海岸動力學全冊配套完整課件

海岸動力學全冊配套完整課件2海岸動力學第一講

第一章概論3基本要求地點：教學樓4503時間：周一，3、4節(jié)GradingPolicy1.作業(yè)與報告.:20%2.出勤:10%3.考試:70%4第一節(jié)引言根據《聯(lián)合國海洋法公約》（1982年簽署）的規(guī)定，我國管轄的海域有300萬平方公里，接近陸地領土面積的三分之一。

中國擁有大陸岸線18000多公里，面積在500平方米以上的海島5000多個，島嶼岸線14000多公里。山東、福建海岸線分別為第一與第二位，超過3000km。5第一節(jié)引言6海岸定義第二節(jié)海岸類型和基本概念陸地和海洋的交界地帶，沿海岸灘與平均大潮高潮面的交線為海岸線海岸帶：海岸線向內陸擴展10km，向外海延伸到-15~20m水深7海岸種類基巖海岸、沙質海岸、淤泥質海岸、紅樹林海岸和珊瑚礁海岸8海岸種類基巖海岸、沙質海岸、淤泥質海岸、紅樹林海岸和珊瑚礁海岸基巖海岸：定義:巖石構成,受海浪沖擊形成海蝕地貌海蝕地貌:海蝕洞海蝕拱橋海蝕崖海蝕柱特征:岸線曲折灣岬相間岸坡陡峭灘沙狹窄優(yōu)點:海岸水深較大基礎牢固可建設深水港區(qū)我國基巖海岸總長度達5000多公里,占大陸岸線總長度的1/4以上,其中浙江福建所占最長9海岸種類基巖海岸、沙質海岸、淤泥質海岸、紅樹林海岸和珊瑚礁海岸沙質海岸：定義:由砂礫粗礫卵石等粗顆粒物質組成特征:岸線平順岸灘較窄坡度較陡,常伴有沿岸沙壩潮汐通道和瀉湖優(yōu)點:發(fā)展旅游漁港良好場所我國沙質海岸主要分布在遼寧(遼東半島部分岸段遼東灣西側)河北(灤河口三角洲)山東(山東半島北部)江蘇(海洲灣北部)等都有分布,其中遼寧最長,850公里10海岸種類基巖海岸、沙質海岸、淤泥質海岸、紅樹林海岸和珊瑚礁海岸淤泥質海岸：定義:由粒徑為0.01-0.03mm的淤泥粉沙粘土等細顆粒物質組成特征:岸線平直一般位于大河河口兩側;岸坡平緩潮灘發(fā)育好寬;潮流波浪作用顯著,以潮流作用為主;潮灘沖淤變化頻繁潮溝周期性擺動明顯優(yōu)點:灘涂資源豐富有利于發(fā)展海洋水產養(yǎng)殖發(fā)展灘涂圈圍成陸用于開發(fā)農業(yè)與鹽業(yè)或畜牧業(yè)等產業(yè);有掩蔽良好的河口港灣和其他潮汐通道常能興建大型深水港我國淤泥質海岸總長度4000公里以上,約占我國總岸線長度1/4左右.主要分布在渤海灣黃河三角洲萊州灣廢黃河三角洲南黃海輻射沙洲長江口杭州灣錢塘江口珠江三角洲11海岸種類基巖海岸、沙質海岸、淤泥質海岸、紅樹林海岸和珊瑚礁海岸(生物海岸)生物海岸：定義:由紅樹林或珊瑚礁等生物組成特征:根系發(fā)達樹冠茂密(紅樹林);優(yōu)點:防風防浪保護海岸減弱潮流促進淤積加速海岸擴展生物繁殖(紅樹林);消弱波能及保護海岸(珊瑚礁)我國紅樹林海岸主要分布在福建福鼎以南各省(區(qū));海南島的紅樹林種類較多,樹型較大.福建廣東廣西的紅樹林海岸總長約400多公里.珊瑚礁主要分布在南海諸島臺灣與澎湖列島沿岸和廣東廣西沿岸12第三節(jié)海岸地貌特征海岸地貌：由波浪潮汐海流風和生物等作用,在地殼運動構造巖性等因素影響下所形成的海岸水底地表形態(tài)；一海岸剖面的地貌形態(tài)：由泥沙橫向運動所導致,其典型形態(tài)為水深下沙壩;多數(shù)為一兩條,有些海岸多條13第三節(jié)海岸地貌特征二海岸地貌的平面形態(tài)：由泥沙縱向運動所導致,其形態(tài)主要包括:沙嘴瀉湖岬角連島沙洲韻律海岸及沙脊14黃河自1855年銅瓦廂決口奪大清河入海至1976年的121年間，河口流路9次改道(其中1938－1946年黃河由徐淮故道行水9年)，現(xiàn)行清水溝流路是1976年人工改道形成的。入海流路的頻繁變遷擺動，不僅直接影響河口地區(qū)的防洪、防凌安全，而且嚴重制約著黃河三角洲資源的開發(fā)利用和經濟社會的發(fā)展。1996年清8人工改汊123444457778889999101855年6月至1889年3月1889年3月至1897年5月1897年5月至1904年6月1904年6月至1926年6月1926年6月至1929年8月1929年8月至1934年8月1934年8月至1953年7月1953年7月至1964年1月1954年1月至1976年6月1976年6月至1985年66666河口流路變遷動態(tài)示意圖第四節(jié)河口地貌特征151964年第二次人工改道1953年第一次人工改道1976年第三次人工改道1996年清8人工改汊

1953、1964和1976年三次人工改道第四節(jié)河口地貌特征16第五節(jié)海岸侵蝕和淤積

黃河三角洲海岸線嚴重蝕退，1976年刁口河流路改由清水溝行水后至2000年的23年間，口門附近已蝕退115平方公里，造成國土資源流失，海潮侵襲和鹽堿化程度加重。17第五節(jié)海岸侵蝕和淤積18第六節(jié)海岸動力因素一類為長期因素：風、浪、潮汐、近岸流和海平面變化等；另一類為短期因素：臺風、巨浪、風暴潮和海嘯等。192003/9/12:TyphoonMaemicausedseveredamageandcasualtyinthesouth-easternareaofKorea,especiallyinMasanBay第七節(jié)海岸工程海岸工程：在海岸及河口進行的工程措施；海岸穩(wěn)定及防護工程河口及?？诜€(wěn)定和改善措施港口工程環(huán)境保護近海空間資源利用21學習《海岸動力學》的目的研究海岸所受自然動力因素主要是波浪、潮汐、潮流對海岸與海岸建筑的作用上圖應為什么海岸？22海岸帶研究所遇到的困難微觀：動力因素不能確切地加以描述宏觀：時空跨度大23第八節(jié)海岸帶問題的解決方法理論分析實驗室試驗研究現(xiàn)場原型觀測研究數(shù)學模擬研究24學習《海岸動力學》所需前期基礎及相關課程前修課程：海洋水文、流體動力學、河流動力學和高等數(shù)學等科目；相關課程：海洋學、地貌學及計算科學參考外文書目：CEM；SHOREPROTECTIONMENUAL第二講

第二章波浪理論

第一節(jié)概述25第二章波浪理論第一節(jié)、概述第二節(jié)、微幅波理論第三節(jié)、有限振幅斯托克斯波理論第四節(jié)、淺水非線性波理論第五節(jié)、隨機波理論簡介26

