上海海事大学港航海岸动力学
上海海事大学港航河流动力学
河流动力学上海海事大学200710613004第一章:泥沙特性1.等容粒径:体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。
设某一颗泥沙体积为V,则其等容粒径D为:。
算数平均值:几何平均值:2.粒配曲线和作法:为了表示泥沙的组成特性通常利用粒配曲线。
作法:通过颗粒分析(包括筛分和水析),求出沙洋中各种粒径泥沙的重量,算出小于各种粒径的泥沙总重量,然后在半对数坐标纸上,将泥沙粒径D绘于横坐标(对数分格)上,小于该粒径的泥沙在全部沙洋中所占重量百分数P绘于纵坐标(普通分格)上,绘出的D~P关系曲线即为所求的粒配曲线。
(陡匀缓不匀,左大右小)曲线较陡,表示沙样内颗粒组成比较均匀,粒径变化范围小曲线较缓,表示沙样内颗粒组成不均匀,粒径变化范围大3.中值粒径D50:表示大于该和小于该种粒径的泥沙重量各占沙样总质量的50%。
4.平均粒径Dm:沙样内各泥沙粒径组的加权平均值。
作法:将粒配曲线的纵坐标(P)按其变化情况分成若干组,并在横坐标(D)上定出各组泥沙对应的上、下限粒径Dmax和Dmin以及各组泥沙在整个沙样中所占质量百分数ΔPi,然后求出各组泥沙的平均粒径Di=(Dmax+Dmin)/2或Di= ,再按下式求出其平均粒径:Dm=5.沙样均匀程度可以用分选系数So(或称非均匀系数)表示。
So=So=1则沙样非常均匀,So越大于1则越不均匀6.泥沙的空隙率:泥沙中孔隙的容积占沙样总容积的百分比称为孔隙率。
且细颗粒泥沙孔隙率大于粗颗粒泥沙孔隙率。
粒径均匀的泥沙孔隙率最大。
越接近球体孔隙率越小。
7.比表面积:颗粒表面积与其体积之比。
对于球体:σ=表面积越大,物理化学作用越大。
因为细颗粒泥沙比表面积很大,故表面的物理化学作用显得特别突出。
8.双电层:颗粒表面离子层及其周围的反离子层(吸附层和扩散层)9.粘结水:在吸附层范围内水分在失去自由活动能力整齐、紧密地排列起来,ρ=1.2~1.4,力学性质与固体相似,具有极大粘滞性、弹性和抗剪强度10.粘滞水:扩散层范围内水分子因距颗粒表面较远,受到引力较小,排列较疏松,ρ=1.3~1.7g/cm3,具有较大的粘滞性和抗剪强度,不能传递静水压力。
《海岸动力学》课件
实验结果与分析
01 02 03
结果分析
分析潮汐和波浪对海岸的影响机制 。
研究海岸物质的迁移模式与潮汐、 波浪的相互关系。
06
海岸动力学的未来发展
海岸动力学的前沿问题
极端气候和海平面上升的影响
研究极端气候事件对海岸带的影响,以及海平面上升对海岸动力过程、海滩演变和沿海工 程设施的影响。
海洋酸化的影响
实验方法与步骤
• 重复进行多次实验,以获得可靠的实验结果。
实验方法与步骤
使用专业软件进行数据处 理和分析。
对采集的数据进行整理和 筛选。
数据分析
01
03 02
实验结果与分析
潮汐对海岸的影响
潮汐周期与海岸物质的迁移模式之间的关系。
波浪能量耗散
波浪在传递过程中能量损失的规律。
实验结果与分析
• 近岸流速分布:潮汐和波浪共同作用下近岸流速的分布情 况。
数值求解方法
数值求解是解决偏微分方程的重要手段,通过数值方法可以将偏微分方程 转化为离散点上的数值计算。
常见的数值求解方法包括有限差分法、有限元法、谱方法等,每种方法都 有其适用范围和优缺点。
选择合适的数值求解方法需要考虑模型的复杂性和计算精度要求,以及计 算资源的限制。
模型验证与比较
01
模型验证是确保模型准确性的重要步骤,通过与实际观测数据 进行比较,可以评估模型的可靠性和精度。
研究海洋酸化对海岸带生态系统、沉积物化学和矿物学的影响,以及这些变化如何影响海 岸动力过程。
海洋垃圾和塑料污染
关注海洋垃圾和塑料污染对海岸带生态系统和环境的影响,以及如何通过减少垃圾排放和 加强废弃物管理来减轻这些影响。
海岸动力学的研究趋势
海岸动力学课件 4.2
The pressure gradient of the sloping water
surface balances the change of the incoming
momentum. There is therefore a change in
mean water surface slope whenever there
3. Applications Radiation stress has been proved to be a very
powerful tool in the study of a variety of
oceanographic phenomena. In the context of
littoral processes, it has been used to predict
4/33
Chapter 4
The radiation stress across the plane x=constant in the direction of wave advance is
The radiation stress of y-momentum across the plane y=constant
This was prompted by the agreement between
two seemingly independent estimates of the
change of wave momentum by breaking across
the shoreline.
