海岸及近海工程讀書心得

海岸及近海工程讀書心得短暫而精彩的《海岸及近海工程》這門課程結(jié)束了，我們在這門課程的學(xué)習(xí)過程中收獲頗豐。鄭院長從總體上介紹了海岸及近海工程的發(fā)展近況，并重點詳盡的講解了“長江口深水航道的治理”以及“洋山港工程”的建設(shè)情況。陶愛峰老師介紹了“波浪基礎(chǔ)理論與畸形波現(xiàn)象”；張弛老師介紹了“海岸泥沙運動與地貌形態(tài)演變”；王崗老師為我們介紹了一種以前從未接觸過的現(xiàn)象“水工建筑物與水體的共振”；邵宇陽老師介紹了“關(guān)于泥沙認(rèn)識與研究”。老師們都結(jié)合自己目前的科研方向，向我們深入淺出的講解的學(xué)科前沿的動態(tài)。我本人也結(jié)合自己的興趣閱讀了一些關(guān)于泥沙運動以及河口治理方面的文獻(xiàn)，本文下面將介紹一下我在閱讀文獻(xiàn)中的一些心得體會。文獻(xiàn)一中國海洋大學(xué)岳娜娜《離岸人工島對沙質(zhì)海岸的影響研究》1主要內(nèi)容該論文結(jié)合的工程實例是海陽人工島。海陽人工島擬建于海陽市鳳城區(qū)海陽港以西，屬于旅游觀光性質(zhì)，其北側(cè)1.5km處有著名的萬米海灘和林海桃園濕地公園等旅游景點。該論文引入了關(guān)于人工島的兩個建設(shè)方案，在現(xiàn)場底質(zhì)取樣結(jié)果、區(qū)域底質(zhì)粒徑分布、水深測量結(jié)果和風(fēng)況等實測數(shù)據(jù)和歷史資料的基礎(chǔ)上，利用ECOMSED模型模擬了人工島周邊海域潮流場、正常天氣及各向典型大風(fēng)天氣下懸浮泥沙分布及海底蝕淤變化情況，根據(jù)模擬結(jié)果對人工島建設(shè)對沙質(zhì)海岸的影響進行了不同方案下的對比研究。主要研究內(nèi)容包括：I搜集、整理了區(qū)域內(nèi)底質(zhì)、水深地形、風(fēng)況等實測資料和歷史資料，為模型中條件輸入提供基礎(chǔ)性資料，并對本文所采用的ECOMSED模型進行了詳盡介紹；Ⅱ?qū)ρ芯繀^(qū)潮流場進行了模擬、驗證及分析；Ⅲ分析了研究區(qū)正常天氣及各向典型大風(fēng)天氣懸浮泥沙的分布特征；Ⅳ對研究區(qū)正常天氣及各向典型大風(fēng)天氣海底蝕淤進行了模擬研究。圖1-1a地理位置（2）圖1-1b地理位置2研究方法本研究采用ECOMSED模式作為人工島對沙質(zhì)海岸影響研究的數(shù)值模擬物理原型。ECOMSED是一個模擬水動力、波浪和沉積物輸運的三維數(shù)值模型，由不同功能的多個模塊集合而成。本研究調(diào)用其水動力模塊ECOM模擬研究區(qū)的動力場條件，并結(jié)合其物質(zhì)輸運模塊SED對該海域的沖淤趨勢進行預(yù)測。我們重點介紹一下ECOMSED模型。ECOM（EstuarineCoastalandOceanModel）是在著名的海洋水動力模型POM（Princetonoceanmodel）的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，適應(yīng)用于河流、堤壩、河口海岸或湖泊等淺水環(huán)境的一個三維水動力模型。上世紀(jì)90年代，有關(guān)粘性黃島、青島構(gòu)成優(yōu)美的旅游景區(qū)。研究區(qū)位于威海灣南部楊家灣內(nèi)，其西北側(cè)約5.2km為威海市區(qū)，東北側(cè)臨近威海新港，主要有長峰河和九龍河兩條入海河流（見圖2-1）。區(qū)內(nèi)有威海公園、海上公園等多處旅游景點，其中海上公園包括游樂園、人工湖、奇石園、森林生態(tài)園、海水浴場、九龍灣旅游度假區(qū)六個部分。