波浪產生要素產生波動的要素：介質擾動源恢復力波浪水風、潮汐、地震、流場中的障礙物、運動物體等重力，表面張力27一、海洋波動概念和波浪分類海洋波動的原因—風、大氣壓力變化、天體的引潮力、海洋中不同水層的密度差和海底的地震等較為常見的為風浪或者海浪(受風的作用)涌浪（受慣性力和重力）28

近岸波變形29波浪的分類一、按干擾力和周期分類二、按波浪形態(tài)分類三、按波浪傳播海域的水深分類四、按波浪運動狀態(tài)分類五、按波浪破碎與否分類規(guī)則波（涌浪）不規(guī)則波（風浪、混合浪）深水波（h/L>0.5）淺水波（0.05>h/L）有限水深波（0.05<h/L<0.5）振蕩波推移波破碎波破后波未破碎波表面張力波（風與表面張力）長周期波（柯氏力；風暴潮、海嘯）重力波（風與重力）潮波（柯氏力）（推進波、立波）（潮波、地震波、洪水波）3031DefinitionwindseaandswellWindsea:

Windvelocity > WavevelocitySwell:

Windvelocity

< Wavevelocity32二、波浪運動的描述方法和控制方程1、波浪運動的描述方法

歐拉法:亦稱局部法，它是以空間某一固定點為研究對象，研究任一質點流過固定點的運動特性;歐氏法研究的是某一流場的變化，它能給出某一固定時刻空間各點的速度大小和方向，亦即給出流線(Streamline)。

拉格朗日法:亦稱全面法，它以空間某一質點為研究對象，研究該質點相對于初始條件的各個不同時間的位置、速度和加速度等。拉氏法研究的是某一質點的位置變化，即質點運動軌跡或稱跡線(Pathline).兩者相互關系：流場中空間某一點(歐拉法)，先后由不同的流體質點(拉格朗日法)所占據；流體質點物理量會發(fā)生變化，而空間點是不動的。33描述規(guī)則波浪運動的理論

微幅波理論(Airy,1845)有限振幅波理論(Stokes,1847)橢圓余弦波理論孤立波非線性波34

波浪參數(shù)定義波幅(waveamplitude):A靜水深(waterdepth):h波高(waveheight):H=2A波長(wavelength):λ

波數(shù)(wavenumber):k=2π/λ

波峰(crest)波谷(trough)α水平面35流體是均質和不可壓縮的流體是無粘性的理想流體水流運動是無旋的—勢流自由水面的壓力是均勻的且為常數(shù)海底水平、不透水；流體上的質量力僅為重力，表面張力和科氏力忽略波浪屬于平面運動2.波浪運動控制方程和定解條件

沿正x方向以波速c向前傳播的二維運動的自由振蕩推進波，x軸位于靜水面上，z軸豎直向上為正。波浪在xz平面內運動。波浪問題是理想不可壓流體的無旋運動問題波浪問題必須服從不可壓勢流運動的基本控制方程36

理想流體有旋運動無旋運動勢流37

速度勢

根據空間格林定理：設P(x,y,z),Q(x,y,z),R(x,y,z)及其偏導數(shù)等在空間閉區(qū)域中及其邊界上皆為單值連續(xù)函數(shù)，若在區(qū)域中下式成立：

則必存在一個由如下線積分所定義的函數(shù)，這個函數(shù)是有勢的，稱為勢函數(shù)：F(x,y,z)38這一積分與路徑無關，且有如下關系：39對于無旋運動，有ω=0，即：對照40從而存在一個函數(shù)：且有如下關系：即：稱φ為速度勢，存在速度勢的流動稱為勢流(potentialflow)。41速度勢的重要意義：速度勢φ是標量，只有一個分量速度V是矢量，有三個分量42勢波的水質點的水平分速u和垂直分速w可由速度勢函數(shù)導出不可壓縮流體連續(xù)方程

或記作

勢波運動的控制方程

43Bernoulli方程(非恒定流)—邊界條件I自由表面動力學邊界條件(FSDBC)流體無粘:+粘性項44邊界條件II底部邊界條件（BBC）自由表面運動學邊界條件(FSKBC)波場上、下兩段邊界條件:45波動定解問題

z=-h

(壓力場)(流速場)

要求得上述波動方程的邊值解，最簡單的方法是先將邊界條件線性化，將問題化為線性問題求解。46第二節(jié)微幅波理論

假設運動是緩慢的，振幅小于波長或水深，艾利1845年提出的?。?！H/L<<1

波動問題線性化假設波動的振幅a遠小于波長L或水深h，微幅波理論。首先由艾利1845年提出，艾利波理論。非線性項與線性項之比是小量，可略去，線性波理論。47主控方程（流體連續(xù)方程）（拉普拉斯方程，勢波運動的控制方程）邊界

條件底部邊界條件自由表面運動學邊界條件

自由表面動力學邊界條件

波場上、下兩段邊界條件海底LhSWLHxzuv48柯西-波依遜（Caucby-Poisson）自由表面運動學邊界條件(FSKBC)

049微幅波理論控制方程和定解條件可綜合寫成如下

z=-h(壓力場)(流速場)

波面50課后作業(yè)習題2-1習題2-2512023/1/1152第三節(jié)有限振幅斯托克斯波理論波陡：H/L相對波高：H/h相對波長：L/h斯托克斯波：將速度勢函數(shù)用一個級數(shù)表示，然后將此級數(shù)在水面處展開使其滿足非線性邊界條件，得到了有限水深條件下的2（3）階近似解和無限水深的3（5）階近似解第四講非線性/線性：2023/1/1153攝動參數(shù)：一、斯托克斯波控制方程之求解思路2023/1/1154在有限振幅情況下，波面的位移幅度是有限值，自由水面邊界條件不能象微幅波那樣近似地區(qū)在靜水面，自由水面本身是隨時間變化的，因此邊界條件本身也是時間的函數(shù)。選擇一個以波速c隨波一起推進的運動坐標系，此坐標系中，波浪運動時定常的，有：水質點的水平速度：自由水面運動邊界條件改寫為：勢函數(shù)的一般解可以寫成：自由表面動力學邊界條件可以寫成：+2023/1/1155+++…=0+只有各階系數(shù)均為零控制方程之級數(shù)形式任意數(shù)運動邊條動力邊條后2023/1/1156零階時：1階時：滿足底部邊界條件1階解2023/1/1157根據1階結果：斯托克斯2階解滿足：2階解：2023/1/1158深水情況：轉換到靜止坐標系時，斯托克斯波的二階解的勢函數(shù)和波面分別為：2023/1/1159二、斯托克斯波與微幅波波面曲線的比較II波面?kx-sigma*t=Pi/2or3*pi/22023/1/1160三、斯托克斯波二階解的質點速度2023/1/1161三、斯托克斯波二階解的質點軌跡初始位置：水平向垂直向2023/1/1162三、斯托克斯波二階解的質量輸移漂流（drift）質量輸移（masstransport）：一個周期內的漂移