16/33
Chapter 4
The maximum value of wave set-up at the shoreline is
海岸动力学
海岸动力学海岸动力学这门课是海岸方向的基础课程,是港口航道与海岸工程专业的一门重要专业基础课,是学习水运工程规划、港口工程和海岸工程等专业课的先修课程,目标是认识与掌握海岸动力因素(包括波浪、近岸波浪流和海岸带潮波)的基本理论和海岸泥沙运动(包括沙质和淤泥质海岸)的基本规律及其岸滩演变,在港口选址、港口与航道工程的平面布置,港口与航道的回淤分析及海岸工程的环境影响等方面有一定的基础知识,往后无论是做哪个方向的海洋相关学科应该都会涉及到一些,甚至以之为核心,为学习专业课程以及今后从事科学研究打下基础。
海洋动力学(marine dynamics),研究海洋力场及其引起的各种机械运动的学科。
海洋力场包括大气界面层的力场、海洋水体的力场和海底岩层的力场。
在大气界面层中,主要是海-气相互作用所引起的海洋气象和物质迁移;海底岩层的力场,主要是因海底扩张、火山爆发、壳层塌陷或断裂等引起的动力学效应;海洋水体的力场引起的各种运动过程,是海洋动力学中的基本内容。
海洋动力学内容包括动力因素和泥沙运动及岸滩演变两大部分。
前者包括波浪、近岸波生流和潮流运动;后者包括沙质和淤泥质的泥沙起动、输沙率和变形等。
对地貌特征和防护措施也做了简要介绍。
海洋动力学是海洋物理学的一个重要分支,主要研究海水的各种运动规律,地形地貌的变化及产生这些变化的动力因素。
这些研究对防护、港口建筑等都有密切的关系。
建坝等人类活动导致长江入河口泥沙锐减,三角洲前缘对来沙减少有敏感响应根据大通站系列资料,确认长江泥沙自1960s以来在0.01的显著水平上呈减少趋势。
研究发现:泥沙减少的原因是建坝等减沙因素超过植被破坏的增沙因素;目前,被拦在水库中的泥沙累计达8.5亿t/a;2003~2005年,三峡水库拦沙1. 5亿t/a,坝下侵蚀不足以补偿,入河口泥沙减少0.85亿t/a。
系列测深资料和典型潮滩段面连续观测的研究发现,三角洲前缘淤涨速率正在急剧下降,局部已出现蚀退。
上海海事大学港口工程学电子教案
上海海事大学课程教案
课程名称:港口工程学课程编号:31103210
承担课程的二级学院(部): 海洋环境与工程学院系(教研室)港航教研室
教案编写教师:史旦达
授课对象:港口航道与海岸工程081班、082班编制时间:2011.3
编写负责人系(教研室)主任
(签字)(签字)
绪论本章答疑时数:1
第1章:码头概述本章答疑时数:1
第2章:重力式码头本章答疑时数: 2
第3章:板桩码头本章答疑时数: 2
第4章:高桩码头本章答疑时数: 2
本章答疑时数: 1
第5章:开敞式码头
第7章:码头附属设施本章答疑时数: 1
第8章:防波堤与护岸本章答疑时数:1
第9章:修造船水工建筑物本章答疑时数: 2
第10章:港口水工建筑物抗震本章答疑时数: 2
第11章:港口水工结构数值模拟本章答疑时数: 2。
上海海事大学港口工程学电子教案
上海海事大学课程教案
课程名称:港口工程学课程编号:31103210
承担课程的二级学院(部): 海洋环境与工程学院系(教研室)港航教研室
教案编写教师:史旦达
授课对象:港口航道与海岸工程081班、082班编制时间:2011.3
编写负责人系(教研室)主任
(签字)(签字)
绪论本章答疑时数:1
第1章:码头概述本章答疑时数:1
第2章:重力式码头本章答疑时数: 2
第3章:板桩码头本章答疑时数: 2
第4章:高桩码头本章答疑时数: 2
本章答疑时数: 1
第5章:开敞式码头
第7章:码头附属设施本章答疑时数: 1
第8章:防波堤与护岸本章答疑时数:1
第9章:修造船水工建筑物本章答疑时数: 2
第10章:港口水工建筑物抗震本章答疑时数: 2
第11章:港口水工结构数值模拟本章答疑时数: 2。
交大-港航 海岸动力学考试大纲(详细)2
1、海岸类型和海岸主要动力因素:按照岸滩的物质组成,海岸类型有(1)基岩海岸 (2)砂砾质海岸 (3)淤泥质海岸 (4)生物海岸(红树林海岸和珊瑚礁海岸) 主要动力因素有:波浪、潮汐及潮流、近岸流、台风、风暴潮 、海啸、异重流;以及河流影响。
