当前位置:文档之家› 海岸工程学复习资料(膨胀版)

海岸工程学复习资料(膨胀版)

海岸工程学复习资料(膨胀版)
海岸工程学复习资料(膨胀版)

绪论

一、海岸线、海岸带与海岸

1、海岸线:海洋与陆地的交界线称为海岸线。

2、海岸带:海岸线两侧具有一定宽度的条形地带称为海岸带。海岸带的宽度各国规定不尽相同,我国规定:一般岸段,自海岸线向陆地延伸10km左右;向海扩展到10-15m等深线。

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。

3、海岸:由后滨、前滨、外滨组成。

后滨(或后滩)常位于高潮位之上,属于潮上带。前滨又称滩面,位于波浪冲击的上限与低潮海滨线之间的地区,也称潮间带,是受拍岸波浪作用强烈的地区。外滨又称滨面,属潮下带,从低潮海滨线向外延伸,经过宽度不等的破波区或破波带。这个区域是破碎的波浪强烈作用下的泥沙运动区域。

二、海岸类型

根据海岸的形态、成因、物质组成和发展阶段等特征分为:

基岩海岸:一般是陆地山脉或丘陵延伸与海面相交,经过波浪作用形成的海岸。砂砾质海岸:又称堆积海岸,主要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。

淤泥质海岸:主要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。

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;珊瑚礁海岸由热带造礁珊瑚虫遗骸聚积而成。

三、海岸线变化的影响因素

1)河流影响:河流入海的泥沙在近海沉积和岸滩堆积,造成海岸线的推进。2)波浪作用:当波浪冲击海岸时,造成岸滩的侵蚀与后退,砂砾质海岸尤为严重。

3)潮汐作用:潮汐相伴产生潮流,潮流冲击岸滩,从而造成对海岸的冲蚀。4)人类在沿海生产活动的影响:在沿海兴建突堤、丁坝等海工建筑物时会破坏原有的沿岸输沙平衡,岸线必然会改变其轮廓以求达到新的平衡

第二章、潮汐

一、波浪

1.波型:

风浪:在风场中风直接作用下形成和传播的波浪。

涌浪:离开风场继续传播的波浪称为涌浪。

混合浪:涌浪在传播进入另一个风场后的波浪。

特征: 涌浪和风浪的频率比

风浪:波面粗糙,波长和周期短,波峰陡峭,波峰线短,常出现波浪溢浪(白帽)现象。

涌浪:波面光滑,波峰线长,波长和周期长于风浪。

2.波向:

常浪向:波浪出现频率最多的波向为常浪向。

强浪向:最大波高出现的波向为强浪向。

波浪玫瑰图:将波浪的出现频率、最大波高、平均波高分别标在16个方

位,得到波浪玫瑰图。

3.波高:

一般实测波高有平均波高和最高波高。

平均波高反映经常出现的波浪场。

最大波高反映最危害的波浪强度。

二.潮汐:(定义:狭义、广义)

1.狭义:也称为天文潮,指海水受月球和太阳引力作用而形成的一种有规律的水

位升降。

2.设计潮位:

海岸工程中的设计潮位包括:

设计高水位、设计低水位;极端高水位和极端低水位。

随便:(1)设计高水位:

在海岸港和潮汐作用明显的河口港,设计高水位应采用高潮累积频率

10%的潮位,简称高潮10%;

当有历时累积频率统计资料时,也可采用历时累积频率1%的潮位为设计

高水位。

在汛期潮汐作用不明显的河口港,应采用多年历时1%的潮位为设计高水

位。

(2)、设计低水位:

在海岸港和潮汐作用明显的河口港,设计低水位应采用低潮位累积频率

90%的潮位,简称低潮90%;

当有历时累积频率统计资料时,也可采用历时累积频率98%的潮位。

在汛期潮汐作用不明显的河口港,应采用多年历时98%的潮位为设计低

水位。

(3)、极端高水位:应采用重现期为50年的年极值高水位。

(4)、极端低水位:应采用重现期为50年的年极值低水位。

第三章波浪对海工建筑物的相互作用

*波的相关定义

1.1/10 大波:波群或观测的全部波浪中,按波高大小的顺序,就相当于总数的1/10 的大波

及对应其波高的周期,进行平均得到的波浪,并以H1/10 和T1/10 表示。(所有的波高由大到小

排列,取前面的十分之一来做平均的波高)

2. 有效波或1/3 大波:是指将海浪的观测数据根据波高大小由大到小排列,取前1/3 的大

波平均,即为有效波高。并以H1/3 或Hs 和对应的周期为T1/3 或Ts 表示。3.累积概率(F)波高(HF):实际海面上不规则波列所出现的概率F 对应的波高。例如1000

个波浪,按波高一次排列,其中第10 个(累积概率为1%)波高,则称为累积概率1%波高,

并记为H1%, 余类推。

4. 设计波浪的重现期:指某一特定波列累积频率的波浪平均多少年出现一次,它代表波浪

要素的长期(以几十年计)统计分布规律。

5. 设计波浪标准的含义

设计波浪的重现期标准主要反映建筑物的使用年数和重要性。

而设计波浪的累积频率标准则主要反映波浪对不同类型海工建筑物的不同作用性质。

6. 直墙式、墩柱式、桩基式和一般的斜坡式建筑物的强度和稳定性计算时,重现期50 年。

斜坡式护岸等非重要建筑物,破坏后不致造成重大损失者,重现期25 年。

特殊重要的建筑物(海上灯塔)当实测波高大于重现期为50 年的同一波列累积频率的波高

时,可按实测波高计算。

7.当推算的波高>浅水极限波高时,应按极限波高采用。

周期用平均周期;

波长:

一、波浪对直墙式建筑物的作用

1. 直立墙前的波态有:立波、远破波和近破波三种。

2.立波:波浪将在墙面上完全反射,反射波与入射波相叠加形成的波。

3. 立波形成条件:

进行波的波峰线与直立墙的轴线大致平行;

墙长大于一倍波长;

墙前有足够的水深。

4. 远破波:在墙前半波长或稍远处发生破碎的波浪,称为远破波。

5. 近破波:在墙面或其附近发生破碎的波浪,称为近破波。

6. 立波的计算(d≥1.8H)

①浅水立波法

②森弗罗简化法

③插值法

④欧拉坐标一次近似法

海岸防护工程

一、概述

1.海岸侵蚀的原因:(1)自然因素:海平面上升,波浪对岸滩上部的冲刷,风力输沙,沿岸输沙

(2)人为因素:开采地下资源造成陆地下沉,沿岸输沙被

拦截,海滩采矿,天然海岸防护的变动。

2.海岸防护工程

定义:保护海岸滩地,抵御风浪、沿岸流和潮流对岸滩的冲刷与剥蚀所修建的建

筑。

类型:(1)传统:丁坝、离岸堤、护岸和海堤、人工海滩补沙

(2)新型:水力插板桩坝、钢筋砼半圆型丁坝、离岸堤、双排管道丁坝3.海岸防护措施的选择

丁坝:沿岸输沙为主的海岸

离岸堤:横向泥沙运动为主的海岸线

人工海滩补沙:横向泥沙运动为主的海岸线

护岸:不单独采用,与丁坝,离岸堤结合使用

二、海堤

1.定义:在河口、海岸地区,为了防止大潮的高潮和风暴潮的泛滥及其伴随风浪

的侵袭造成土地淹没,

在沿岸原有地面上修筑的一种专门用来挡水的建筑物。

2.断面形式:直立式、斜坡式、混合式

(一)、斜坡式海堤

(1)特点

①海堤的迎水面坡度比较缓,m>1

②斜坡堤堤身一般用当地土料填筑或吹填,迎水面设置护坡。

③为了减小堤身断面的土石方量而又不降低抗御波浪爬高的标准,常在堤顶设

置高约1m的防浪胸墙。

④而为了防止堤脚受潮、浪冲刷,影响堤脚稳定,一般可在堤脚处设置抛石棱

体,或作大方脚或丁砌

条石,还有在坡前做单桩夹石或两桩夹石。

(2)护坡要求

①护坡应有足够的厚度和重量,防止失稳。

②护坡下应设置反滤层或过渡层。防止堤身土在渗流作用下从护坡块石的缝隙

中流失。

③有足够的保护范围,以免坡脚或坡顶受冲刷后危及堤身安全

④应尽可能就地取材、施工简单、便于维修,造价经济。

(3)胸墙或防浪墙要求

①高度宜高于堤顶0.8~1.0m,不宜超过1.2m

②底宽0.8~1.2m,顶宽0.6~1m

③迎浪墙、直立斜坡度1:0.2—1:0.5

④底部埋深大于0.5m。

(4)优点

①因迎水面坡度缓,则稳定性好;堤前反射小;

②堤身底宽大,堤基应力分布比较均匀,在海滩淤泥地基上筑堤较为有利;

③施工较简易,可就地取材,对风浪引起的堤身变形和局部破坏适应性强,便

于修复。

(5)缺点

①堤身断面大,需工程量和占地面积较多

②在一定的坡度范围内,迎水坡的波浪爬高较大;