2023/1/1163三、斯托克斯波二階解的質量輸移（朗吉特-希金斯）漂流（drift）質量輸移（masstransport）底部凈向前輸移速度：深水：其中：2023/1/1164課后作業(yè)習題2－13習題2－14習題2－152023/1/1165第三節(jié)、有限振幅斯托克斯波理論

實際海洋中，波高常達數(shù)米以至數(shù)十米，波面振幅較大，微幅波理論的假設與實際不符

有限振幅斯托克斯波理論

有限振幅波波面形狀是波峰較陡、波谷較坦的非對稱曲線，這是由于非線性作用所致。第四講2023/1/1166波陡：H/L相對波高：H/h相對波長：L/h斯托克斯波：將速度勢函數(shù)用一個級數(shù)表示，然后將此級數(shù)在水面處展開使其滿足非線性邊界條件，得到了有限水深條件下的2（3）階近似解和無限水深的3（5）階近似解非線性/線性：2023/1/1167一斯托克斯波控制方程

斯托克斯波理論的基本假定與前面所述的波動假定一樣，波浪運動也是勢運動.

z=-h

(流速場)

2023/1/1168攝動參數(shù)：一、斯托克斯波控制方程之求解思路

對于波陡較小的弱非線性問題，一個有效途徑是采用攝動法求解，假設速度勢函數(shù)和波面曲線都是某一微小參數(shù)ε的冪級數(shù)，即:

2023/1/1169深水情況：轉換到靜止坐標系時，斯托克斯波的二階解的勢函數(shù)和波面分別為：70二、斯托克斯波與微幅波波面曲線的比較II波面?kx-sigma*t=Pi/2or3*pi/22023/1/1171斯托克斯波不適于淺水情況,因為波面中的二階項與一階項的比值趨于無窮大當2023/1/1172三、斯托克斯波二階解的質點速度速度不對稱正向(向岸)歷時變短,波峰時水平速度增大，負向(離岸)歷時增長,波谷時水平速度減小.

2023/1/1173三、斯托克斯波二階解的質點軌跡初始位置：水平向垂直向2023/1/1174三、斯托克斯波二階解的質量輸移漂流（drift）質量輸移（masstransport）：一個周期內的漂移

2023/1/1175

德(De，1955)曾指出，斯托克斯波理論不能用于h/L＜0.125的情況.

勒·梅沃特(LeMehaute)認為斯托克斯波不能用于h/L＜0.1的情況。h/L的最小限值還與波陡δ＝H/L有關。波陡越大，限值也越大，即適用水深范圍越窄。波浪非線性的主要特征有哪些?

波面水質點速度水質點的運動軌跡

2023/1/1176第四節(jié)淺水非線性波理論水深很淺(例如h＜0.125L)時，斯托克斯波的高階項可能變得很大，因而不能適用，這時就應作為淺水非線性波來研究。橢圓余弦波理論是最主要淺水非線性波理論之一。

在這一理論中波浪的各特性均以雅可比橢圓函數(shù)形式給出，因此命名為橢圓余弦波理論。橢圓余弦波的一個極限情況是當波長無窮大時，趨近于孤立波。當振幅很小或h/H很大時，得到另一個橢圓余弦波的極限情況，稱為淺水正弦波2023/1/1177一、橢圓余弦波理論簡介之求解分別為第1類和第2類完全橢圓積分控制方程及邊界條件如前波面方程水底至波面距離水底至波谷距離為橢圓積分的模2023/1/1178不同模數(shù)κ決定著不同的波面曲線形狀,κ與波要素之間有如下關系給定L、H和h求得κ波面形狀或L/h與H/h當模數(shù)κ→0時,

波面方程變?yōu)?/p>

類似微幅波的淺水余弦波當模數(shù)κ＝1時，K(κ)→∞，波面方程變?yōu)檗D化為孤立波孤立波的波長和波周周期都趨于無這窮大2023/1/1179二、孤立波理論簡介

波面方程η(靜水面至波面距離)的一階解:孤立波理論是一種在傳播過程中波形保持不變的推移波理論，它的波面全部在靜水面以上2023/1/1180孤立波是一種推移波，水質點只朝波浪傳播方向運動而不向后運動。在波峰到來之前，離波峰x=10h處的水質點實際上尚未開始運動，幾乎處于靜止狀態(tài)。隨著波峰到來，水質點作向上和向前運動，在波峰通過時刻(x=0)，水平質點速度達到最大值，垂直速度為0。在波峰通過以后，水質點開始下降，水平質點速度逐漸緩慢下來，最后回復到原水質點深度位置上，但在水平方向水質點卻有一個凈向前位移。因此，在波浪前進方向有一水體凈輸送?總輸送水量2023/1/1181孤立波的適用條件有效周期有效波長適用條件一：L>6h適用條件二：L>Le2023/1/1182第五節(jié)各種波浪理論的適用范圍(原教材)

不同波浪理論的適用范圍主要受波高H、波長L(或波周期T)和水深h控制，或是受它們之間的相對比值如波陡δ＝H/L、相對波高H/h以及相對水深h/L等控制線性波理論適用于波陡很小或厄塞爾數(shù)U很小的情況厄塞爾數(shù)表征非線性波理論中2階項和1階項的比值

厄塞爾數(shù)2023/1/1183第五節(jié)各種波浪理論的適用范圍

勒·梅沃特認為線性波理論只適用于U＜＜1的情況.朗吉特—希金斯認為對研究近岸泥沙運動來說，在波陡較小時，線性波理論的限制范圍可放寬到U＜26。當U＜26且相對水深h/L處于有限水深和深水范圍內，可采用高階斯托克斯波理論。一般而言，高階斯托克斯波適用于大水深及大波陡(陡波)的情況，階次愈高的波理論適用的波陡也愈大，但適用的水深范圍愈窄.2023/1/1184

當相對波高H/h接近于破碎界限而相對水深處于較淺水范圍（即h/L＜1/8～1/10＝時），斯托克斯波理論不再適用了，這時可采用流函數(shù)波理論或橢圓余弦波理論。當相對水深繼續(xù)減小，或相對波長增大至無窮大時，橢圓余弦波就趨近于孤立波理論。勒·梅沃特認為，U≥26時可用橢圓余弦波理論。2023/1/1185孤立波與線性波界限2023/1/1186深水區(qū)一般可用線性波（波陡較小時）或斯托克斯波（波陡較大時）理論；有限水深區(qū)是一個復雜的區(qū)域，幾乎各種波浪理論均可并用，適用范圍呈現(xiàn)交叉情況，一般可取較簡單的理論；淺水區(qū)主要用橢圓余弦波和孤立波2023/1/1187在某水深處的海底設置壓力式波高儀，測得周期T＝8s，最大壓力80000N/m2（包括靜水壓力，但不包括大氣壓力），最小壓力70000N/m2，問當?shù)厮睢⒉ǜ呤嵌嗌?