2、海岸线和海岸带的概念:海岸线是大潮平均高潮面与陆岸的交线。
海岸带是陆地与海洋相互作用、相互交界的一个地带,包括潮上带,潮间带,潮下带;潮间带指高潮时海岸线与低潮时海岸线之间的带状区域;潮上带是海岸线向陆扩展10km 的区域;潮下带向海到-10m ~-15m 等深线。
1、波浪分类:按波浪形态分类,波浪可分为规则波和不规则波。
不规则波又称随机波。
按波浪传播海域的水深分类,波浪分为深水波、有限水深波和浅水波。
深水波时h/L ≥0.5浅水波时h/L ≤0.05(其中h 为水深,L 为波长) cos()a kx t ησ=-,则波长为2L k π=,则波周期为2T πσ=,波速为x 方向。
3、描述规则波浪运动的理论:主要有微幅波理论、有限振幅Stokes 波理论、椭圆余弦波理论,孤立波等。
4、势波理论:假定流体无粘无旋并且不可压缩,因而剪切应力为零,无摩阻损失,存在势函数,求解势波的控制方程简化为20ϕ∇=;底部边界上,法向速度为零。
流速场和压力场可分开求解.求出速度势函数φ和流速场后,由伯诺里方程求得压力场。
5.界面运动学边界条件:在流体界面上,不应有穿越界面的流动,否则界面就不能存在。
流体界面具有保持性,某一时刻位于界面上的流体质点将始终位于界面上,不能有相对法向位移,即界面上水质点运动法向速度等于界面运动法向速度。
6、线性波理论假定:波动的振幅相对于波长或水深是无限小的。
线性波水质点运动轨迹为一个封闭椭圆,其水平长半轴为a ,垂直短半轴为b 。
在水面处b =H/2,即为波浪的振幅,在水底处b =0,说明水质点沿水底只作水平运动。
在深水情况下,水质点轨迹可简化为圆。
《海岸动力学》课件
海岸工程:如港口建 设、防波堤设计等
海洋资源开发:如潮 汐能、波浪能等
环境保护:如海岸侵 蚀、海平面上升等
自然灾害防治:如台 风、海啸等
军事应用:如潜艇隐 蔽、导弹发射等
学科背景:海岸动力学是研究海岸线、海岸带和海岸生态系统的动力学过程和规律的科学。 发展历程:海岸动力学起源于19世纪末,随着海洋科学的发展而逐渐形成。 学科发展:20世纪初,海岸动力学开始受到重视,并逐渐成为一门独立的学科。 当代研究:现代海岸动力学研究涵盖了海岸线变化、海岸带生态系统、海岸工程等多个领域。
数值模拟技术的发展趋 势:随着计算机技术的 不断发展,数值模拟技 术在海岸动力学中的应 用将会越来越广泛,精
度也会越来越高。
验证方法:对比实验结果与理 论预测
精度评估指标:误差、偏差、 方差等
影响因素:模型参数、初始条 件、边界条件等
提高精度的方法:改进模型、 优化算法、增加计算资源等
敏感性分析:研究模型参数变化对结果 影响的程度
国际合作:加强与其他国家的合作,共同研究海岸动力学问题 学术交流:举办国际学术会议,促进学术交流与合作 技术共享:共享研究成果和技术,提高海岸动力学的研究水平 人才培养:加强国际人才培养,提高海岸动力学的研究能力
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海岸动力学PPT课件 大纲
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海岸动力学概述
海岸动力学的基本原 理
海岸动力学的数学模 型与数值模拟
海岸动力学的实际应 用案例
海岸动力学的未来发 展趋势与挑战
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海岸动力学概述
上海海事大学港航海岸工程学
上海海事大学3004第一章:海岸防护概论1.海岸带:海岸线(海洋与陆地的交壤限称为海岸线)双侧具有必然宽度的条形地带称为海岸带。
海岸带包括潮上带、潮间带和潮下带。
位于高潮位之上的区域为潮上带,位于高潮位和低潮位之间的区域称为潮间带,位于低潮位以下的区域为潮下带。
海岸带的组成:后滨或后滩、前滨或滩面和外滨或滨面2.海岸类型:依照海岸的形态、成因、物质组成和进展时期等特点,分为基岩海岸、砂砾质海岸、淤泥质海岸、红树林海岸和珊瑚礁海岸。
a)基岩海岸:一样是陆地山脉或丘陵延伸与海面相交,通过波浪作用形成的海岸。
浙江、福建所占基岩海岸最长。
