时候跑到岸边,有时候又往海里躲。
看着这幅景象,真是让人想起小时候在沙滩上玩耍的快乐时光,手里握着小铲子,拼命堆着自己的“小沙堡”。
不过,泥沙运动并不是说说而已,它影响着航道的形态。
航道嘛,就是船只通过的通道,得宽敞明亮才行。
可是,咱们的粉沙可不买账,动不动就聚在一起,造成淤积。
就好像一个小朋友在玩耍时把玩具扔得到处都是,弄得家里乱糟糟的。
于是,这些泥沙就会慢慢堆积在航道里,船只航行起来可就像在水里开着小船闯关,颠得厉害,能让船员们头疼不已。
这淤积的过程其实是有规律可循的。
想象一下,当海浪冲刷的时候,沙子被带走,形成了一个移动的沙丘。
而在某些地方,水流变慢,沙子就像在找家一样,慢慢落下,形成了新的“沙滩”。
可这玩意儿一堆起来,航道可就变得越来越狭窄,船只进出得小心翼翼,真是“刀口舔蜜”的感觉,既刺激又危险。
每年,这种情况都在不同的海岸上上演。
科学家们就像现代的“海岸侦探”,他们观察、记录、分析,试图搞明白这些粉沙究竟在搞什么名堂。
他们有时候用水下摄像头,有时候用模型试验,就像是做科学实验的小学生,总是在寻找那个神秘的“泥沙之舞”的秘诀。
最终,他们发现,这一切都与潮汐、风向、以及海洋的水温密切相关。
潮起潮落,仿佛在进行一场精彩的演出,海浪是舞者,沙子是乐器,配合得那叫一个天衣无缝。
粉沙质海岸的变化速度可快得惊人。
海岸动力学复习提纲初始章 概论1、基本概念{{、潮汐动力因素:风、浪、流岸线变化泥沙运动海滩剖面变化岸线变形海岸动力学→海岸带:以海岸线为准,向陆地10公里,向海到-10m 或-15m 等深线范畴内为海岸带。
海岸带又分为①潮上带②潮间带③潮下带 海岸线:沿海岸滩与平均大潮高潮面交线称为海岸线。
潮上带:平均高潮以上潮间带:平均高潮与平均低潮之间潮下带:平均低潮以下2、海岸类型①基岩海岸基岩海岸主要由岩石组成,地质条件比较好,是建港的良好地点。
②沙质海岸组成的泥沙粒径0.06mm<d<2mm ,海滩剖面陡一点,坡度>1:1000。
波浪对它的作用主要是迁移。
主要功能为旅游业。
③淤泥质海岸淤泥质海岸由淤泥构成,泥沙粒径<0.06mm 。
潮间带比较发育,剖面坡度很缓,坡度1:500~1:2000。
主要用途为围垦和养殖。
④生物海岸生物海岸包括1.红树林海岸和2.珊瑚礁海岸1.红树林海岸:红树林是公认的“天然海岸卫士”。
我国的红树林海岸主要分布在海南,福建,台湾沿海。
红树林海岸的作用主要有消浪、滞流、促淤、保滩。
2.珊瑚礁海岸:是由珊瑚礁组成的海岸,是海防前哨。
可用于潜水及海底观光。
3、海岸动力因素变化长期因素:风、波浪、潮汐、波浪流、海平面短期因素:台风、海啸、风暴潮长期因素具有周期性,相对确定性;短期因素具有偶然性。
4、海岸开发现况①海岸港口建设②围垦,建海堤③海岸资源开发利用1.土地资源2.盐资源3.渔场4.油气资源④海岸环境保护5、海岸动力学研究方法①理论分析②实验室试验研究③现场原型观测研究④数学模拟研究第一章波浪理论第一节波浪的分类1、按波浪所受干扰力和周期分类:(1)表面张力波:周期最短,风是干扰力,恢复力是表面张力。
(2)重力波:周期1~30s,风是干扰力,恢复力是重力。
{风浪→涌浪(3)长周期波:周期5min~12h,由风暴或地震生成。
(4)潮波:周期10h或24h,由天体运功生成。