在海底Z=-h

波峰通過時，

波谷通過時，

（1）

（2）

（1）式+（2）式，可得水深：

(m)2023/1/1188（1）式-（2）式，可得：

由

迭代求解得L=63.70(m),K=0.0986,

代入（3）式，得波高H=1.325(m)(3)

2023/1/1189課后作業(yè)習題2－13習題2－14習題2－152023/1/1190第六節(jié)隨機波理論簡介

一、海洋波浪的隨機特征

2023/1/1191一、海洋波浪的隨機特征

在研究海浪中，應用最廣泛的是平穩(wěn)隨機過程，它的特點是過程的統(tǒng)計特征(平均振幅，方差等)不隨時間坐標原點的推移而變化，即某時刻t的統(tǒng)計特征與時刻(t+τ)相吻合。此外，在一般情況下，海浪作為一個隨機過程具有各態(tài)歷經性，由于各態(tài)歷經性，過程中每一個變量的期望值，與其沿時間的平均值相等，即一個充分長時段的現(xiàn)實能代替同一時段現(xiàn)實的總體。2023/1/1192二、隨機波統(tǒng)計理論基礎對于不規(guī)則波形，如何定義波高、周期呢?

上跨零點法;

取平均水位為零線，把波面上升與零線相交的點作為一個波的起點。波形不規(guī)則地振動降到零線以下，接著又上升再次與零線相交，這一點作為該波的終點(也是下一個波的起點)。如橫坐標軸是時間，則兩個連續(xù)上跨零點的間距便是這個波的周期；把這兩點間的波峰最高點到波谷最低點的垂直距離定義為波高。2023/1/1193上跨零點法2023/1/1194

如何描述這個波系的大小呢?一般有二種方法：一是采用有某種統(tǒng)計特征值的波作為代表波的特征波法；二是用譜表示。特征波的定義，通常采用大約連續(xù)觀測的100個波作為一個標準段進行統(tǒng)計分析2023/1/1195(一)按部分大波平均值定義的特征波1最大波:波列中波高最大的波浪2十分之一大波3有效波(三分之一大波)4平均波高和平均波周期5均方根波高Hrms2023/1/1196(二)按超值累積概率定義的特征波(三)波高的分布

以H1%為例，其定義是指在波列中超過此波高的累積概率為1%。大波特征值和累積特征值可以相互轉換，波高概率分布函數(shù)為波高累積頻率函數(shù)為

2023/1/1197

常用的累積率波高與平均波高關系可根據上式得到對于深水波，常用部分大波的波高與平均波高關系為2023/1/1198三、海浪譜理論概述

海浪譜可以用來描述海浪的內部結構.郎吉特—希金斯將無限多個不同振幅、頻率和初始相位角的余弦波疊加起來描述某一固定的海面，即振幅圓頻率初相位角均勻分布于0～2π間的隨機量全部組成波的總能量為Δσ間隔內全部組成波能量和

波能密度(頻譜

)

2023/1/11992023/1/11100

S(σ)即相當于單位頻率間隔內的平均波能量，稱為波能密度。海浪的總能量由所有組成波提供，函數(shù)S(σ)給出了不同頻率間隔內組成波提供的能量，因此實際上函數(shù)S(σ)就相當于波能密度相對于組成波頻率的分布函數(shù)，這一函數(shù)稱為波頻譜，通常簡稱為頻譜。由于它反映波能密度分布，所以又稱為能譜。2023/1/11101

S(σ)分布于σ=0～∞之間，但其顯著部分集中于一狹窄的頻域內。這是因為當頻率很大時，波周期很小，波長很短，其所含有的能量也很小，因此以重力波為主體的實際海浪中，常表現(xiàn)為窄譜波2023/1/11102在有限振幅情況下，波面的位移幅度是有限值，自由水面邊界條件不能象微幅波那樣近似地區(qū)在靜水面，自由水面本身是隨時間變化的，因此邊界條件本身也是時間的函數(shù)。選擇一個以波速c隨波一起推進的運動坐標系，此坐標系中，波浪運動時定常的，有：水質點的水平速度：自由水面運動邊界條件改寫為：勢函數(shù)的一般解可以寫成：自由表面動力學邊界條件可以寫成：+2023/1/11103+++…=0+只有各階系數(shù)均為零控制方程之級數(shù)形式任意數(shù)運動邊條動力邊條后2023/1/11104零階時：1階時：滿足底部邊界條件1階解有限振幅斯托克斯波求解過程

2023/1/11105根據1階結果：斯托克斯2階解滿足：2階解：有限振幅斯托克斯波求解過程2023/1/11106三、斯托克斯波二階解的質量輸移（朗吉特-希金斯）漂流（drift）質量輸移（masstransport）底部凈向前輸移速度：深水：其中：107

第六講

第一節(jié)波浪邊界層和底摩擦力

前一講：波浪在淺水中的變化波浪在淺水中的變化的主要內容？

108第一節(jié)波浪邊界層和底摩阻力摩阻損失滲透損失泥面波阻力損失109波摩阻引起的波高衰減波能平衡：>波能損耗率：Df的確定方法？剪切應力波浪水質點水平速度110層流邊界層時底摩阻波浪邊界層厚度：m2/s111層流邊界層運動方程層流邊界層內流體運動方程層流邊界層外流體運動方程（3-1）（3-2）層流邊界層運動方程112層流邊界層剪切應力113層流邊界層時剪切應力114層流邊界層時底摩阻波浪水質點瞬間速度單位床面時平均波浪能量損耗率瞬時床面剪切應力：紊流邊界層時底摩阻116波浪摩阻系數(shù)的確定瓊森1966年給出了流區(qū)劃分：波浪底摩阻系數(shù)近底波浪質點水平速度最大值流體底部質點最大運動幅值可表示為：層流邊界層：振蕩流作用下的最大底面剪切應力117層流邊界層下的波浪摩阻系數(shù)波浪邊界層開始進入紊流狀態(tài)的判據為：相對糙度當量糙度沙紋平坦和118層流邊界層下的波浪摩阻系數(shù)Swart(1974):Nielsen(1992):Jonssen(1966):119例題問題：水底摩擦力幅值已知條件：水深4m,泥沙粒徑0.2mm，波高4m120波浪摩阻系數(shù)fw121二、波摩阻引起的波高衰減波能平衡：淺水變形系數(shù)折射系數(shù)>122底摩阻引起的波高衰減系數(shù)取兩斷面平均值為從深水算起的淺水變形系數(shù)從深水推算第i斷面處的波高123第三節(jié)水流對波浪運動的影響問題：波浪計算中水流是否有作用?124125波能？波浪在順流、逆流將如何變化？126思考問題：某進潮渠深5m，求解該渠中的波高已知條件：周期5s,波高1m，1.0m/s退潮流,波流夾角180度波流進潮渠127一、穩(wěn)定均勻流中波浪要素的變化波浪的視速度：1.波浪傳播方向與水流方向相同或相反情況波浪相對于水流的傳播速度：即無水流存在時的波浪傳播速度水流波浪128波流共存時的波高變化波流共存時波作用守恒方程：1292.波浪傳播方向與水流方向斜角情況即波數(shù)守恒波浪的視速度：波流共存時的波高變化：水流波浪130例題I問題：某進潮渠深5m，求解該渠中的波高已知條件：周期5s,波高1m，1.0m/s退潮流,波流夾角180度波流131例題I續(xù)問題：某進潮渠深5m，求解該渠中的波高已知條件：周期5s,波高1m，1.0m/s退潮流,波流夾角180度Ls=Cs*T=6.0578*5=30.2891m=6.0578Ks=0.207L=c*T=5.0578*5=25.289mc=-1.0+6.0578=5.0578m/sK=0.248132例題續(xù)問題：某進潮渠深5m，求解該渠中的波高已知條件：周期5s,波高1m，1.0m/s退潮流,波流夾角180度c=7.0578m/s=1.5309=1.418=0.7596H=1.35m133二、波流共存中的垂線流速分布