③在滩地高程较低情况下,由于施工时往往要求先堆土方,后做护坡,结果容

易导致已堆筑的土方被

冲失。

(二)、直立式海堤

(1)特点

①直立式海堤的迎水面用块石或条石砌成m<1的直立墙;

②墙后用土方填筑

③防护墙与土方之间设有反滤层或抛石渣。

(2)优点

①断面小、占地少;

②波浪爬高较通常斜坡堤小,堤顶高程略低;

③施工时采用“土石并举,石头占先”方式,这样可减少土方被潮水冲失。(3)缺点

①地基应力比较集中,堤身沉陷比较大;

②堤前波浪底流速大、易引起堤脚冲刷,波浪对防护墙的动力作用较强烈;

③防护墙损坏后维修比较困难。

三、海堤断面型式确定应考虑的因素

1、海堤型式的确定应根据水文地质、材料来源、施工条件等具体情况综合考虑,

进行方案比较,选定

经济、合理的结构型式。

2、一般情况下

①地质条件较差、堤身相对较高的堤段,海堤断面宜选择斜坡式;

②地基条件较好、滩涂面较高的堤段,或者有软弱土层存在,但经地基加固处理后在经济上合理的堤段,海堤断面宜选择直立式;

③地质条件较差、水深大、受风浪影响较大的堤段,海堤断面宜选择混合式。

四、海堤断面设计

1、海堤设计标准

①海堤工程的级别(>100年 1级、100-50年 2级、50-30年 3级、30-20年 4级、<20年 5级)

②设计高潮位确定(采用频率分析的方法确定)

③波浪的设计标准(包括设计波浪的重现期;设计波高的波列累积频率)

2、海堤的设计内容

①确定堤顶高程

②确定堤顶宽度

③堤身边坡

④护面块体的稳定重量、护面层厚度、护底块石稳定性

⑤计算胸墙波浪力

⑥海堤堤身整体稳定性

⑦地基强度验算与沉降计算

⑧地基的整体验算

五、护岸

1、定义:在河口、海岸地区,对原有岸坡采取砌筑加固的工程措施

2、功能:防止波浪、水流的侵袭、淘刷;防止在土压力、地下水渗透压力作用下造成的崩塌。

3、护岸和海堤的异同:

相同点:护岸与海堤都是为了防浪、挡潮保护陆上农田、城镇。

不同点:护岸是对原有岸坡加以保护,防止岸坡在波浪水流作用下坍塌,维持岸线稳定;

海堤是在地表以上修建挡水建筑物,主要功能是防止暴潮、洪水的淹没泛滥。

4.、类型

护岸类型按材料分为以下三类:(1)天然材料护岸;(2)垂直护岸;(3)铺砌护岸护岸的类型按断面形状分为:直立或陡墙式;斜坡式;凹曲线式;台阶式

5.、直立式(陡墙式)护岸断面设计:

(1)护岸顶高程

当允许上浪时,海港护岸顶高程宜定在设计高水位以上0.6~0.7倍设计波高处,并应高于极端高水位。

当不允许上浪时,海港护岸顶高程可定在设计高水位以上1.0~1.25倍设计波高处,并应高于极端高水位加超高值0~0.5m 。

(2)基床厚度

抛石基床的厚度应通过计算确定。

当基床顶面应力大于地基承载力时,不宜小于1.0m ;

当基床顶面应力小于地基承载力时,不宜小于0.5m 。

(3)基床肩宽

抛石基床的肩宽:

夯实基床,不宜小于2.0m ;

不夯实基床,不应小于1.0m 。

优点:在无风浪的情况下可作为岸壁停靠小船

缺点:波浪反射大,墙前冲刷比较严重。

6、斜坡式护岸断面设计:

(1)结构选型

堤式护岸:由堤身、护肩、护面、护脚和护底结构组成。

坡式护岸:由岸坡、护肩、护面、护脚和护底结构组成。

(2)断面尺度

1)斜坡式护岸顶高程

允许上浪的沿海港口护岸,岸顶高程宜定在设计高水位以上0.8-1.0倍设计波高处,并应高于极端高水位。

不允许上浪的沿海港口护岸,岸顶高程按下式计算

式中:

2)边坡、护肩、胸墙、肩台和护脚

边坡可采用1:1.5~1:3.5;

护肩宽度可取1.0~3.0m ,厚度根据使用要求确定;

当胸墙前斜坡护面为块石或人工块体时,墙前坡肩的宽度不应小于 1.0m ,且至少应能安放一排护面块体;

堤式护岸堤身宽度应根据胸墙底宽、施工条件确定;

设置肩台的护岸,肩台宽度不宜小于 2.0m ,其顶高程可根据护岸整体稳定性和施工条件确定。

护脚可采用抛石棱体、基础梁等型式。

六、保滩工程

1、定义:保滩工程是根据设计方案,向海滩大量抛沙,或者同时辅以硬工程,使受侵蚀的海滩增宽或保持海岸、河口地区滩涂的稳定的工程措施。

2.、分类:

(1)丁坝 c

Z H R =++

?

组成:丁坝一般与岸线成丁字形相交,由坝头、坝身、坝根三部分组成。

功能:(1)丁坝自岸边向外伸出,对斜向朝着岸坡推进的波浪和顺着岸边的沿岸流都起了阻碍作用,减弱波浪和水流对岸边的冲击力。

(2)阻碍泥沙的沿岸运动,使泥沙落淤在两丁坝之间,使滩地淤长,巩固堤、岸。

(2)顺坝

定义:也称为离岸堤,在海岸线外一定距离的海域中建造大致与岸线相平行的防波堤。

(3)人工沙滩补沙

定义:从海中或陆上的沙源采沙后填筑于海滩上,以弥补被侵蚀的泥沙,防止海岸线后退。通常用于侵蚀性海岸。

(4)种植物

海港工程

一、海港工程基本概念

1、海港工程:为兴建水陆交通枢纽和海江联运枢纽所修造的各种工程设施。

2、组成:根据功能的需要,海港由港口水域、水工建筑物和陆域设施三部分组成。

港口水域:供船舶航行、回转、锚泊和水上过驳。要求具备适当的面积和水深,且水面稳静、水流平缓。包括进港航道、港口口门、港池、锚地、回旋区。水工建筑物:防波堤、码头、修造船建筑物、护岸

陆域设施:装卸设备、仓库、堆场、铁路、道路和其他服务设施与建筑物。

其他知识点

1、重现期标准:指某一特定累积频率的波列平均多少年出现一次,它代表波浪要素的长期(几十年计)统计分布规律;

2、波列累积频率标准:指设计波列在实际不规则波列中出现的频率。它代表波浪要素的短期(以几十分钟计)统计分布规律;

3、设计波浪要素:波高H、波长L、波周期T以及波向。

二、防波堤

1、防波堤:对于建造在开敞海岸、海湾或岛屿的港口,为防御波浪对港域的侵蚀而建造的用于掩护水域的一种结构物。

2、防波堤功能:(1)防御波浪、冰棱的袭击,保证港内水域的平稳;(2)阻拦泥沙,减少港内淤积,保证港内水深;(3)堤的内侧可兼作码头。

3、防波堤分类:

(1)按平面形式(2种):突堤:一端与岸连接,另一端伸向海中,组成港口的口门;岛堤:两端均不与岸连接,位于离岸一定距离的水域中,设有堤根。(2)按结构分类(2类6种):重型防波堤——斜坡式、直立式、混合式;

轻型防波堤——透空式、浮式、压气式、水力式。

三、重型防波堤结构形式及适用范围

1、斜坡式防波堤

组成:一般由堤心石、护面和护底组成;

适用范围:适用于水深不大(<10-20m),当地材料价格便宜,地基较软的情况。结构形式:抛石防波堤——抗浪能力差,多用于波浪不大且石料来源丰富的情况;砌石防波堤——石料来源丰富的情况;人工块体护面防波堤——抗浪能力强,多

用于波浪大的情况。

2、直立式防波堤

组成:一般由墙身、上部结构和基础组成;

适用范围:水深较大(大于破碎水深,使波浪不破碎),地基坚实,承载力大;结构形式:

3、混合式防波堤(即高基床直立堤)适用范围:

水深较大(>20m-28m),地基承载能力有限的情况;若作直立式,地基承载力不够;若作斜坡式,材料用量太大(斜坡堤材料用量大致与水深平方成正比)4、特殊型式的防波堤适用范围:

透空防波堤——水深较大,波浪小,无防砂要求的水库港、湖泊港;

浮式防波堤(由有一定吃水深度的浮排和锚链系统组成)——波陡大,水位变幅比较大的渔港或作临时防护;

喷气式、喷水式防波堤——围堰施工,打捞沉船及临时的装卸作业。

四、斜坡式

1.断面尺度:

(1)堤顶高程

(2)堤顶宽度

①人工块体护面:1.1~1.25H,但不小于2m,且在构造上至少能安放两排或随机安放3块人工块体。

②砌石护面堤:1.1~1.25H

③抛填砼方块:由于堤底的透浪程度较大,堤顶的宽度不宜太宽,否则将影响港内的水面的稳定,在设计高水位处宽大于3H。

(3)水下棱体

(4)胸墙

(5)边坡坡度

2.设计内容

(1)计算内容

1)护面块体的稳定重量和护面层厚度

2)栅栏板的强度

3)堤前护底块石的稳定重量

4)胸墙的强度和抗滑、抗倾稳定性

5)地基的整体稳定性

6)地基沉降

(2)计算状态

1)持久状况:应考虑以下的持久组合

①设计高水位

②设计低水位:

③极端高水位

2)短暂状况:对未成型的斜坡堤建筑物进行施工期复核时,水位可采用设计高水位和设计低水位,波高的重现期可采用2~5年。

3)偶然状况:应考虑地震作用的偶然组合,即进行地震力作用下斜坡堤的整体稳定验算,但不考虑波浪对堤体的作用。此时,水位采用设计低水位。

直立式防波堤

一.直立式防波堤的结构型式:重力式直立堤、桩式直立堤、消能式防波堤

① 重力式直立堤:依靠结构本身的重量来抵抗水平外力,维持建筑物的稳定性。它主要由基床、墙身和上部结构等组成。

按堤身结构分,主要有:钢筋混凝土沉箱式 普通混凝土方块式 巨型混凝土方块式 大直径圆筒式等。

② 桩式直立堤:有:单排桩式、双排桩式和钢板桩格形结构等形式。

二. 组成及功能:

上部结构:设置交通、挡波、削波;

墙身:挡波、沙,维持港内稳定,并传递外力至基床;

基床:保护地基免受冲刷,平整地基便于安装,分布地基应力;

护底:保护堤前地基,免受海水淘刷 。

三. 断面设计

1. 高程设计

⑴堤顶高程

允许少量要求(无作业要求)=设计高水位+(0.6~0.7)H

基本不越浪(有作业要求)=设计高水位+(1.0~1.25)H

备注:

①直立堤设计波高,除特别注明外,均指重现期为50年、波列累计频率为1%的波高H ,但不超过浅水极限波高。

②对于上部结构为削角型式的直立堤,其顶部高程宜取高值。

⑵墙身顶高程(沉箱或最上层方块的顶高程)

施工水位+施工期波浪影响(0.3~0.5m )

⑶基床的顶面高程

防波堤总高度是一定的,所以基床和堤体的高度分配应考虑每延米的造价。定的高一些,可减少堤身高度,降低造价,但过高会造成近破波,因此设计时要注意以下几点:

(I) 考虑地基承载能力;

(II) 结构总造价。

2.基床宽度

外肩宽(0.6倍计算堤身宽)+堤身宽+内肩宽(0.4倍计算堤身宽); 暗基床底宽不宜小于直立堤墙底宽度加两倍基床厚度。

3、 基床厚度

非岩石地基上的抛石基床厚度应由计算确定,但粘性土地基不小于 1.5m ,砂土地基不小于1.0m 。

4、 堤身宽度

原则上由稳定计算确定(抗倾覆、抗滑和地基承载能力及沉降等),初设时可取:B =0.8×堤高。

四、计算

⑴沿堤底和堤身各水平缝的抗倾覆稳定性

⑵沿堤底和堤身各水平缝的抗滑稳定性(波峰谷)

()f P G p G p μ

μγγγγ-≤0

⑶沿基床底面的抗滑稳定性(明基床沿滑动面)

①明基床 ②暗基床

四.断面构造要求

1、上部构造

⑴基本要求

应有足够的刚度和良好的整体性,并与墙身结构 连接牢固。

⑵型式

直立式,弧形式,削角面式等

对削角面式:

①削角面与水平面的夹角α可取25°~30°

②一般情况下,削角直立堤的顶标高不应低于直立顶标高,即至少在设计高水位以上0.7H 处

③削角平面的拐点可设在设计高水位附近

⑶厚度

厚度≮1m ,嵌入沉箱或大直径圆筒的深度≮30cm 。

2、 堤身结构

方块、沉箱、大直径圆筒、格形钢板桩等(同重力式)

对方块式,由于受到较大的波浪力作用,其最小重量应满足一定的要求。具体设计时参阅规范。

3、 抛石基床结构

⑴型式:取决于波浪水深条件和地质条件

暗基床:用于水深浅,易冲刷,表面土质差,在堤前无近破波的情况; 明基床:由于水深大,地基承载力高,在堤前无近破波的情况; 混合基床:用于水深大,地基差的情况,在堤前无近破波的情况 ⑵块石重量:10~100kg

⑶护底块石:基床向海一侧需修建堤前护底,取1~2层,厚度≮0.5m 。

()f

P g G p G p μμγγγγ-+≤)(10

1.海岸动力要素有哪些?对海岸工程有哪些影响?

答:波浪、潮汐、潮流、风暴潮、台风、海冰、海啸。近岸波浪对海岸的压力可达到每平方米30-50t,对海岸工程、沿岸设施的破坏是毁灭性的,有时海岸还会携带大量泥沙进入海港、航道,造成淤塞等灾害,海岸在风暴中被侵蚀的物质一部分被带到水下岸坡堆积起来改变水下沙坝的高度;一部分由沿岸流输移而发育成沙嘴并改变沙嘴方向,同时海岸的韵律地貌也因环流包的强度和大小的变化而有相应的变化,使滩角的间距明显增大,暴风浪过后波浪向岸的质量传输所引起的泥沙向岸输移。又缓缓地重新塑造成与此时的波浪相适应的海滩形态。

2.海岸的类型以及特点?

答:基岩海岸、淤泥质海岸、沙质海岸、三角洲海岸、珊瑚礁海岸、红树林海岸.基岩海岸特点:岸线曲折、岬湾相间,深入陆地的港湾众多,岸滩狭窄;大量的沿岸岛屿常在沿岸和港口一带形成水深流急的通道,使许多港口和深水岸段受到一定程度的掩护;岸滩狭窄、坡度陡、水深大,许多岸段5~10 m等深线逼近岸边。砂质海岸特征是:岸滩组成物质以砂、砾为主,岸滩较窄,坡度较陡;堆积地貌类型多,常伴有沿岸沙坝、潮汐通道和潟湖,有一定的水深和掩护条件。红树林海岸特点:分布在低平的堆积海滩上,主要是在背风浪而且正在向海伸展的淤泥质海滩上。红树林对护岸保滩、促淤助涨、降低沿岸泥沙流容量,维持深水航道等方面都有积极意义。

3.波浪在近岸流水域传播有那些变形现象?为什么?

答:浅化、破碎、反射、折射、绕射。波浪浅水变形开始于波浪的第一次“触底”,这时的水深约为波长的一半,随着水深的减少波长与波速逐渐减小,波高逐渐增大,当深度减小到一定程度时出现各种形式形式的破碎,随着水深变浅,如果波向与海底等深线斜交,波向将发生变化,及产生折射。波浪在传播中遇到障碍物如防波堤、岛屿或大型墩柱时,出可能在障碍物前产生波浪放射外还将绕过障碍物继续传播,并在掩蔽区发生波浪扩散,这是由于掩蔽区内波能横向传播所造成,称之为折射。

4.沿岸流如何形成?

答:沿着局部浅海海岸流动的海流叫沿岸流。沿岸流是大体与岸线走势相平行的定向流。它的成因比较复杂,一与盛行风有关,二与风浪的折射有关,三与河流

携入悬浮物质或海水冲淡有关,产生不同密度的水团。

6.海岸平衡岸线有哪些类型?其各自的特点是什么?

答:1、沿岸输沙率处处为零的平衡岸线;

2、岸线形状不变但可以平行前进或后退的平衡岸线;

3、离岸岛屿区的平衡岸线。

7.单突堤和离岸堤对岸滩演变有哪些影响?

答:单突堤:阻拦沿岸泥沙运动,造成了堤的上游侧严重淤积,下游侧海岸冲刷后退。

离岸堤:在堤后形成波影区,使沿岸输沙的能量减弱,造成泥沙在波影区的海岸一侧沉积而形成沙嘴。

8.波浪进入斜坡范围有哪些运动特征?

答:反射、破碎、爬坡、回落、越浪、溅浪。

9、海岸防护工程有哪些?其主要工程目的是什么?

1、海堤,防止大潮、高潮和风暴潮的泛滥以及风浪的侵袭和造成土地淹没,在沿岸地面上修筑的一种专门用来挡水的建筑物;

2、护岸,使岸滩不能向其后侧蚀退,保护其后侧岸滩的后滨部分或填筑陆地;3丁坝,使泥沙在坝格内淤积,从而使海滩增宽,达到保护海滩的目的;4、离岸堤,消减波能,保护海岸;5、潜堤,强制波浪提前破碎,减弱入射波能量;6、人工岬角,使入射的主要波浪最后能相对岸线正向入射到达湾岸内各点。

10、海岸侵蚀有哪些原因?可采取何种措施?

