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海岸动力学复习提纲初始章概论

1、基本概念

海岸动力学动力因素：风、浪、流

泥沙运动岸线变化

、潮汐海滩剖面变化岸线变形

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0.06mm1：1000。

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

长期因素：风、波浪、潮汐、波浪流、海平面变化

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。

风浪：风浪直接受风力作用，是一种强制波。风浪的大小取决于风速、风时和风距的大小。特点：海面连续变化的紊乱的波峰和波谷，波形极不规则，波浪传播方向也变化不定。

涌浪：当风平息后或风浪推移到风区以外时，受惯性和重力作用，水

面继续保持振动，这种波浪称为涌浪。特点：海面呈现出较为规则的

波峰和波谷。离风区越远，波形越规则。

2、按波浪形态分类：

规则波

不规则波

规则波：波形规则，具有明显的波峰和波谷，二维性质显著。

不规则波：波形杂乱，波高、波周期和波浪传播方向不定，在空间上

具有明显的三维性质。

3、按波浪运动状态分类：

振荡波

{ ，振荡波又分为推进波和立波。

推移波

振荡波：波动中若水质点围绕其静止位置沿着某种固有轨迹作周期性

的来回往复运动，质点经过一个周期后没有明显的向前推移，这种波浪称为振荡波。

推进波：振荡波中若波剖面对某一参考点作水平运动，波形不断向前推进，称为推进波。

立波：振荡波中若其波剖面无水平运动，波形不再推进，只有上下振荡，则称为立波。

推移波：波动中若水质点只朝波浪传播方向运动，在任一时刻的任一断面上，沿水深的各质点具有几乎相同的速度，这种波浪称为推移波。

4、按波浪传播海域的水深分类：

①深水波h/L>0.5

②有限水深波0.05

③浅水波h/L<0.05

第二节波浪运动的描述方法

欧拉法流线

1、描述方法：

拉格朗日法迹线

2、现有理论：

（1）微幅波理论

（2）有限振幅波理论

（3）椭圆余弦波理论

（4）孤立波理论

（5）斯托克斯波理论

其中，（1）为线性波理论，（2）（3）（4）（5）皆为非线性波理论。

第三节微幅波理论

1、前提：

建立简单波理论时，作如下假定：

（1）流体是均质和不可压缩的，其密度为一常数。

（2）流体是无粘性的理想流体。

（3）水流运动是无旋的。

（4）自由水面的压力是均匀的且为常数。

（5）质量力仅为重力，表面张力和柯氏力可忽略不计。

（6）海底水平、不透水。

（7）波浪属于平面运动。

2、控制方程：

22

x22z 0

式（1）

3、边界条件：

（1）底部边界条件：

0式（2）,z h

z

（2）自由表面边界条件：

t 122

[()()]

2x z

g0,z

式（3）

式（4）

t x x z （3）侧边界条件：

(x z t x ct z式（5）,,)(,)

对于（3）（4）两式，首先忽略掉非线性项，然后做泰勒展开，有：

1

g t

式（6）

式（7）0,z0

t z

（1）（2）（5）（6）（7）五个式子构成了的控制方程和定解条件。4、微幅波理论解：

H，确定坐标系后，假定波面为一余弦函数曲线方程：cos()

kx t

2

同时，将速度势函数写为：(x,z,t)f(z)sin(k x t)，

联立控制方程和定解条件5个方程，可以推求出：

gH chk(z h)

(x,z,t)sin(kx t

2chkh

)

5、弥散关系：

由H gHk thkh

22

可以推出①，进而可以得到②③。

2

①gk thkh

2

gT2

②h

L th

2L

gT2

③h

C th

2L

*：T不变时，h减小，L变短，H/L变大；h不变时，T愈长，L愈大。

6、解的讨论：

gT2

高等数学h

C th

2L

知识点：

shkh

kh e

e

2

kh