純水流的表面流速波流場中表面流速垂線流速分布:134三、波流共存中的綜合速度+非線性項135課后作業(yè)習題3-11習題3-6136沙灘會出現(xiàn)在哪？137138層流邊界層時底摩阻139第五講

第三章波浪傳播和破碎

前沿

波浪在深水中的變化

140深海中能量損失波浪水質點運動時內部粘性阻尼；波浪離開風區(qū)后發(fā)生側向擴散；逆向風吹在波浪上的阻尼；波與波之間的相互作用等。01000kmm100000km背景波能密度10152030水質點運動時內部阻尼所引起的波高衰減?深海中能量損失的原因風區(qū)01000km10000km141第三章波浪的傳播、變形和破碎

第二節(jié)波浪淺水變形折射和繞射

142

近岸波變形143

近岸波破碎144波浪折射、繞射、反射145

波浪繞防波堤146唐島灣波浪推算147第二節(jié)波浪淺水變形折射和繞射平面二維相位函數(shù)波面方程：微幅波波數(shù)向量空間向量148波浪守恒方程因有：波浪守恒方程:00T=constant149二、波能守恒和波浪淺水變形淺水變形系數(shù)側視圖水俯視圖波浪正向入射C=150淺水變形系數(shù)？減小的原因？深水有無其他因素影響該系數(shù)151考慮非線性影響的淺水變形系數(shù)考慮非線性影響的系數(shù)：應用微幅波理論計算的淺水變形系數(shù)152三、波浪折射1.折射引起的波向線變化

or波向線波向線153岸灘具有平直且相互平等的等深線時，有:0yx1542.折射引起的波高變化波浪折射系數(shù)問題：寬度b好給出嗎？155波浪折射系數(shù)波浪折射系數(shù):156Example:refractionwithnumericalmodelSWAN(withoutwind)157Example:refractionwithnumericalmodelSWAN(withwind)158四、波浪反射

1.反射“米奇”反射系數(shù)“海港水文規(guī)范”反射系數(shù)159波浪繞射波浪在傳播中遇到障礙物時，除可能在障礙物前產生波浪反射外，還將繞過障礙物繼續(xù)傳播，并在遮蔽區(qū)內發(fā)生波浪擴散，這是由于遮蔽區(qū)內波能橫向傳播所致。160第四節(jié)波浪破碎

對于淺水情況，極限波陡：破碎指標（近海灘時）破碎指標（近海灘時孤立波）深水波浪破碎極限有限水深波浪破碎極限問題：海底坡度是否有影響？1.波浪破碎極限波陡與指標161高爾文1969年根據實驗資料得到如下關系式：柯林斯和韋爾1969年得到的經驗公式為：深水入射波向角破波角：破波點處，波向線與岸線外法線間的夾角1622.波浪破碎類型兩因素：深水波陡、近岸海底的坡度崩破卷破激散SpillingbreakerPlungingbreakersurgingbreaker163卷破崩破激散1641653.破碎帶166破碎波高確定破碎帶內波高相對于水深的比值，由試驗確定0.8波浪增水修正后的水深改變較大而致167課后作業(yè)習題3.1習題3.2習題3.3習題3.5習題3.6習題3.7習題3.9168例題問題：給出水深為10m處的波高與波向角條件：均勻坡度海灘，波高1m，周期15s，500m水深的波浪，波向角45度=144m深水波=9.05m/s求解：169例題續(xù)上170第四節(jié)波浪和水流共同作用的底摩擦力一、純流作用下的床面摩阻力

達西摩阻系數(shù)僅在波浪的情況下171一、傳統(tǒng)公式

水流作用的底摩擦力謝才系數(shù)，1755曼寧系數(shù)，1890WhiteColebrook系數(shù)Soulsby,1997172二、達西公式

達西摩阻系數(shù)完全粗糙湍流水流作用的底摩擦力173波浪作用的最大底摩擦力174層流與紊流邊界層下的波浪摩阻系數(shù)Swart(1974):Nielsen(1992):Jonssen(1966):層流情況175波浪水流共同作用下的底摩擦力浪流合速度浪流共同作用的底摩擦力Jonsson176波浪水流共同作用下的底摩擦力一、弱水流情況

177波浪水流共同作用下的底摩擦力一、弱水流情況

弱水流時剪切應力178波浪水流共同作用下的底摩擦力時均值一、弱水流情況

弱水流時時均剪切應力179水流對波浪底摩擦力的影響180波浪水流共同作用下的底摩擦力最大值181波浪水流共同作用下的底摩擦力最大值時間平均182波流共存，波浪水流不同強度組合（貝克爾（Bijker）模型）

沿水流方向垂直于水流方向浪流共同作用下的應力183例題4-2(部分參考3-1)問題：波浪摩阻系數(shù)、水流摩阻系數(shù)和水底時間平均剪切應力

條件：已知波高1m，周期6s，水深4m，海底沙紋高度0.0084m，水流速度為1m/s

求解：184例題4-2問題：波浪摩阻系數(shù)、水流摩阻系數(shù)和水底時間平均剪切應力

條件：已知波高1m，周期6s，水深4m，海底沙紋高度0.0084m，水流速度為1m/s

求解：水底粗糙度185例題4-2問題：波浪摩阻系數(shù)、水流摩阻系數(shù)和水底時間平均剪切應力

條件：已知波高1m，周期6s，水深4m，海底沙紋高度0.0084m，水流速度為1m/s

求解：水底粗糙度186例題4-2問題：波浪摩阻系數(shù)、水流摩阻系數(shù)和水底時間平均剪切應力

條件：已知波高1m，周期6s，水深4m，海底沙紋高度0.0084m，水流速度為1m/s

求解：187第九講

第五章海岸波生流5.1波浪破碎引起的動量轉移188沙灘會出現(xiàn)在哪？波浪近岸區(qū)如何變化?189沿岸流的影響

無沿岸流有沿岸流190海岸流、波生近岸流波生近岸流(海岸波生流)：直接由波浪作用產生，主要限于破波帶內及其鄰近水域，主要包括向岸流、沿岸流和離岸流（裂流）海岸流組分1）垂直于岸線流速時程演變2）順岸流速時程演變191海岸流、近岸流圖、表示意1）純沿岸流2）對稱近岸環(huán)流3）非對稱近岸環(huán)流192輻射應力原理流體對管壁的作用力193輻射應力原理?三斷面流量動量與動壓力大小關系伴隨著波浪破碎引起的波高衰減,波浪運動量也將減小,減小的動量轉化為波浪對流體的作用力;周圍流體也將對波浪產生作用力,維持波浪動量減小194周圍流體對波浪產生作用力的兩種形式通過改變平均水平面產生的流體靜壓力通過產生平均水流,由水流產生水底摩擦力來維持波浪動量的減小195微幅波的動量流和輻射應力I動量流：是水質點的動量輸送產生的的時間平均值為零動量流雷諾應力具有隨機的性質具有確定性的性質？不同點紊流雷諾應力動量流196微幅波的動量流和輻射應力波浪輻射應力c(Pz+rho.u2)zZ=0X=costxy197微幅波的動量流和輻射應力微幅波中的正向輻射應力198微幅波的動量流和輻射應力微幅波中的正向輻射應力海底LhSWLHxz199微幅波的動量流和輻射應力微幅波中的切向輻射應力波浪傳播方向與x軸一致:波浪傳播方向與x軸成:200近岸流控制方程