海岸侵蚀的原因有两种:一是由于自然原因,如河流改道或大海泥沙减少、海面上升或地面沉降、海洋动力作用增强等都导致海岸侵蚀;二是人为原因,如拦河坝的建造、滩涂围垦、大量开采海滩沙、珊瑚礁,滥伐红树林,以及不适当的海岸工程设置等,均会引起海岸侵蚀。

海岸硬防护:指在海岸建筑固体的海岸工程建筑物对海岸惊醒防护,修建海堤、丁坝、离岸堤等;海岸软防护:是指利用自然沙为原料进行海滩人工喂养、人工输沙和建造人工海滩等已恢复海岸自然状态的为目的的海岸防护措施。

11、防波堤布置原则

1、布置防波堤轴线时,要与码头线布置相配合,码头前水域应满足相应的允许作业波高值;

2、防波堤所围成的水域应有足够的面积和水深,供船舶在港内航行、调头、停泊以及布置码头岸线;

3、防波堤所包围的水域要有适当的发展余地,极可能顾及到港口发展的“极限”和港口极限尺度的船型;

4、防波堤所包围的水域也不全是越大越好,水域面积形状要注意大风方向港内自生波浪对泊稳条件的影响;

5、要充分利用有利的地形地质条件,将防波堤布置在可利用的暗礁、浅滩、沙洲及其他不大的水深中,以减少防波堤投资;6,从口门进港的波浪,遇堤身反射,反复干扰亦是恶化港内泊稳条件的因素。

12、海港的布置方式及特点?海港有哪些布置形式?各自的特点是什么?

顺岸式布置:码头前沿线大体上与自然岸线平行的布置方式占用岸线长;

突堤式布置:码头前沿线与自然岸线成较大角度的布置形式占用岸线少布置紧凑;

挖入式布置码头港池水域是在向岸的陆地内侧开挖而成的布置型式;

沿防波堤内侧布置一般布置在堤根部位因为那里水域相对平静与后方连接方便可以取得减少码头投资的效果;

岛式布置及栈桥布置码头布置在离岸较远的深水区一般为开敞式的不设防波堤这种布置是为了适应现代大型油船而发展起来的一种深水码头。

最新浙江大学《海岸动力学》考点整理

【名词解释】 (15题×2分=30分) 第2章 1.海浪:风作用于海面产生的风浪 2.涌浪:风平息后海面上仍然存在的波浪或风浪移动到风区以外的波浪。 3.规则波不规则波/随机波浪:规则波波形规则,具有明显的波峰波谷,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,空间上具有明显三维性质。 4.混合浪:风浪和涌浪叠加形成的波浪 5.深水波,浅水波,有限水深波:深水波h/L大于1/2、浅水波h/L小于1/20、 其之间的称为有限水深波 6.振荡波:波动中水质点围绕其静止位置沿着某种固有轨迹作周期性的来会往 复运动,质点经过一个周期后没有明显的向前推移的波浪。 7.推进波:振荡波中若其波剖面对某一参考点作水平运动,波形不断向前推移 的波浪。 8.立波:振荡波中若波剖面无水平运动,波形不再推进,只有上下振荡的波浪。 9.推移波:波动中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的波浪。 10.振幅:波浪中心至波峰顶的垂直距离;波高:波谷底至波峰顶的垂直距离 11.波长:两个相邻波峰顶之间的水平距离 12.波周期:波浪推进一个波长距离所需要的时间 13.波速、波数、波频等概念。 14.波的色散现象:不同波长(或周期)的波以不同速度进行传播最后导致波的 分离的现象 15.波能流:波浪在传播过程中通过单宽波峰线长度的平均的能量传递率 16.波能:波浪在传播过程中单宽波峰线长度一个波长范围内的平均总波能 17.波群:波浪叠加后反映出来的总体现象 18.波频谱(频谱)波能密度相对于组成波频率的分布函数 19.驻波:当两个波向相反,波高、周期相等的行进波相遇时,形成驻波。 20.孤立波:波峰尖陡、波谷平坦、波长无限大的波。 第3章 1.摩阻损失:海底床面对于波浪水流的摩阻力引起的能量损失; 2.浅水变形:当波浪传播至水深约为波长的一半时,波浪向岸传播时,随着水 深的减小,波长和波速逐渐减小,波高逐渐增大,此现象即为浅水变形; 3.波浪守恒:规则波在传播中随着水深变化,波速,波长,波高和波向都将发 生变化,但是波周期则始终保持不变。 4.波浪折射:当波浪传播进入浅水区时,如果波向线与等深线不垂直而成一偏 角,将发生波向线逐渐偏转,趋向于与等深线和岸线垂直的现象; 5.辐聚:在海岬岬角处,波向线将集中;辐散:在海湾里,波向线将分散; 6.波浪的绕射:波浪在传播中遇到障碍物如防波堤、岛屿或大型墩柱时,绕过 障碍物继续传播,这种现象称为波浪绕射; 7.绕射系数:绕射区内任一点波高与入射波高之比; 8.破波带:波浪破碎点至岸边这一地带称为破波带。 9.崩破波,激破波,卷破波(P78)

海岸动力学-模拟卷(海事题库)

一、填空题 1.一列简单波浪进入浅水区后,在传播中随水深变化,其波速、波长、波高和波向都将发生变化,但是其波周期则始终保持不变,波浪这一性质为分析它从深水传播到浅水的变化提供方便 2.近岸流包括向岸流、沿岸流和离岸流 3.海岸可分为沙质海岸和淤泥质海岸 4.拜落诺能量输沙型可表示为载沙量和流速的乘积 5.近岸区泥沙运动按方向不同可分为横向运动和沿岸运动 6.沿岸输沙率的波能流法把沿岸输沙和波功率沿岸分量联系起来 7.以破波点为界,把水域分为近岸区和离岸区,近岸去进一步可以分为外滩、前滩、和后滩 8.波浪按形态可以分为规则波和不规则波 9.描述简单波的理论主要有微幅波理论和斯托克斯波理论 10.一直波周期为5s ,其水深波长为38.99米,波速为7.80米/秒 11.波谱)(σS 相当于波能密度相对于组成波频率的分布函数 12.在海岬岬角处,波向线集中,这种现象称为辐聚,在海湾里,波向线分散,称为辐散 13.泥沙连续方程dz ds s s s εω+中,s s ω为沉降率,dz ds s ε-表示紊动扩散引起的向上的泥沙通量,s ε为紊动扩散系数 14.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,主要发生在破波内,其机理是波浪掀沙和沿岸流输沙 15.辐射应力可定义为波浪运动引起的剩余动量流 16.一般将2L h =作为深水波和有限水深波的界限,将20 L h =作为有限水深波和浅水波的界限 17.描述不规则波系的方法主要有特征波法和谱表示法 18.方向谱是一种二维谱 19.破碎波的类型主要有崩破波、卷破波和激散波 20.在破波带外的浅水区,波高随水深减小而增大,因而辐射应力沿程增大,发生减水现象 21.泥沙活动参数D g u M s m )(ρρρ-=,它表示促使泥沙起动的力和重力引起的稳定力之间的比值 22.沿岸流量最大输沙率在破波线和沿岸流速最大值之间 23.沿岸沙坝和滩肩是沙质海岸的重要特性构造 24.卷破波是形成沿岸沙坝的主要原因 25.海滩的一个重要特性就是它的动态变化特性 名词解释: 1. 波浪增减水:波动水面时均值与静水面偏离值 2. 海滩平衡剖面: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

海岸工程(复习资料)教案资料

海岸工程(复习资料)

海岸带的组成:潮上带,潮间带和朝下带三部分。 我国海岸的类型: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。 海岸带资源分类:空间资源,物质资源和环境资源。 影响海岸冲淤变化的因素分为长期作用和短期作用两类。总的有以下几种:1.海平面升降2.河流改道3.波浪作用4.沿岸流5.潮流作用6.风力搬运7.人类活动影响。 海堤断面按临水面外形特点来区分,可分为斜坡式,陡墙式(包括直立式)和混合式海堤三类。挖泥法顺流挖泥,逆流挖泥,分跳挖泥,分段挖泥,分层挖泥等方法。 复坡的平台高程一般在高潮位附近。 斜坡式海堤的外坡分为单坡,折坡和复坡。 在外坡设置消浪平台的作用:减小波浪爬高。 护坡的主要作用:保护堤身填土免受风浪,潮流的冲刷,同时也防止雨水的侵蚀。 浆砌块石护坡应设置变形缝和排水孔。 基脚的作用主要是支撑护坡体,防止其沿堤坡面发生滑移。基脚的结构型式有埋入式,抛石棱体和桩石基脚等。 埋入式用于滩面较高的情况,滩地较低时可采用抛石棱体。 一般平台位置或上、下坡转折点位置最好设置在静水面附近或略高于静水面,此时平台消能效果最好。 堵漏措施常有以下几种:1.粘土铺盖2.粘土截水墙3.压力灌砂4.减压井。