(岸线曲折、湾岬相间;岸滩峻峭、滩沙狭小;波浪作用为主,潮汐和风暴潮作用比较显著;基岩海岸具有水深较大、掩护良好、基岩牢固的特点。
适合建港)b)砂砾质海岸:又称堆积海岸,主若是平原的堆积物被搬运到海岸边,再经波浪或风的改造堆积形成。
辽宁所占砂砾质海岸最长。
(岸线平顺;岸坡较坦;波浪作用为主并常引发沿岸漂沙)c)淤泥质海岸:要紧由江河携带入海的大量细颗粒泥沙,在波浪和潮流的作用下输运沉积形成。
上海属于此类海岸。
(岸线平直、一样位于大河河口双侧;岸坡坦缓;组成泥沙颗粒很细并常含有机质;潮流、波浪作用显著,以潮流作用为主;潮滩冲淤变换频繁。
)d)生物海岸:包括红树林海岸和珊瑚礁海岸。
红树林海岸由红树植物与淤泥质潮滩组合而成(有利防浪、消浪、保滩促淤的功能);珊瑚礁海岸由热带造礁珊瑚虫遗骸聚积而成。
3.海岸线转变的阻碍因素:海岸线是海与陆地交汇的界限,除因潮汐涨落在潮间带范围内正常转变外,还受河流、波浪、气候、生物等阻碍,使岸滩堆积或侵蚀,从而加重了海岸线的推动或后退的频繁转变。
4.海岸线冲淤转变因素:分为长期作用和短时间作用。
长期作用:由于海平面上升或地面沉降引发岸线退蚀,和河流改道是海岸的泥沙补给条件猛烈转变而显现海岸变迁。
短时间作用:要紧指波浪、沿岸流、风暴潮、河流丰枯转变、风等自然因素和人类活动因素。
海岸动力学试验报告
海岸动力学实验报告专业班级: 10级港航5班学号: 1001060330姓名:杨武指导教师:杨越二〇一三年五月中国南京目录实验一:波浪数据采集与波高统计实验 ............................. - 3 -一、试验目的.................................................. - 3 -二、试验要求.................................................. - 3 -三、试验过程及结果分析........................................ - 3 -(一)试验过程.............................................. - 3 - ( 二 ) 结果分析............................................. - 4 -四、实验结论................................................. - 11 -五、附录..................................................... - 11 - 实验二:波压力测量实验 ........................................ - 17 -一、试验目的................................................. - 17 -二、试验任务................................................. - 17 -三、试验要求................................................. - 17 -四、试验水文要素............................................. - 18 -五、模型布置及试验仪器....................................... - 18 -1、模型布置................................................ - 18 -2、试验仪器................................................ - 19 -六、试验过程及结果分析....................................... - 20 -1、试验过程................................................ - 20 -2、结果分析................................................ - 20 -七、试验结论................................................. - 26 -八、附录(程序代码)......................................... - 27 -实验一:波浪数据采集与波高统计实验一、试验目的了解波浪中规则波及不规则波的区别,波浪模型的一般方法,规则波波高、周期、不规则波高的统计方法。