？？？問題：水深、波浪條件為輸入條件Why?How?近岸流動量方程連續(xù)方程201簡化后的近岸流方程波浪條件穩(wěn)定風速小假定1）：假定2）：202二、床面阻力項底部軌跡速度最大值前提假設：平直海岸情況下，入射角很?。篤U順岸床面阻力203三、側向紊動摻混離岸線的距離動量交換系數(shù)（均勻底坡平直岸線）紊流應力求解表達式204第三節(jié)波浪增水和減水波浪增減水：波動水面時均值相對于靜止水面的偏離值前提假設：正向入射、平直岸線、等深線與岸線平行，見下圖205一、一維波浪增減水方程波浪增減水方程推導方法一(受力分析)206波浪增減水方程推導方法二(方程簡化)一、一維波浪增減水方程U207二、破碎帶外的減水和破碎帶內增水在破碎帶外的淺水區(qū)，波高隨水深減小而增大，因而輻射應力也沿程增大，即：

1.破碎帶外減水208破碎帶外減水值計算彌散關系：209破碎帶外減水值計算減水公式深水：210破碎帶外減水值計算淺水：減水公式破波點最大減水值211破碎后波高推算破碎后的波高可近似表示為：均勻底坡上0.82.破碎帶內增水淺水中輻射應力即破碎帶內波浪輻射應力212增水確定

若海灘坡度均勻一致，即推導即推導增水公式213最大增水推導岸邊：最大增水214例題波浪增減水計算問題：破碎帶內增水(最大原岸線處)條件：平直均勻海灘，坡度1:20,深水入射波高1.06m，周期6s，折射系數(shù)0.857，繞射系數(shù)1求解：215例題波浪增減水計算216課后作業(yè)習題5-1習題5-2習題5-3上面解決的問題：波浪正向入射問題：斜向入射的平直岸灘的沿岸流？？？217第四節(jié)平直岸灘的沿岸流垂岸方向：沿岸方向：無沿岸流有沿岸流一、控制方程及其簡化前提假設：平直岸線、等深線與岸線平行，穩(wěn)定水流與波浪場218二、不考慮側向摻混的斜向入射波引起的沿岸流

沿岸方向：不考慮側向摻混的沿岸流方程前提：波浪為穩(wěn)定的線性波、斜向入射且入射角很小，沿岸方向波高均勻一致；海灘具有無限長平直等深線，底坡均勻

219波生沿岸流公式推導過程問題：破碎帶內、外相同嗎？220破碎帶外等深線互相平行snell結論：破碎帶外無沿岸流無變化波生沿岸流公式破碎帶外破碎帶內221破碎帶內破碎帶內波高：推導破碎帶外破碎帶內破碎帶內波能傳遞系數(shù)：snell222破碎帶內的波生沿岸流推導223破碎帶內的波生沿岸流推導破碎帶內的波生沿岸流公式224即破碎點處：美國海岸防護手冊推薦公式沿岸流最大值沿岸流平均值破碎帶內沿岸流速求解

225三、考慮側向摻混的斜向入射波引起的沿岸流

沿岸方向：紊流應力動量交換系數(shù)226沿岸流無量綱形式的微分方程求導過程

已求得227沿岸流無量綱的解1）2）228第五節(jié)裂流及近岸環(huán)流產生機理一、各輻射應力作用Sxx：波浪增減水Sxy/Syx：波生沿岸流Syy：???,作用前提???229二、裂流產生的原因

1、地形變化引起的裂流1)：破碎帶外平均水面變化產生的水面坡降與輻射應力相抵消2)：破碎帶內平均水面變化產生的水面坡降與輻射應力方向一致dSyy/dydSyy/dy2302、不同方向傳播的入射波疊加引起的裂流二、裂流產生的原因

231

第六章泥沙基本特性

第十一講

232第一節(jié)沙質泥沙特性

一單顆粒泥沙特性

粘性泥沙與非粘性泥沙區(qū)別：粘性泥沙顆粒之間在海水中會發(fā)生復雜的物理化學作用泥沙粒徑泥沙顆粒形狀:圓度和球度泥沙顆粒密度:2650kg/m3沉速等容粒徑(卵石以上)篩孔粒徑(礫石沙以上)沉降法(細顆粒泥沙)233第一節(jié)沙質泥沙特性

二泥沙的群體特性

泥沙粒徑分布中值粒徑D50:小于該粒徑50%平均粒徑分選度泥沙其它特性孔隙率:孔隙體積占總體積的比值,0.36~0.4干容重水下休止角234第二節(jié)粘性泥沙特性

粘性泥沙：一般指淤泥,主要是由粘土顆粒,粉沙和有機物組成的混合物.其中粘土細顆粒中值粒徑小于5微米,粉沙的中值粒徑一般也小于0.02mm,顆粒間具有粘結作用.粘性細顆粒泥沙物理化學特性

泥沙電化學性質:雙電子層與吸附水膜絮凝特性:相鄰顆粒在一定條件下結合成集合體0.03mm分界(范德華引力與靜電斥力)235粘性泥沙的沉降和固結

靜水中沉降的四種形式：絮凝沉降制約沉降群體沉降密實段236第三節(jié)粉沙特性

粉沙：中值粒徑在0.0039~0.0625mm粉沙特性：易起動易沉降,在波浪作用下容易形成底部高濃度含沙層;沉積的粉沙群體顆粒間有一定粘著力,密實性好;粉沙質海岸開挖航槽后易產生航道驟淤.237第四節(jié)泥沙運動方式

238推移質與懸移質區(qū)別

粉沙特性：消耗水流時均能量,以水體中推移質浮重向下壓河床,增加河床穩(wěn)定性消耗水流中的紊動動能,不改變水流能量損失及阻力,增加了容重及靜水壓力239課后作業(yè)習題6-1習題6-2習題6-3習題6-4習題6-5240