护岸工程的分类:按平面布置和抵御波流作用的方式分为直接护岸和间接护岸;按建筑物的类型非为斜坡式,陡墙式和混合式。 平顺护岸按其位置和施工条件不同分为护坡和护脚两部分。常见的护脚形式有抛石、沉辊和排沉。 丁坝由坝头、坝身和坝根三部分组成。 丁坝可分为透水,半透水和不透水丁坝。 顺坝根据顶高程不同可分为出水顺坝和潜顺坝两种。 潜顺坝(潜堤)的主要功能:1.消浪2.促淤。 滩涂是不断再生的资源,它是江河入海泥沙不断沉积塑造的结果。 围海工程按其所在位置不同可分为:1.顺岸滩涂型2.海湾型3.河口型 转化口门线:围海工程龙口水利要素最大值等值线图中各等值线的转折点的连线。 堵口程序是指龙口从起始口门(大龙口)逐步压缩(缩窄、抬高)至最后合龙截流的过程。 堵口过程中压缩口门的方法有平堵、立堵和平立堵结合等三种。 截流堤是在堵口段用来截断潮流的戗堤。 水力稳定断面有两种形式:密集断面和扩展断面。 闭气分内闭气和外闭气两种。 设计水位计算方法:1.综合历时曲线法2.保证率频率法 入射波能的计算:E r(反射波能)+E t(传递波能)+E f(消散波能)=E i(入射波能) 岸坡上的破波分为:崩波型破波、卷波型破波、涌波型破波和坍波型破波。

海岸动力学复习

填空 1波浪按波浪形态分为规则波和不规则波。大洋中的风浪是不规则波或随机波;离开风区后自由传播的的涌浪可视为规则波。 2波浪按传播海域的水深分为深水波、有限水深波和浅水波。分别将h/L =1/2和h/L =1/20作为它们之间的界限。 3波浪非线性的程度取决于波高、波长、水深的相互关系,在深水中影响最大的特征比值是波陡,在浅水中影响最大的是相对波高。 4波长较短的风浪进入水流较大的水域,或骑在波长较长的涌浪或潮波之上时,其波长、波速、波高及波向均将发生变化,而波周期保持不变。 5对波群速度与波速的关系而言,浅水波的波群速度为 C g =C s = gh ,深水波的波群速度为C g =12C 0。 6一般把h/L <1/20的波浪称为浅水波,其群速为C g =C = gh 7斯托克斯波的水质点运动轨迹不封闭,运动一个周期后有一净水平位移,造成一种水平流动,称为漂流或质量输移;造成泥沙净输运。 8近岸水流速度的垂向分布,可采用对数分布或指数分布两种形式。垂向水流结构的分层描述中常采用Boussinesq 假定。 9重力波周期的范围在1至30秒之间,周期为200秒的是低频波,潮波的周期大于 12小时 。 10海岸线是指 陆地与海水的边界线。从海岸动力学的角度,海岸带的范围是从波浪所能作用的海底,向陆延至暴风浪所能达到的上界。 12当两列波向相反,波高、周期相等的行进波相遇时,形成驻波。驻波的动能是入射行进波的2倍。 13非线性的有限振幅波理论主要有斯托克斯波理论、椭余波理论、孤立波理论等。 14一般认为,波浪破碎的运动学条件是波峰处水质点运动速度大于波峰相速度;动力学条件是质点离心力大于约束力重力,出现溢出现象。 15引潮力主要包括月球和太阳对地球上海水的引力,以及地球与月球绕其公共质心旋转产生的惯性离心力。 16辐射应力向岸的分量xx S 梯度驱动产生波浪增减水,xy S 梯度驱动产生沿岸流,yy S 梯度驱动 产生裂流和近岸环流。 17海洋潮波运动包括海面周期性升降,称为潮汐,和海水周期性流动称为潮流。 18沙质海岸的短期演变主要是指海岸横剖面在波浪和水流作用下的季节性冲淤变化。沙质海岸的典型剖面形式为沙坝剖面和滩肩剖面,也称为风暴陪面和常浪剖面。 19淤泥质海岸的地形变化与沙质海岸的变化有所不同,其主要特征往往是在动力较强的地方发生冲刷,在动力较弱的地方发生淤积。 20一列简单波浪进入浅水区后,在传播中随水深变化,其波速、波长、波高和波向都将发生变化,但是其波周期则始终保持不变,波浪这一性质为分析它从深水传播到浅水的变化提供方便。 21沿岸输沙是波浪和波生流共同作用引起的纵向泥沙运动,主要发生在破波带内,其机理是波浪掀沙和沿岸流输沙;沿岸流量最大输沙率出现在破波线和沿岸流速最大值之间。 22辐射应力可定义为波浪运动引起的剩余动量流。 23沿岸沙坝和滩肩是沙质海岸剖面形态的重要特性构造。卷破波是形成沿岸沙坝的主要原因。 24近岸流包括 向岸流 、沿岸流 和 离岸流 25海岸可分为 沙质 海岸和 淤泥质 海岸

海岸动力学 内容汇总 (1)

海岸动力学 第一章概论 1、海岸带宽度按从海岸线向内陆扩展10km,向外海延伸到-15~-20m水深计算。 2、海岸的类型: 按照岸滩的物质组成可以把海岸分作基岩海岸、沙质海岸、淤泥质海岸和生物海岸等类型。 基岩海岸,特征是:岸线曲折、湾岬相间;岸坡陡峭、滩沙狭窄。此类海岸水深较大,掩蔽较好,基础牢固,可以选作兴建深水泊位的港址。 沙质海岸:岸线平顺,岸滩较窄,坡度较陡,常伴有沿岸沙坝、潮汐通道和泻湖。此类海岸常是发展旅游、渔港的良好场所。 淤泥质海岸:此类海岸岸线平直,一般位于大河河口两侧,岸坡坦缓、潮滩发育好、宽而分带,潮流、波浪作用显著,以潮流作用为主;潮滩冲淤变化频繁,潮沟周期性摆动明显。淤泥质海岸滩涂资源丰富,有利于发展海洋水产养殖、发展海涂圈围成为陆用于发展农业与盐业或畜牧业等其他产业。 生物海岸:包括红树立海岸和珊瑚礁海岸。 海岸的基本概念:海岸是海洋和陆地相互接触和相互作用的地带,包括遭受海浪为主的海水动力作用的广阔范围,即从波浪所能作用到的海底,向陆延至暴风浪所能达到的地带。 外滩:指破波点到低潮线之间的滩地。 离岸区:破波带外侧延伸到大陆架边缘的区域。 淤泥质海岸从陆到海由三部分组成:潮上带,位于平均大潮高潮位以上;潮间带,为平均大潮高潮位到平均大潮低潮位之间的海水活动地带;和潮下带,在平均大潮低潮位向海一侧。 海岸侵蚀:指海水动力的冲击造成海岸线的后退和海滩的下蚀。 引起海岸侵蚀的原因主要有两种:一是由于自然原因:如河流改道或入海泥沙减少、海面上升或地面沉降、海洋动力作用增强等;二是由于为人原因,如拦河坝的建造、滩涂围垦、大量开采海滩沙、珊瑚礁,滥伐红树林,以及不适当的海岸工程设施等。 常见的海岸动力因素主要有:

海岸工程学复习资料(膨胀版)

绪论 一、海岸线、海岸带与海岸 1、海岸线:海洋与陆地的交界线称为海岸线。 2、海岸带:海岸线两侧具有一定宽度的条形地带称为海岸带。海岸带的宽度各国规定不尽相同,我国规定:一般岸段,自海岸线向陆地延伸10km左右;向海扩展到10-15m等深线。 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。 3、海岸:由后滨、前滨、外滨组成。 后滨(或后滩)常位于高潮位之上,属于潮上带。前滨又称滩面,位于波浪冲击的上限与低潮海滨线之间的地区,也称潮间带,是受拍岸波浪作用强烈的地区。外滨又称滨面,属潮下带,从低潮海滨线向外延伸,经过宽度不等的破波区或破波带。这个区域是破碎的波浪强烈作用下的泥沙运动区域。 二、海岸类型 根据海岸的形态、成因、物质组成和发展阶段等特征分为: 基岩海岸:一般是陆地山脉或丘陵延伸与海面相交,经过波浪作用形成的海岸。砂砾质海岸:又称堆积海岸,主要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。 淤泥质海岸:主要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。 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;珊瑚礁海岸由热带造礁珊瑚虫遗骸聚积而成。 三、海岸线变化的影响因素 1)河流影响:河流入海的泥沙在近海沉积和岸滩堆积,造成海岸线的推进。2)波浪作用:当波浪冲击海岸时,造成岸滩的侵蚀与后退,砂砾质海岸尤为严重。 3)潮汐作用:潮汐相伴产生潮流,潮流冲击岸滩,从而造成对海岸的冲蚀。4)人类在沿海生产活动的影响:在沿海兴建突堤、丁坝等海工建筑物时会破坏原有的沿岸输沙平衡,岸线必然会改变其轮廓以求达到新的平衡 第二章、潮汐 一、波浪 1.波型: 风浪:在风场中风直接作用下形成和传播的波浪。 涌浪:离开风场继续传播的波浪称为涌浪。 混合浪:涌浪在传播进入另一个风场后的波浪。 特征: 涌浪和风浪的频率比 风浪:波面粗糙,波长和周期短,波峰陡峭,波峰线短,常出现波浪溢浪(白帽)现象。 涌浪:波面光滑,波峰线长,波长和周期长于风浪。 2.波向: 常浪向:波浪出现频率最多的波向为常浪向。 强浪向:最大波高出现的波向为强浪向。 波浪玫瑰图:将波浪的出现频率、最大波高、平均波高分别标在16个方 位,得到波浪玫瑰图。