“海岸动力学”课程教学改革的思考
“海岸动力学”课程教学改革的思考
梅欢;刘倩;吴祥柏;王彬
【期刊名称】《教育教学论坛》
【年(卷),期】2024()12
【摘要】“海岸动力学”课程是一门多学科交叉的技术性课程,良好的理论知识储备和学科交叉融合是学习课程的重要因素。
基于江苏科技大学港口航道与海岸工程专业通过工程教育专业认证的背景,针对江苏科技大学“海岸动力学”课程教学实际,对“海岸动力学”课程教学改革进行了探索和研究,提出了课程教学中课程目标、教学内容、教学方法、考核评价和目标达成度的完整体系,重点关注教学方法和课
程考核的新思考,给出了一系列教学新方案和改革措施,以确保港航专业学生在课程
学习中满足工程教育专业认证和毕业的要求。
【总页数】4页(P59-62)
【作者】梅欢;刘倩;吴祥柏;王彬
【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】G642.0
【相关文献】
1.海岸动力学课程研讨式教学改革的探索与实践
2.电动力学课程教学改革的思考与实践
3.电动力学课程教学改革的思考和实践
4.浅谈《海岸动力学》课程教学改革
5.面向工程应用能力培养的"河流动力学"课程教学改革思考
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海岸动力学模拟卷海事题库
海岸动力学模拟卷海事题库一、概述海岸动力学是研究海洋岸线的演变和变化过程的学科。
它通过模拟和仿真海洋与海岸之间的相互作用,来揭示海岸地形的形成和变化机制。
海岸动力学模拟卷海事题库是基于海岸动力学研究的相关知识和技术所编制的一套题库。
本文档将介绍海岸动力学的基本概念和原理,并提供一部分问题作为参考。
二、海岸动力学的基本概念1. 海岸线:海和陆地交界处的边界线,受到海浪、潮汐、河流等因素的影响,会发生不断的演变和变化。
2. 海岸地貌:海岸线形成的地形和地貌特征,包括海蚀地貌、波浪地貌、沙丘地貌等。
3. 沙滩和海岸沉积物:沙滩是由海浪或河流带来的沉积物所形成的地表区域,海岸沉积物包括砂粒、碎石和泥沙等。
4. 海岸动力学模型:通过数学和物理的方法,对海洋与海岸之间的相互作用进行建模和模拟,以揭示海岸演变的规律和机制。
三、海岸动力学模拟卷海事题库示例问题1. 什么是海岸动力学?2. 描述海岸线的演变过程。
3. 请简述海蚀地貌的形成机制。
4. 什么是沙丘地貌?它是如何形成的?5. 请解释海洋与海岸之间的相互作用。
6. 描述一种常用的海岸动力学模型,并解释其原理。
7. 如何使用海岸动力学模拟卷进行海事研究?8. 海岸沉积物的组成有哪些?它们对海岸演变有什么影响?9. 请描述一种常见的海岸保护措施,并解释其作用原理。
10. 从环境保护的角度来看,为什么海岸动力学研究非常重要?四、总结海岸动力学模拟卷海事题库是一套具有实践和应用价值的题库,通过模拟和仿真海洋与海岸之间的相互作用,来了解和研究海岸线的演变和变化过程。
本文档介绍了海岸动力学的基本概念和原理,并提供了一些问题作为参考。
要深入学习和了解海岸动力学,需要进一步阅读相关的教材和学术论文。
请注意,本文档没有附带图片、网址或邮箱地址,是为了确保文档的纯粹性和完整性。
如需更多信息,请通过其他渠道获取相关资料。
海岸动力学专业
海岸动力学专业
5. 海岸工程与管理:研究海岸工程建设和管理,包括海岸防护工程、海岸资源开发利用、 海岸环境保护等。海岸动力学的研究为海岸工程的规划和设计提供科学依据。
海岸动力学专业
海岸动力学专业是研究海岸地区的物理过程和动力学规律的学科。它涉及海洋学、地理学 、水文学、气象学等多个学科的知识,旨在理解和解释海岸地区的形态变化、潮汐、波浪、 海流等自然过程,并研究人类活动对海岸环境的影响。
以下是海岸动力学专业的一些主要内容:
1. 海岸地貌与演变:研究海岸地区的地貌特征、沉积物的分布和变化,以及海岸线的演变 过程。包括海岸侵蚀、沙丘形成、河口演变等。
海岸动力学专业
2. 波浪与潮汐:研究海岸地区的波浪和潮汐特征,包括波浪的生成、传播和变形,潮汐的形 成和变化规律。通过对波浪和潮汐的研究,可以预测海岸地区的波浪冲刷和海水涨落情况。
3. 海岸水动力学:研究海岸地区的海流和水动力学过程,包括海岸边界层的形成和演化、海 流的强度和方向变化等。海岸水动力学的研究对于理解海岸侵蚀、沙丘演变等具有重要意义。
《海岸动力学》教学大纲
《海岸动力学》教学大纲一、课程名称:海岸动力学Coastal Dynamics二、课程编号:0302003三、学分学时:2.0学分/ (课内32学时,主要用于授课;课外32学时,主要用于安排学生预习、复习、阅读参考书;对于部分学有余力且积极主动的同学,增加16个学时,主要用于指导研究性及创新性训练的开展。
)四、使用教材:邹志利,《海岸动力学》第四版,人民交通出版社,2009郑金海,Coastal Dynamics,河海大学自编讲义。
五、课程属性:专业基础课/ 必修六、教学对象:港口航道与海岸工程专业本科生(必修),海洋科学专业本科生(选修)七、开课单位:港口海岸与近海工程学院海工所八、先修课程:水力学(流体力学)、高等数学、概率论与数理统计等九、教学目标:海岸动力学是港口航道与海岸工程专业的一门重要专业基础课,是学习水运工程规划、港口工程和海岸工程等专业课的先修课程。
本课程采用双语授课。
教学目标是要使学生认识与掌握海岸动力因素(包括波浪和近岸波浪流)的基本理论和海岸泥沙运动的基本规律及其岸滩演变,同时初步具备阅读英文专业文献的能力,使学生在港口选址、港口与航道工程的平面布置,港口与航道的回淤分析及海岸工程的环境影响等方面有一定的基础知识,为学习专业课程以及今后从事科学研究打下基础。
十、课程要求:本课程内容方面的要求包括:(1)掌握海岸动力因素(主要是波浪、近岸波浪流和海岸带潮波)的基本理论以及它们在海岸地区的变化规律。
(2)掌握在波浪作用下的泥沙运动基本规律,初步掌握波浪或波流共同作用下输沙率的估算方法。
(3)掌握海滩上泥沙运动的基本规律及其对海岸变形、港口及航道淤积的影响。
(4)掌握常用的英文专业术语,熟练阅读英文教材的主要内容。
本课程采用课程讲授与问题探讨、主题讨论与案例讨论、与课程实践等教学方式,实行互动研究型教学,重点培养学生的专业理论素养与发现问题、分析问题与解决问题的能力。
因此,本课程要求课前必须阅读教材的相关部分和参考文献;课上主动参与讨论;课后按时完成布置的作业。
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海岸动力学上海海事大学2007106130041. 波浪分类:1按形态分布分规则波和不规则波2按波浪是否破碎分破碎波、未破碎波和破后波3按水深分h/l<0.05为浅水波;0.05≤h/l ≤0.5为有限水深波;h/l>0.5为深水波2. 波浪运动的描述方法:欧拉法、拉格朗日法3. 波理论的简单描述:微幅波理论和斯托克斯波理论(有限水深波理论)4. 波浪描述的参数:(基本参数)空间尺度包括波高H ,振幅a ,波面η,波长L ,水深h ;时间尺度包括波周期T ,波频率f=1/T ,波速c=L/T 。
(复合参数)波动角频率σ=2π/T ,波数k=2π/L ,波陡δ=H/L ,相对水深h/L 或kh5. 波理论假设:1流体是均质和不可压缩的,其密度为常数2流体是无粘性的理想流体3自由水面的压力是均匀的且为常数4水流运动是无旋的5海底水平不透水6流体上的质量力仅为重力,表面张力和柯氏力可忽略不计7波浪属于水平运动,即在xy 平面内做6. 波动方程:拉普拉斯方程 伯努利方程边界条件7. 微服波控制方程: 自由水面波面曲线:η=2H cos(kx-σt);自由表面边界条件:σ2=gktanh(kh)弥散方程 弥散方程:表面波浪运动中角频率σ、波数k ,水深h 之间的相互关系推导:L= π2gT 2tanh(kh);c=π2gT tanh(kh);c 2=kg tanh(kh)——σ=2π/T ;k=2π/L ;c=L/T 8. 迭代法求波长9. 名词解释:弥散(色散)现象:当水深给定是,波的周期越长,波长也越长,这样就使不同波长的波在传播过程中逐渐分散开来。