第七章沙質海岸泥沙運動

241第一節(jié)沙質泥沙特性一、泥沙起動判數(shù)單顆粒泥沙受力

水流拖曳力升力慣性力水底摩擦力242水平拖曳力最大升力（與水流通過泥沙頂部時的流線彎曲有關）：一、泥沙起動判數(shù)之水平拖曳力與垂向升力（上舉力）拖曳力:（粘性流體）Fp243泥沙受到的總水平施動力為：一、泥沙起動判數(shù)之水平慣性力與拖曳力比較0.001m0.1-2m0.001~0.05<<1244一、泥沙起動之起動條件(水流強度參數(shù))底摩擦力臨界水流強度參數(shù)245一、泥沙起動之起動條件(希爾茲數(shù))246水流強度參數(shù)：柯馬爾和米勒：一、泥沙起動之起動條件（其它判斷方法）247上述起動條件趨于保守近底層水質點運動速度可能比正弦波高周期相關不大的波列相互作用可以產生較高的瞬時速度海底的微小凸起地形可能引起在低流速條件下沉積物的運動248Kramer曾把推移質運動的階段無泥沙運動,泥沙全部靜止輕微的泥沙運動中等強度的泥沙運動,在床面各處都可見到中小顆粒運動各中大小的沙礫均已投入運動,引起床面外形急劇改變249二、泥沙運動界限水深250例7-1已知泥沙為石英砂，密度為2650。直徑0.2mm。流體為海水，密度1025千克/立方米。波高1.06m，波浪周期6s,水深h=30米，床面紗紋高度1cm。問泥沙會起動嗎？251例7-1已知泥沙為石英砂，密度為2650。直徑0.2mm。流體為海水，密度1025千克/立方米。波高1.06m，波浪周期6s,水深h=30米，床面紗紋高度1cm。問泥沙會起動嗎？>泥沙會起動252課后作業(yè)習題7-1習題7-3習題7-10習題7-11253第二節(jié)沙紋和沙紋上泥沙運動一、沙紋的形成和類型穩(wěn)定流沙紋254沙紋發(fā)展階段這里泥沙尚未被波浪起動，但殘留著過去較大風浪時形成的沙紋，稱殘留沙紋沙紋主要發(fā)展階段。隨著水流的增強，沙紋高度及波長均增大，但沙紋波波陡保持為常數(shù)。此時，沙紋峰線較短，為新月狀沙紋，有三維性質。也稱為旋渦沙紋隨著水流加強，沙紋逐漸趨于消滅，沙紋高度減小，波長基本保持不變。沙紋的峰線相當長，具有二維性質，稱為過渡沙紋沙紋完全消失，過渡到平坦床面，泥沙做層移運動，主要發(fā)生在破碎帶內255沙紋的幾何特征規(guī)則波(Nielsen1981)不規(guī)則波(Nielsen1981)(7-15)(7-16)(7-17)(7-18)(7-19)256二沙紋上泥沙運動1、沙紋對推移質的影響沙紋的存在通過增加水底表面面積而增加有效剪切應力,進而使更多泥沙顆粒受摩擦力作用,提高推移質輸沙率;表面摩擦力對推移質產生作用;形狀阻力不產生作用.257二、沙紋引起的懸沙運動結論:(1)非線性波浪,AB階段旋渦尺度強度大,泥沙多,CD階段剛好相反,造成泥沙向著與波浪傳播方向相反的方向輸移;(2)沙紋的流動旋渦是產生懸移質的主要動力258沙紋上懸沙運動圖解結論:(1)含沙量脈動部分均方值化與平均+波動值相位大體相同、且同一量級;(2)離床面遠，含沙量小259破碎與否對懸沙濃度分布的影響問題：波浪破碎會使泥沙濃度沿垂向如何變化？260課后作業(yè)習題7-2習題7-5習題7-6習題7-7261第三節(jié)推移質輸沙率262推移質輸沙率公式介紹干重輸沙率時：

浮重輸沙率時：體積輸沙率時(單位時間通過單寬的推移質泥沙體積)穩(wěn)定流輸沙率公式：

單位時間通過單寬的推移質泥沙體積263一基于受力分析的推移質輸沙率移動泥沙干重泥沙平均移動速度單位面積上移動泥沙顆粒數(shù)264一基于受力分析的推移質輸沙率

之移動速度求解265一基于受力分析的推移質輸沙率

之移動速度求解266一基于受力分析的推移質輸沙率單位面積上移動的泥沙個數(shù)ns的確定:（7-25）（7-26）267一基于受力分析的推移質輸沙率268一基于受力分析的推移質輸沙率269一基于受力分析的推移質輸沙率結論:忽略了泥沙慣性力及顆粒間動量交換,適合于水流流速相對起動流速不大的情況.當水流流速較大,結果偏大Fernan-dezLuque,1974Engelund,1976Meyer-Peter等,1948270三、波浪平均輸沙率公式（愛因斯坦—布朗公式的推廣）之主控方程

假設：1）泥沙運動以躍移為主，水流對泥沙的上舉力為泥沙進入運動的力。2）水流是脈動的，上舉力也是脈動的。3）床面不沖不淤布朗：馬德遜：問題：全周期凈輸沙？愛因斯坦-布朗輸沙公式271有：三、波浪平均輸沙率公式（愛因斯坦—布朗公式的推廣）之具體表達式272例7-2波浪正向入射,周期為6S,波高1.06米,等深線平直,在水深4米處,泥沙顆粒直徑0.2毫米,航道挖深5米,寬100米,航道與波向交45度.求24小時內推移質泥沙的平均淤厚(孔隙率0.4)273例7-2274例7-2波浪正向入射,周期為6S,波高1.06米,等深線平直,在水深4米處,泥沙顆粒直徑0.2毫米,航道挖深5米,寬100米,航道與波向交45度.求24小時內推移質泥沙的平均淤厚(孔隙率0.4)275

第四節(jié)懸移質含沙量和輸沙率

平衡輸沙276一懸移質含沙量分布平衡輸沙277一懸移質含沙量分布懸沙平衡方程278一懸移質含沙量分布泥沙擴散系數(shù)為常數(shù)：泥沙層移確定近底含沙量（a=0.01h）：水底沙紋：泥沙擴散系數(shù)(kafelandKrishnappan,1984，有沙紋)不破碎波浪情況279一懸移質含沙量分布2-3倍沙紋高度范圍：Nielsen,1992:280一懸移質含沙量分布泥沙擴散系數(shù)線性分布：281一懸移質含沙量分布泥沙擴散系數(shù)拋物線型分布：282一懸移質含沙量分布泥沙擴散系數(shù)混合型分布（上半部分常數(shù)，下半部分拋物）：

VanRijn,1984283一懸移質含沙量分布284二懸移質輸沙率

其中：285例題7-3深水波高1.06m,周期為6S,折射系數(shù)1,分別取4m水深處泥沙粒徑0.2mm和0.1mm,求懸浮泥沙沿水深分布（a=0.01h）286例題7-3深水波高1.06m,周期為6S,折射系數(shù)1,分別取4m水深處泥沙粒徑0.2mm和0.1mm,求懸浮泥沙沿水深分布（a=0.01h）