(完整版)海洋科学导论复习提纲汇总

海洋科学导论复习提纲 第一章绪论 第一节、海洋科学研究内容 全球海洋总面积约3.6亿平方公里,平均深度约3800米,最大深度11034米。全球海洋的容积约为13.7亿立方公里,占地球总水量的97%以上。如果地球的地壳是一个平坦光滑的球面,那么就会是一个表面被2600多米深的海水所覆盖的“水球”。 地球科学体系是一个独特的、复杂的、交叉科学体系。它包括地理学、地质学、大气科学、海洋科学、水文科学、固体地球物理学。其相关学科有环境科学和测绘科学。 海洋科学是地球科学的重要分支之一。人们根据研究对象不同,通常把它分为:物理海洋学、海洋化学、海洋生物、海洋地质等四大学科。 (一)、研究内容 海洋科学的研究对象是地球表面的海洋,以及溶解或悬浮于海水中的物质,生存于海洋中的生物、海洋底边界、侧边界和上边界。是研究发生在海洋中各种的物理、化学、生物、地质地貌等各种现象和过程的发生,发展和演变规律及它们与环境相互作用、相互影响的规律的一门综合性科学。特点:1、特殊性与复杂性;2、作为一个物理系统,海洋中的三态变化无时不刻不在进行,是其他星球上未发现的。3、海洋作为一个自然系统,具有多层耦合的特点。 研究特点:1、明显依赖于直接观测;2、信息论控制论系统论等方法在研究中越来越显示其作用;3、学科分支细化与相互交叉渗透并重,而综合与整体化研究的趋势日益明显。 物理海洋学: 以物理学的理论、技术和方法研究发生于海洋中的各种物理现象及其变化规律的学科。主要包括物理海洋学、海洋气象学、海洋声学、海洋光学、海洋电磁学、河口海岸带动力学等。主要研究海水的各类运动(如海流、潮汐、波浪、紊流和海水层的微结构等),海洋中温、盐、密和声、光、电的现象和过程,以及有关海洋观测的各种物理学方法。 海洋化学: 研究海洋各部分的化学组成、物质分布,化学性质和化学过程的学科。 海洋生物学: 研究海洋中一切生命现象和过程及其规律的学科 海洋地质学: 研究海洋的形成和演变,海底地壳构造和形态特征,海底沉积物的形成过程和有关海洋的起源及演化以及海洋地热、地磁场和重力场等。 新兴科学:工程海洋学,遥感海洋学,环境海洋学、军事海洋学和渔业海洋学等 (二)、海洋的特性 2.海水特性: 混合溶液:水、盐分、气体、悬浮有机物、悬浮无机物。 第二节海洋学研究意义 1海洋与人类生存环境关系密切;2.海洋蕴藏着丰富的资源(矿产、化学、生物、动力)3.军事、航运、港工、油气开发; 第三节海洋学研究方法 1.(物理海洋学)常规和遥感观测。 2.实验和数值模拟。 3.理论研讨 第四节海洋学研究发展史 1、早期研究(麦哲伦,库克,郑和、王充、哥伦布、列文虎克、牛顿、贝努力、拉瓦锡、 拉普拉斯)2.海洋科学研究开始(达尔文、1872~1876年,英国“挑战者”号考察被认

美国海岸工程手册Part_I-Chap_1

Chapter 1EM 1110-2-1100 INTRODUCTION(Part I) 1 August 2008 (Change 2) Table of Contents Page I-1-1. Purpose and Scope.......................................................I-1-1 I-1-2. Applicability.............................................................I-1-1 I-1-3. Definitions...............................................................I-1-1 a. Coastal.................................................................I-1-1 b. Coastal engineering.......................................................I-1-1 c. Coastal science..........................................................I-1-2 I-1-4. Bibliography.............................................................I-1-2 I-1-5. References...............................................................I-1-2 I-1-6. Acknowledgments........................................................I-1-4

海岸动力学考试复习大纲

海岸动力学考试复习大纲 一、考试类型:闭卷 二、考试题型 包括 1、名词解释 2、证明或推导题 3、问答题 4、计算题 三、复习考试时间 十七、十八周 四、期末考试所占分数(60%) 五、考试范围 1、名词解释 小振幅波理论深水波及浅水波、波能流辐射应力有效波高能谱方向谱 波浪守恒波能守恒波浪浅水变形波浪折射 波浪增水减水、边缘波、低频波浪、海岸垂向环流 港湾共振开尔文波潮流椭圆无潮点 载沙量体积输沙率平衡输沙、不平衡输沙 2、证明推导 P61-62页,2.4、2.5、2.7题 1)根据波能守恒推导浅水系数

2)根据有限水深极限波陡的表达式推导浅水波浪破碎的判别指标3)试推导河口潮汐的格林定律 4)证明平直海岸破波带外沿岸流速为0 5)p82, 3-7题。5-5题 3、问答题 2-2题; 1)、试利用小振幅波理论解释水质点运动的特征 2)、有限斯托克斯波的主要特征 3)、试解释动水压力在不同水深(浅水、深水、有限水深)的分布特征 4)、试解释深水波与浅水波的差异(波浪要素、水质点速度及轨迹、压力)? 5)、何谓波浪破碎?有什么判别准则?波浪破碎的特点是什么?6)、简述辐射应力在碎波带内外的变化规律 7)、简述近岸流方程中各项的意义 8)、简述波浪增减水在碎波带内外的变化规律 9)、简述沿岸流在碎波带内的分布特征 10)、请利用简化的潮波理论,阐述地形、径流对一个喇叭形状的、水深由口外向河口湾顶端逐渐减少的河口湾潮汐的影响 教材4.2~4.4题 5.3 -5.4 题,7-1~7-4题,7-7~7-8题

4、计算题 1)掌握深水、浅水波的判别方法,计算深水波和浅水波的波长、波速 2)计算水质点的最大速度、水质点轨迹直径及近底层最大速度 3)计算波能、波动压力 4)掌握波浪浅水系数、折射系数的计算,计算给定水深的波高,判断波浪是否破碎 5)掌握正向入射波浪辐射应力的计算公式及掌握波浪最大减水公式及增水公式,计算给定波浪的增减水 6)掌握沿岸流的计算,如 若等深线平行,深水波高m H 20=,周期s T 8=,深水波向角 300=α,不考虑海滩坡度的影响,请计算并判断5m 水深处波浪是否破碎?1.0m 水深处呢?计算碎波带内平均沿岸流流速。(如b b m b l u v ααcos sin 7.2=) 7)掌握水流强度参数及希尔兹参数的计算公式,泥沙起动的一种判别方式,并判别给定波浪、水深,其泥沙是否被起动? 8)均匀平直的海岸等深线,深海入射波高2 m ,周期5 sec ,波浪入射角为?15,碎波线处入射角为?5,试求一日的沿岸输沙量。(()b b b g a y EC Q θθα=cos sin 取 06.0=αa ) 9)综合:从波长~波高~水质点速度、轨迹~泥沙起动(沿岸流、沿岸输沙等)

海岸动力学复习提纲

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kh 7.(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/k 10.★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。 11.①深水波时:波长L0=gT2/(2π);波速c0=gT/(2π)②浅水波时:波长L s=T;波速c s= 12.微幅波水质点的轨迹为一个封闭椭圆,但不是一直为椭圆,在深水情况下,水质点运动轨迹为一个圆,随着质点距水面深度增大,轨迹圆的半径以指数函数形式迅速减小。 13.波浪压力p z=-ρgz+ρgHcosh[k(z+h)]/[2cosh(kh)],等号右边第1项为静水压力部分,其值始终为正值,第二项为动水压力部分。此公式值在波峰时为最大,波谷时为最小。 14.一个波长范围内,单宽波峰线长度的平均总波能:=E/L=ρgH2/8,单位为J/m2 15.★波能流:波浪传播过程有能量传递,通过单宽波峰线长度的平均能量传递率称波能流。 16.★辐射应力: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而产生的应力的时均值,单位是N/m。 17.描述波系大小有两种方法:①对波高、周期等进行统计分析,采用有某种统计特征值的波作为代表波的特征波法;②谱表示法。

海岸动力学复习要点

海岸动力学复习要点 第二章波浪理论的复习要点 1、名词解释 波能流、深水波、浅水波、波浪频散关系、波群、驻波、波动压力、有效波高、波浪能谱、 波浪方向谱 2、证明推导 12(1)证明线性波单位水柱体内平均动能和势能都为(10分) gH,16 (2)P61 2-4\2-7 3、计算题 1)、深海入射波高2 m,周期8 s,海底泥沙粒径D=0.2mm,计算水深h=30米、h=5m处的 波长、波速及水质点近底层最大速度及轨迹直径。 2-12题 2-11题 2-17题 3、简答题 1)、试利用小振幅波理论解释水质点运动的特征 2)、有限斯托克斯波的主要特征 3)、试解释动水压力在不同水深(浅水、深水、有限水深)的分布特征 第三章波浪的传播和破碎的复习要点 1、名词解释 波浪守恒、波能守恒、波浪折射、破波带 2、证明推导题