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10. 深水波和浅水波:根据双曲函数图像深水波:潜水波:11. 水质点运动方程:12. 轨迹为一个封闭的圆,在水底处b=0,说明水质点沿水滴只作水平运动。
在深水情况下,运动轨迹为一个圆,随着指点距水面的深度增大,轨迹圆的半径以指数形式迅速减小。
当水深超过L/2时轨迹化为一个点,可视其为深水情况。
13. 辐射应力:波浪流引起的剩余动量流,是作用在垂直于底面的单位水柱体四个侧面上的由于动量交换产生的应力的时均值,单位是N/m14. 平均总波能:E=E/L=1/8*ρgH 215. 微服波的波能流:波浪在传播过程中存在能量传递,单位时间内通过单宽波峰线长度的平均的能力传递率称为波能流。
P=Ecn16. 问答题:斯托克斯波与微服波区别:1水质点运动轨迹不同,微服波为封闭椭圆,斯托克斯波不封闭2波形上的区别:在波峰处,ηc =2H +4πH δ,波面比微服波抬高了4πH ,因而变成尖陡;波谷处,ηt =-2H +4πH δ,波面比微服波也抬高了4πH ,因而变得平坦。
波峰波谷不再对称于水平面。
17. 随机波的描述:1特征波法:部分大波平均值法、超值累计概率法。
H1%,其定义是指在波列中超过此波高的累积概论为1%。
H13%约相当于H1/3(有效波)18. 频谱:函数S(σ)就相当于波能密度对于组成波频率的分布函数,这一函数称为波频谱19. 方向谱:函数S(σ,θ)相当于波能密度相对于组成波频率和方向的分布。
给定频率时,它描述不同方向间隔的能量密度,因而它是反映海浪内部结构的能谱,简称方向谱20. 波浪在浅水中的变化:浅水变形、折射、绕射、反射、破碎21. 波浪守恒:一列简单波浪进入浅水区后,在传播过程中随着水深变化,其波速、波长、波高和波向都将发生变化,但其波周期则始终保持不变。
22. 浅水变形: 浅水变形系数:23. 波浪折射:波浪进入浅水区后,同一波峰线的不同位置将按照各自所在的水深决定其波速,处于较大水深位置的波峰线推进较快,处于水深较小位置的推进较慢,波峰线因此而弯曲并逐渐趋于与等深线平行,波向线趋于垂直于岸线,波峰线和波向线随水深变化而变化的现象称为波浪折射24. 斯奈尔定律:sin α/c=sin α0/c 0=常数25. 折射引起的波高变化:H i =h 0k s k r k r =26. 辐聚:在海岬岬角处,波向线集中。
辐散:在海湾里,波向线将分散。
27. 极限波陡:深水推进波(δ0)max=(H 0/L 0)max=0.142≈1/7;有限水深和水平底坡δmax=(H/L )max=0.142tanh (kh )28. 海滩上的破碎指标:γb =H b /h b =0.7829. 破碎带内波高与水深的关系修正:H=γ(η+h ),γ取0.8,常识30. 近岸流包括向岸流、沿岸流和强而窄的离岸流31. 波浪增减水的原因:由于浅水变形和波浪破碎引起的波高变化,造成了辐射应力的沿程变化,进而引起时均水面的变化。
所谓波浪的增水和碱水就是指波动水面时均值相对于静止水面的偏离值。
32. 破波带外浅水区,波高随水深减小而增大,因而辐射应力也随沿程增大,发生减水现象。
破波带内,波浪破碎发生能量损失,辐射应力沿程减小,引起增水现象。
33. 平直岸滩沿岸流:力学机理:波浪斜向入射时,波浪动量流沿岸分量在通过破波带时的变化不能由平均水面坡降力所平衡。
在沿岸方向,需要有底部剪切力来平衡辐射应力梯度。
而时均剪切应力只有在发生时均流时才存在。
因此处于衰减中的波表面,将沿岸能量波动动量转化为时均沿岸流动。
物理机理:辐聚和辐散34. 沿岸流形成的原因:沿岸方向辐射应力的切向分量Sxy 在向岸方向的变化35. 证明:破波带外从深水到浅水Sxy 沿程不变36. 海岸分为由无粘性泥沙组成的沙质(包括卵石)海岸和由粘性泥沙组成的淤泥质海岸37. 在沙质海岸上,波浪是泥沙运动、推移和悬浮的主导因素38. 向岸-离岸方向泥沙搬运是控制海滩剖面短期变化的主要因素,而沿岸输沙则是预测海滩长期变化和大规模海岸变形的主要因素39. 泥沙活动参数M : 促使泥沙起动的驱动力和重力引起的稳定力之间的比值40. 沙纹形成机理:一般认为沙纹是近底层水流不稳定性的产物。