287例題7-3深水波高1.06m,周期為6S,折射系數(shù)1,分別取4m水深處泥沙粒徑0.2mm和0.1mm,求懸浮泥沙沿水深分布（a=0.01h）Z(m)0.010.050.070.10.30.51.02.03.04.0C(D=0.2mm)4.872.952.31.580.130.010.00.00.00.0C(D=0.1mm)2.672.572.522.462.051.711.080.440.180.07(直徑為0.1mm情況)288例題7-4設水流速度沿水深分布是冪函數(shù)型的：若該水流最大流速為Umax=1m/s，求例7-3情況的懸移質輸沙率。z0.010.050.070.0.30.512340.010.040.020.030.20.20.5111C2.672.572.522.462.051.711.080.440.180.07U(z)0.420.530.560.590.690.740.820.910.9611.131.371.411.451.421.270.890.40.170.07289例題波浪正向入射,周期為5S,波高2米,床面平坦,在水深6米處,泥沙顆粒直徑0.2毫米,波數(shù)0.3,沉降速度0.009m/s,波浪摩阻系數(shù)0.007,根據Nielson,求含沙量沿水深分布?290波浪正向入射,周期為5S,波高2米,床面平坦,在水深6米處,泥沙顆粒直徑0.2毫米,波數(shù)0.3,沉降速度0.009m/s,波浪摩阻系數(shù)0.007,根據Nielson,求含沙量沿水深分布?291波浪正向入射,周期為5S,波高2米,床面平坦,在水深6米處,泥沙顆粒直徑0.2毫米,波數(shù)0.3,沉降速度0.009m/s,波浪摩阻系數(shù)0.007,根據Nielson,求含沙量沿水深分布?292波浪正向入射,周期為5S,波高2米,床面平坦,在水深6米處,泥沙顆粒直徑0.2毫米,波數(shù)0.3,沉降速度0.009m/s,波浪摩阻系數(shù)0.007,根據Nielson,求含沙量沿水深分布?293波浪正向入射,周期為5S,波高2米,床面平坦,在水深6米處,泥沙顆粒直徑0.2毫米,波數(shù)0.3,沉降速度0.009m/s,波浪摩阻系數(shù)0.007,根據Nielson,求含沙量沿水深分布?294第五節(jié)全沙輸沙率

輸沙率：問題：波流共同作用下的床面摩阻力如何變化？295（二）波流共存，波浪水流不同強度組合（貝克爾（Bijker）模型）

沿水流方向垂直于水流方向浪流共同作用下的應力296二、波流共同作用時的輸沙率之推移質

原卡林斯基公式貝克爾輸沙公式297二、波流共同作用時的輸沙率之懸移質貝克爾公式懸移質輸沙率298二、波流共同作用時的輸沙率之懸移質輸沙率具體表達式299缺點：只考慮平均水流輸沙，而沒有考慮波浪振蕩本身的輸沙作用，實際上波浪本身諸如不對稱的振蕩流速和不對稱沙紋形狀均能造成兩個半周期的輸沙量不一致?。?！二、波流共同作用時的輸沙率

之全沙輸沙率300例題7-5已知一海岸區(qū)域水深：h=4m，水流速度：U=1m/s，波浪H=1m，T=6s，泥沙：D50=0.2mm，計算波流共同作用的全沙輸沙率（考慮沙紋的影響）。301例題7-5已知一海岸區(qū)域水深：h=4m，水流速度：U=1m/s，波浪H=1m，T=6s，泥沙：D50=0.2mm，計算波流共同作用的全沙輸沙率（考慮沙紋的影響）。302例題7-5已知一海岸區(qū)域水深：h=4m，水流速度：U=1m/s，波浪H=1m，T=6s，泥沙：D50=0.2mm，計算波流共同作用的全沙輸沙率（考慮沙紋的影響）。303例題7-5已知一海岸區(qū)域水深：h=4m，水流速度：U=1m/s，波浪H=1m，T=6s，泥沙：D50=0.2mm，計算波流共同作用的全沙輸沙率（考慮沙紋的影響）。304例題7-5已知一海岸區(qū)域水深：h=4m，水流速度：U=1m/s，波浪H=1m，T=6s，泥沙：D50=0.2mm，計算波流共同作用的全沙輸沙率（考慮沙紋的影響）。305例題7-5已知一海岸區(qū)域水深：h=4m，水流速度：U=1m/s，波浪H=1m，T=6s，泥沙：D50=0.2mm，計算波流共同作用的全沙輸沙率（考慮沙紋的影響）。推移質輸沙率與懸移質輸沙率的比值306例題7-5已知一海岸區(qū)域水深：h=4m，水流速度：U=1m/s，波浪H=1m，T=6s，泥沙：D50=0.2mm，計算波流共同作用的全沙輸沙率（考慮沙紋的影響）。該結果與以上Bijker公示結果的比值307第七節(jié)沿岸輸沙

縱向近岸區(qū)泥沙運動按方向分橫向波浪水質點波生沿岸流懸移質輸沙離岸波浪不對稱時：推移質輸沙向岸308一、泥沙的向岸-離岸運動控制橫向凈輸沙的大小和方向的主要因素：（1）由于水深變淺引起的波浪不對稱；（2）沙紋尺度和沙紋形狀的不對稱性；（3）局部底坡厄塞爾數(shù)為：水流強度參數(shù)：309橫向泥沙運動發(fā)生條件與輸沙率公式厄塞爾數(shù)為：

水流強度參數(shù)：

離岸運動向岸運動砂村公式：沒有泥沙運動泥沙運動發(fā)生條件與運動方向310二、沿岸輸沙率之波能流法

波能的沿岸分量：BailardDelValleandLosada柯馬爾和英曼（浮重輸沙率）：

311二、沿岸輸沙率之波能流法

體積輸沙率：n=0.4不規(guī)則波時：Swart提出：312二、沿岸輸沙率之波能流法

波能的沿岸分量：破波點處單位長度岸線所接受的沿波向前進的波能流：313二、沿岸輸沙率之沿岸流法

Bailard,1974提出：314二、沿岸輸沙率之沿岸輸沙率例題

問題：分別利用Bailard和Valle兩個關系式確定K，并分別利用已求得的K計算沿岸輸沙率已知條件：Hb=2.0m，破碎水深2米,D50=1.0mm，破波角4.5度。海溫20攝氏度，泥沙沉速為13.1cm/s。假設315二、沿岸輸沙率之沿岸輸沙率例題

316例題7-6為埋設石油管線，從岸線向海開挖了一條壕溝。但在埋設管線前發(fā)生了一次風暴，已知波浪周期Tp=8s，破碎波波高Hb=3m，αb=45°，持續(xù)了兩天。試估計壕溝回填了多少。317例題7-6為埋設石油管線，從岸線向海開挖了一條壕溝。但在埋設管線前發(fā)生了一次風暴，已知波浪周期Tp=8s，破碎波波高Hb=3m，αb=45°，持續(xù)了兩天。試估計壕溝回填了多少（孔隙率0.3）。318二、沿岸輸沙率之沿岸輸沙率橫向分布319課后作業(yè)習題7-2習題7-4習題7-5習題7-6習題7-7習題7-8習題7-9習題7-12320第八章沙質海岸形態(tài)和變形問題：海灘剖面在各種海洋動力因素作用下如何變化？岸線又如何變形？321第一節(jié)海灘剖面形態(tài)（1）近岸區(qū)（a）外灘（inshore）（b）前灘（foreshore）（c）后灘（backshore）（2）離岸區(qū)322一沙壩和灘肩剖面（1）灘肩波浪把泥沙向岸推移堆積起來形成的（2）沿岸沙壩風暴潮破波點附近323二、海灘剖面的變化規(guī)律海灘剖面風暴剖面（沙壩剖面）常浪剖面（灘肩剖面）風暴盛行期間，海灘上部被侵蝕，泥沙被搬運到離岸區(qū)堆積而形成海面相對平靜時，沙壩泥沙被推向岸邊形成坡度相對較陡的剖面324兩種剖面的形成條件探討約翰遜沙壩剖面灘肩剖面迪安灘肩剖面沙壩剖面達林普爾沙壩剖面灘肩剖面泥沙粒徑差異所在?。?！沙灘泥沙粒徑是否會有影響？岸灘坡