1)、证明,若岸滩具有平直且相互平行的等深线时,该岸滩任一点(水深为h)的折射 coscos,,00k,,系数为 rcos,,khcosarcsinsintanh(),,,,i0,, c02)、推导浅水变形系数 k,s2cnii 3、简答题 1)、水深(地形)对波浪传播的影响表现在哪些方面,请结合小振幅波理论阐述地形(水深)要素是怎样影响的, 2)、请简述水流运动(如潮流运动)对波浪传播的影响 3)、3-1题、3-2题 4、计算题 1)、均匀平直的海岸,等深线平行,深海入射波高2 m,周期10 sec, (1) 若波浪垂直入射海岸,计算水深5.0米处的波高,判断该处波浪是否破碎, (2)若波浪斜向入射,入射角为15:,碎波线处入射角为5:,计算破波波高及破波水深。 2)3-3题 3)3-4题、3-9题、3-10题 近岸波浪流复习要点 1、名词解释 辐射应力、波浪增水、波浪减水、沿岸流 2、证明推导 1,,,H1) 证明碎波带外波浪作用下发生减水现象,碎波点减水最大, bb120,,H2) 证明碎波带内、岸线位置增水最大 maxb43) 根据线性波理论,证明碎波带外沿岸流为0 ,,,5tg4) 证明,不考虑侧向混合的影响,碎波带内的平均沿岸流为 V,usin,lmbb16Cf 3、思考题 1) 简述辐射应力在浅水区和碎波带的变化规律 2) 波浪增减水是如何发生的,

海岸动力学复习题word资料29页

第一章 波浪理论 1.1 建立简单波浪理论时,一般作了哪些假设? 【答】:(1)流体是均质和不可压缩的,密度ρ为一常数; (2)流体是无粘性的理想流体; (3)自由水面的压力均匀且为常数; (4)水流运动是无旋的; (5)海底水平且不透水; (6)作用于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)波浪属于平面运动,即在xz 水平面内运动。 1.2 试写出波浪运动基本方程和定解条件,并说明其意义。 【答】:波浪运动基本方程是Laplace 方程:02222=??+??z x φ φ或写作:02=?φ。该方程属 二元二阶偏微分方程,它有无穷多解。为了求得定解,需有包括初始条件和边界条件的定解条件: 初始条件:因波浪的自由波动是一种有规则的周期性运动,初始条件可不考虑。 边界条件: (1)在海底表面,水质点垂直速度应为0,即 =-=h z w 或写为在z=-h 处, 0=??z φ (2)在波面z=η处,应满足两个边界条件,一是动力边界条件、二是运动边界条件 A 、动力边界条件 0212 2=+??? ???????? ????+??? ????+??==ηφφφ η η g z x t z z 由于含有对流惯性项??? ? ??????? ????+??? ????2221z x φφ,所以该边界条件是非线性的。

B 、运动边界条件,在z=η处 0=??-????+??z x x t φφηη。该边界条件也是非线性的。 (3)波场上下两端面边界条件 ),(),,(z ct x t z x -=φφ 其中c 为波速,x -ct 表示波浪沿x 正向推进。 1.3 试写出微幅波理论的基本方程和定解条件,并说明其意义及求解方法。 【答】:微幅波理论的基本方程为:02=?φ 定解条件:z=-h 处, 0=??z φ z=0处, 022=??+??z g t φ φ z=0处,?? ? ????-=t g φη1 求解方法:分离变量法 1.4 线性波的势函数为()[]() ()t kx kh z h k gH σσφ-?+?= sin cosh cosh 2, 证明上式也可写成()[]() ()t kx kh z h k Hc σφ-?+?= sin sinh cosh 2 【证明】: 由弥散方程:()kh gk tanh 2?=σ以及波动角频率σ和k 波数定义: T πσ2= , L k π 2= 可得:()kh L g T tanh 22π πσ?=? , 即 ()()kh kh L T g cosh sinh ? ?=σ 由波速c 的定义:T L c = 故:()()c kh g kh sinh cosh ?=?σ 将上式代入波势函数: ()[]() ()t kx kh z h k gH σσφ-?+?= sin cosh cosh 2 得: ()[]() ()t kx kh z h k Hc σφ-?+?= sin sinh cosh 2 即证。

海岸动力学试验

目录 试验1:波浪数据采集及波高统计试验 一、…………………………………………………………试验目的 二、…………………………………………………………试验要求 三、…………………………………………………………试验过程 四、…………………………………………………………数据处理 五、…………………………………………………………结果分析 六、…………………………………………………试验结论与感悟试验2:波压力量测试验 一、…………………………………………………………试验目的 二、…………………………………………………………试验要求 三、……………………………………………………试验水文要素 四、…………………………………………………………试验仪器 五、…………………………………………………………试验过程 六、…………………………………………………………数据处理 七、…………………………………………………………结果分析 八、…………………………………………………试验结论与感悟

试验一:波浪数据采集及波高统计试验 一、试验目的 了解波浪中规则波及不规则波的区别,波浪模型试验的一般方法,规则波波高、周期、不规则波波高的统计方法。 二、试验要求 1、规则波及不规则波的测量与特征值的统计。 2、明确实验目的。掌握实验原理。掌握基本仪器的使用,包括波浪数据采集系统和水槽造波机的使用方法。通过自己设计出不同波长、波高的规则及不规则波,参与造波及数据采集的全过程,了解波浪物理模型试验的最基本方法。正确处理实验数据,能通过处理采样数据文件统计各种累积频率波高,发现规律,得出实验结论。分析实验误差,提出减少误差的方法,分析误差的范围。 3、编写实验报告,要求报告能准确反映实验目的、方法、过程和结论。 三、试验过程 试验中共设置四根波高传感器,四个同学为一组,每人采用其中一根传感器的数据计算波高,规则波采样时间为20s,不规则波采样时间为80s左右。 规则波试验结果主要统计平均波高。波峰减波谷即为波高,将采集到的所有波高进行算术平均,得到规则波的平均波高。不规则波试验结果主要统计有效波高。波峰减波谷即为波高,将采集到的所有波高进行排序,取前1/3大波进行算术平均,得到不规则波的有效波高。 四、数据处理 本次实验使用fortran90语言编写计算程序,对数据进行处理。 1、规则波 (1)程序编写

港口航道与海岸工程-海岸工程学:任务书

海岸工程学课程设计 任务书 (港口航道与海岸工程专业) XXXXX 大学 20xx年5月

海岸工程学课程设计任务书——第九组 一、工程概况 1、工程位置 拟建电厂位于印度尼西亚国南部爪哇岛的西南海岸Palabuhan Ratu 湾内,面对印度洋。地理概位为:07°02′E,106°32′N。 2、工程内容 防波堤设计内容包括南防波堤和北防波堤,南防波堤总长1284.628m,北防波堤总长778.627m。 二、自然条件 1、气象 本地区属热带雨林气候,高温、多雨、风小、湿度大,每年1~3月份为雨季,6~9月份为旱季,其它月份为旱湿转换期。 1)气温 工程点气温特征值表 2)降水 单位:mm 各月降水量统计表(1996年~2005年) 2、水文 1)设计水位(平均海平面为基准) 设计高水位: 0.84m 设计低水位: -0.77m 极端高水位: 1.07m 极端低水位: -1.01m

海啸增水考虑 2m~3m 2)波浪 注:阴影部分为极限波高 3)潮流 最大流速为0.24cm/s。 3、工程地质 1)地质分层 根据中交三航设计院勘察公司编制的地质报告,拟建场区50m以浅从上到下主要发育以下地层: Ⅰ细砂 浅褐~浅灰色,饱和,松散~稍密,土质较均匀,含铁质矿物。局部颗粒较粗,为中细砂。颗粒级配不良。该层主要分布在拟建码头区和拟建防波堤的近岸段,而防波堤的其他区域基本缺失。顶部的砂粒一般随海潮和海浪移动,一般直接出露于海底。层厚一般2.0~5.0m,F9~M7段较薄,仅为0.7m左右,M3处较厚,为8.7m左右。实测标贯击数5~12击。 Ⅱ粉砂 灰~浅灰褐色,饱和,松散~稍密(局部为中密状)。土质不匀。混少量粘性土;近岸的码头区和防波堤近岸区(是指防波堤靠岸钻孔F1和F9及其附近,以下所指相同)偶含少量中粗砂或小砾石,局部近中细砂;局部粉土含量高,为砂质粉土;在防波堤区局部为粉砂混淤泥质粉质粘土或为砂质粉土。该层分布较广,除在南防波堤F1处缺失外,一般均有分布,且在防波堤区除近岸段外分布一般都较厚。码头区和防波堤近岸区而厚度一般为3.0~6.0m,顶板标高一般为-4.0~-6.0m左右,局部(F9~M7)较高为-2.2m左右,局部(M3)较低为-10.0m左右;在防波堤远岸区域,厚度一般为5.0~10.0m,顶板标高一般为-8.0~-13.0m左右。实测标贯击数一般为5~13击,总体呈现码头区和防波堤近岸区击数相对较大些,局部可达14~20击,而防波堤其他区域相对较为松散,击数小些,局部近3~5击。 Ⅱt 淤泥质粉质粘土混砂 灰~浅灰色,饱和,流塑(局部近粉质粘土混砂,呈软塑状)。局部混粉砂较少,近淤