一旦沙纹形成后,沙纹背后形成的漩涡就能起到维持沙纹在作用。
但当水流足够强使,水流对于沙纹顶峰的冲刷作用大于漩涡的维持作用,沙纹就不恩那个保持其最大坡度。
随着水流的加强,沙纹就不能保持其最大角度。
随着水流的加强,沙纹陡度趋于减小,直至沙纹顶峰完全被水流冲刷掉41.沙纹上泥沙悬浮的机理:沙纹背面的漩涡,在水流转向时,夹带着泥沙跃离床面,形成沙云。
42.泥沙扩散方程:43.填空:沿岸输沙是玻璃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。
因此沿岸输沙的机理是波浪掀沙、沿岸流输沙。
44.最大输沙率在破波线和沿岸流速最大值之间。
45.岸滩演变:岸滩演变有两种时间尺度明显不同的变形:一种为长期演变,表现为岸线长期后退或前进;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节律性变动,这两种岸滩演变分别由泥沙横向运动和纵向运动所引起。
46.水域分类:以破波线为界把水域分成近岸区和离岸区。
从破波带向海一直到大陆架边缘叫离岸区,也叫近海区。
从破波线向岸直至岸边叫做近岸区,近岸区也分为外滩(潮下带)、前滩(潮间带)、后滩(潮上带)47.在沙质海岸上,沿岸沙坝与滩肩是海滩的重要构造特征。
沿岸沙坝(风暴剖面)形成于风暴期破波点附近,卷破波是形成的主要原因,它的位置与破波位置有关。
滩肩(常浪剖面)是在波浪较小的时期,波浪把泥沙向岸推移堆积起来形成的。
48.问答题:风暴剖面和滩肩剖面怎么形成,特征如何。
海滩的一个重要性质就是它的动态变化特性。
风暴剖面是指在风暴盛行期,海滩的上部被侵蚀,泥沙被搬运到离岸区堆积形成的剖面形状,以形成沙坝为主要特征。
常浪剖面或滩肩剖面:当风暴季节过去,海面处于相对的平静期时,入射波相对较小,这时淤积在离岸区的泥沙逐渐被波浪推移而向岸输送。
滩肩不断增长,使岸线不断前移,形成的剖面为滩肩剖面,以形成滩肩为只要特征。
49.海岸分类:考虑某一段海岸的岸线变化,设进入这一段海岸的沿岸输沙率为Q1,从这段海岸输出的沿岸输沙率为Q2。
当Q1>Q2时,海岸泥沙堆积,岸线前进陈伟对急性海岸;当Q1<Q2,海岸遭到侵蚀,岸线后退,称为侵蚀性海岸;Q1=Q2,输沙平衡,不冲不淤,称为稳定平衡海岸。
对于稳定平衡状态又可分为3种情况:1)Q1g=Q2g=0,下标g表示总输沙率,该段海岸既没有泥沙进入进入也没有泥沙输出,沿岸输沙律处处为0,岸线处于静态平衡;2)Q1n=Q2n=0但Q1g=Q2g≠0,下标n表示净输沙率,海岸有沿岸输沙,但两个方向输砂率相等,净输沙率为0,海岸没有冲刷与淤积,岸线除以第一种静态平衡;3)Q1n=Q2n≠0,海岸有净沿岸输沙,但相邻两断面的净输沙相等,海岸仍然没有冲刷和淤积,岸线处于第二种动态平衡中。
50.平衡岸线的形状:1弯头滩2岬湾海滩,最稳定岸线状态3直线海岸51.海岸工程建筑物对岸滩冲於演变的影响:1离岸堤建成后,在堤后形成波影区,其岸线输沙的能量减弱,波影区内因泥沙沉积而形成沙嘴,当离岸堤距岸较近时,最终会形成连岛沙堤形淤积2人工挖槽引起上流侧输沙向挖槽堆积,而下游侧海岸由于供沙不足发上冲刷3在沿岸输沙丰富的海岸建造单突堤或双突堤,由于阻拦了沿岸泥沙运动,造成了上游侧严重淤积,下游侧海岸冲刷后退。
52.问答题:三维岸滩演变的基本方程:含义和简化?53.由方程可以看出,岸滩地形高程的变化,即泥沙在当地的堆积或侵蚀,完全是由纵向输沙率沿x方向和横向输沙率沿y方向的变化所造成的。
为了简化问题,岸滩演变也可分开来模拟:第一种是模拟横向泥沙运动引起的岸滩短期变化,即岸滩剖面模型。
第二种是模拟沿岸输沙引起的岸滩长期演变的模型,即岸线位置变化模型。
模型一:横向输沙沿横向变化。
模型二:沿岸输沙沿纵向变化54.一线模型:一线模型只研究岸线位置的变化,认为泥沙的横向运动只是把泥沙在近岸区来回搬运,从较长时间看并不影响岸线的平均位置。
假定在演变期间内,岸滩的断面形状始终维持其平衡剖面而不发生变化,岸线位置变化时,岸滩平行于该剖面前进或后退。