圖2-1研究區(qū)位置及調(diào)查站位圖3研究方法3.1本文采用ECOMSED數(shù)值模型進行模擬。前面已經(jīng)詳細(xì)介紹，在此不再贅述。3.2靜態(tài)平衡岬灣海岸理論根據(jù)海岸的穩(wěn)定性，岬灣海岸可分為：靜態(tài)平衡海岸、動態(tài)平衡海岸和不穩(wěn)定海岸。優(yōu)勢波到達(dá)靜態(tài)平衡岬角海灣時，在灣外發(fā)生同步破碎，沿岸輸沙幾乎為零，海岸在大風(fēng)作用下會發(fā)生短暫變化，但不會引起長期的侵蝕或淤積，總體呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。在自然環(huán)境中，靜態(tài)平衡的灣岸通常由彎曲的砂質(zhì)岸線、人工或天然的礁巖或岬頭組成。絕大多數(shù)岬灣海岸具有不對稱的形狀，其主要特征表現(xiàn)為由上游弧形陰影區(qū)、相對彎曲的過渡區(qū)和下游相對平直的切線區(qū)組成（圖3-1）。波浪由外海向海岸傳播，根據(jù)波峰方向?qū)卺殿^發(fā)生衍射，從而改變沿岸輸沙的方向，營造出良好的岬灣海岸。圖3-1岬灣靜態(tài)平衡中波浪－岬角－沙灘三者關(guān)系圖3.2.1原理波浪進入淺水區(qū)后，由于波浪前進方向與岸線斜交或海底地形的起伏變化，都會隨著水深的減小而使波浪傳播速度改變在一個波峰線上，有些段運動速度快，有些段運動速度慢，波峰線發(fā)生彎曲，產(chǎn)生波浪折射。在平直海岸，海底等深線與海岸線大致平行，當(dāng)波浪從深海向岸傳播，其波峰線與岸線斜交，近岸的一段波峰線先進入淺水區(qū)，傳播速度減慢，波浪發(fā)生折射，波峰線與岸線的夾角逐漸變小，趨向與岸線平行，波浪作用能量降低。在彎曲海岸帶，水下地形等深線的走向與岸線走向一致，波浪從外海垂直岸線向岸邊傳播，當(dāng)進入淺水區(qū)時，由于海底地形不平而影響海水深度變化，使同一波峰線運動速度發(fā)生改變，波峰線發(fā)生彎曲，產(chǎn)生波浪折射。在突出的岬角處，波浪集中，波能增大，發(fā)生侵蝕，海灣處波能降低，發(fā)生堆積。3.2.2經(jīng)驗公式目前主要存在三種靜態(tài)平衡岬灣海岸模型，其中Hsu和Evans的拋物線型灣岸模型因考慮了上游岬角與波浪繞射的影響，而得到廣泛認(rèn)可（圖3-2）。其經(jīng)驗公式如下：R式中，β為優(yōu)勢波波峰線在波浪發(fā)生衍射的上游控制點處與控制線的岬角；Rβ為上游控制點和下游控制點的距離；θn為波峰線在上游控制點處與灣岸上任意點的夾角；Rn為與θn對應(yīng)的灣岸上任意點到上游控制點的距離；3個C常數(shù)與β有關(guān)，由以下3個表達(dá)式確定：CCC圖3-2拋物線型灣岸模型及其參數(shù)示意圖本文利用ECOMSED模型以及靜態(tài)平衡岬灣海岸理論，對研究區(qū)水動力和沖於現(xiàn)狀進行數(shù)值模擬。并對原方案提出了方案優(yōu)化，并進一步的對優(yōu)化方案進行水動力和沖於環(huán)境數(shù)值模擬，在此不再贅述。4結(jié)論及建議應(yīng)用ECOMSED數(shù)值模型模擬威海灣水動力環(huán)境的結(jié)果表明，漲潮中間時威海灣主流向為偏SW向，落潮中間時主流向為偏NE向，漲落潮最大流速發(fā)生點均位于劉公島西端。受日島阻擋，日島西側(cè)海域潮流流速較小。威海灣水動力現(xiàn)狀模擬結(jié)果與以往資料基本吻合優(yōu)化的方案建成后的沖淤環(huán)境模擬結(jié)果表明，在NW向大風(fēng)作用下，研究區(qū)東