海岸动力学复习资料

1 海岸动力学复习资料 第一章 1.海岸带宽度按从海岸线向内陆扩展10KM,向外海延伸到-15~-20m 水深计算。 2.海岸类型:基岩海岸,砂质海岸,淤泥质海岸,生物海岸。 3.海岸的基本概念:海岸是海洋和陆地相互接触和相互作用的地带,包括遭受波浪为主的海水动力作用的广阔范围,即从波浪所能作用到的海底,向陆延伸至暴风浪所能到达的地带。 4.海岸动力因素:波浪的作用、 海岸波生流、潮流的作用、径流的作用、海流的作用、风暴潮和海啸、风的作用、海平面上升。 5.波浪是引起海岸变化的主要因素。 6.近岸波生流——波浪传至近岸地区发生变形、折射与破碎,不仅其尺度改变了,同时还形成的一定水体流. 7.沿岸流——斜向入射的波浪进入海滨地带后,在破波带引起一股与海岸平行的平均流。 8.裂流流速很高,会带动强烈的向外海输移的泥沙运动。 9.潮流对海岸的作用:影响海岸带波浪的作用范围及作用强度;影响海岸带地貌类型的发育;潮流流速影响海岸带的侵蚀与淤积。 10.河流径流挟带着大量的泥沙在河口外扩散和沉积,是海岸淤涨的主要物质来源之一,导致在河口外发育着河口三角洲或三角港。 第二章 1.风浪的大小取决于风速、风时和风距的大小。由于风速风向复杂多变,风所引起的海浪在形式上也极为复杂,波形极不规则,传播方向变化不定,不可能用简单的确定性数学公式来描述,所以经常把风浪称为不规则波。 2.波浪的分类: 1)按形态分类:规则波和不规则波 2)按传播海域的水深分类:深水波、有限水深波、潜水波(深水波与有限水深波界限为h/L=1/2,潜水波与有限水深波界限为h/L=1/20)。 3)按运动状态分类:震荡波、推进波、推移波 4)按破碎与否分类:破碎波、未破碎波、破后波 5)按运动学和动力学的处理方法:微幅波和有限振幅波 3.波浪运动控制方程 0x 222 2=??+??z φ φ 4.定解条件: 1)海底表面设为固壁,因此水质点垂直速度为零。0z =??φ z=-h 2)在波面 z=η处,应满足动力学边界条件 运动学边界条件。动力学边界条件为水面上压力为常数,因此取 z=η,并令p=0,得到自由表面动力学边界条件。 3)流场左右两端的边界条件可根据简单的波动在空间和时间上呈周期性来却确定。在空间上看的波要素是相同的,在时间上看一个周期后的要素也应相等,故波场上下两端面边界条件可表示为 ),,(),,(,,T t z x t z L x t z x +=+=φφφ)(。 5.建立简单波理论时,一般作如下规定:流体是均质和不可压缩的,其密度为常数;流体是无粘性的理想液体;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;质量力仅为重力,表面张力和柯氏力可忽略不计;波浪属于平面运动,在xz 平面内坐二维运动。 6.微幅波理论的控制方程和定解条件 控制方程:0x 222 2 =??+??z φφ 定解条件:海底部边界条件:0t =??φ z=-h 自由水面处: 动力学边界条件:t g 1??- =φ η z=0(能量守恒) 运动学边界条件: 0g t 22=??+??z φ φ z=0 边界条件:),(),,(z ct x t z x -==φφ 7.微幅波理论的意义:假设运动是缓慢的,波动的振幅A 远小于波长L 或水深h 。 8.微幅波势函数:σ φAg =)sin(cosh ) (cosh t kx kh h z k σ-+ 9.色散方程:kh gk tanh 2 =σ L=kh gT tanh 22 π c=T L =k σ 10.波的色散现象:不同波长或周期的波以不同的速度进 行传播最后导致的分散现象。该现象表明了:波浪的传播还与水深有关,水深变化时,波长和波速也将随之变化。 11.微幅波单宽波峰线长度一个波长范围内平均的波浪动能和势能相等。 12.波能流:波浪在传播过程中存在能量传递,通过单宽波峰线长度的平均的能量传递率。

海岸工程(复习资料)

海岸带的组成:潮上带,潮间带和朝下带三部分。 我国海岸的类型: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。 海岸带资源分类:空间资源,物质资源和环境资源。 影响海岸冲淤变化的因素分为长期作用和短期作用两类。总的有以下几种:1.海平面升降2.河流改道3.波浪作用4.沿岸流5.潮流作用6.风力搬运7.人类活动影响。 海堤断面按临水面外形特点来区分,可分为斜坡式,陡墙式(包括直立式)和混合式海堤三类。挖泥法顺流挖泥,逆流挖泥,分跳挖泥,分段挖泥,分层挖泥等方法。 复坡的平台高程一般在高潮位附近。 斜坡式海堤的外坡分为单坡,折坡和复坡。 在外坡设置消浪平台的作用:减小波浪爬高。 护坡的主要作用:保护堤身填土免受风浪,潮流的冲刷,同时也防止雨水的侵蚀。 浆砌块石护坡应设置变形缝和排水孔。 基脚的作用主要是支撑护坡体,防止其沿堤坡面发生滑移。基脚的结构型式有埋入式,抛石棱体和桩石基脚等。 埋入式用于滩面较高的情况,滩地较低时可采用抛石棱体。 一般平台位置或上、下坡转折点位置最好设置在静水面附近或略高于静水面,此时平台消能效果最好。 堵漏措施常有以下几种:1.粘土铺盖2.粘土截水墙3.压力灌砂4.减压井。 护岸工程的分类:按平面布置和抵御波流作用的方式分为直接护岸和间接护岸;按建筑物的类型非为斜坡式,陡墙式和混合式。 平顺护岸按其位置和施工条件不同分为护坡和护脚两部分。常见的护脚形式有抛石、沉辊和排沉。 丁坝由坝头、坝身和坝根三部分组成。 丁坝可分为透水,半透水和不透水丁坝。 顺坝根据顶高程不同可分为出水顺坝和潜顺坝两种。 潜顺坝(潜堤)的主要功能:1.消浪2.促淤。 滩涂是不断再生的资源,它是江河入海泥沙不断沉积塑造的结果。 围海工程按其所在位置不同可分为:1.顺岸滩涂型2.海湾型3.河口型 转化口门线:围海工程龙口水利要素最大值等值线图中各等值线的转折点的连线。 堵口程序是指龙口从起始口门(大龙口)逐步压缩(缩窄、抬高)至最后合龙截流的过程。堵口过程中压缩口门的方法有平堵、立堵和平立堵结合等三种。 截流堤是在堵口段用来截断潮流的戗堤。 水力稳定断面有两种形式:密集断面和扩展断面。 闭气分内闭气和外闭气两种。 设计水位计算方法:1.综合历时曲线法2.保证率频率法 入射波能的计算:E r(反射波能)+E t(传递波能)+E f(消散波能)=E i(入射波能) 岸坡上的破波分为:崩波型破波、卷波型破波、涌波型破波和坍波型破波。 直立堤前的波态通常可分为立波和破波两大类。 破波又分为远破波和近破波两类。 泄水口的形式:1.溢流埝式2.泄水闸式3.管式泄水口 填筑式人工岛周围护岸的结构型式可分为斜坡式和直立式两大类 河口建闸的目的:1.挡潮蓄卤2.蓄淡灌溉3.抬高水位4.防风暴潮 闸下防於减淤措施:1.水力冲淤法2.机船拖淤法3.纳潮冲淤法

港口航道与海岸工程-海岸动力学:第一章至第五章 详尽知识点整理 复习备考资料

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): 02 222=??+??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=+??+??+??==ηφφφ ηηg z x 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0z x 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h 7.微幅波波面方程:)t -kx (cos 2 σηH =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:π 2gT 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。 9.微幅波的质点运动轨迹:封闭椭圆(深水情况下,轨迹为一个圆) 10.波浪压力:[]) t -kx (cos )kh (cosh )h z (k cosh 2g gz -p z σρρ++=H 第一项为静水压力部分,第二项为动水压力部分。 11.微幅波的总波能:2k p gH 81E E E ρ=+=2米/单位为焦 12.微幅波波能流:波浪在传播过程中存在能量传递,通过单宽波峰线长度的平均的能量传递率称为波能流 13.辐射应力:辐射应力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转换而产生的应力的时均值,其单位是N/m 。 14.斯托克斯波河微幅波的区别:1.波形上二阶斯洛克斯波波形与微幅波有较大的差别。在波峰处επη42H H += ,波面比微幅波抬高了επ4 H ,因而变为尖陡;波谷处επη42H H t +-=, 微幅波也抬高了 επ4H ,因而变得平坦。随着波陡增大,抬高值也愈大,峰谷不对称将加剧。

相关主题
相关文档 最新文档