海岸动力学复习

1、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=l/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_=Cs=gh，深水波的波群速度为&S6一般把h/L<1/20的波浪

2、称为浅水波，其群速为Cg=C=gh7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。I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乙倍。13非线性的有限振幅波理论主要有斯

3、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S梯度驱动产生波浪增减水,S梯度驱动产生沿岸流,S梯度驱动XXxyyy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

4、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2

5、5海岸可分为沙_海岸和淤泥_海岸26拜落诺能量输沙型可表示为载沙量和流速的乘积27近岸区泥沙运动按方向不同可分为横向运动和沿岸运动28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29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、和后滩波浪按形态可以分为规则波和不规则波30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.直波周期为5s,其水深波长为38.99米，波速为7.80米/秒31波谱SG）相当于波能密度相对于组成波频率的分布函数32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33泥沙连续方程®s+£

6、竺中，®s为沉降率，-£竺表示紊动扩散引起的向上的泥沙通量,SSdzSSdz£为紊动扩散系数S34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，其机理是波浪掀沙和沿岸流输沙35方向谱是一种二维谱36破碎波的类型主要有崩破波、卷破波和激散波37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38泥沙活动参数M二卩仏，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gPz-PD39沿岸流量最大输沙率在破波线和沿岸流速最大值之间40沿岸沙坝和滩肩是沙质海岸的重要特性构造41卷破波是形成沿岸沙坝的主要原因42海滩的一个

7、重要特性就是它的动态变化特性43描述不规则波系的方法主要有特征波法和谱表示法简答1 列举五种海岸动力因素？。答：海岸动力因素包括：波浪、海岸波生流、潮流、径流、海流、风暴潮、海啸、风、海平面上升等。2 时均沿岸流动产生原因是什么？答：波浪斜向入射，波浪动量流（辐射应力）沿岸分量在通过破波带时的变化并不能由平均水面坡降所平衡。在沿岸方向，需要有底部剪切应力来平衡辐射应力梯度。而时均剪应力只有在发生时均流动时才存在。因此，处于衰减中的表面波，将沿岸波动动量转化为时均沿岸流动。3 潮波传入天然河口，会受到哪些因素会影响而产生沿程变化？答：潮波传入天然河口，产生沿程变化的因素可归结为：1）水深减小，波

8、高增大，即浅水变形；2）底摩阻引起波高衰减；3）河口断面向陆方向收缩，波高沿程增大；4）河口边界和浅滩造成反射；5）河流径流与潮波叠加，引起落潮历时延长。4 试分析韵律形岸线的形成过程。答：当边缘波遇到海岸上突出于岸线伸向海中的岬角时会发生反射，反射波与边缘波叠加形成驻波或部分驻波；该驻波在平行岸线方向存在相间的节点和腹点，对沙质海岸，这会导致岸线泥沙在腹点处受侵蚀，在节点处出现淤积，产生尖点；尖点随着节点沿岸线呈等间距出现而形成韵律形岸线。5 什么是波浪的辐聚和辐散现象？辐聚和辐散对海岸的泥沙运动有什么影响？答：波浪在水深变化时发生折射，造成在海岸突岸处波向线集中聚拢的现象，称为辐聚；在海湾

9、里（凹岸），波向线分散的现象，称为辐散。辐聚处波能集中，可能导致强烈冲刷；辐散处波能分散，可能产生泥沙淤积。6波浪进入浅水区后，底摩阻引起波能损失包括哪些？产生原因分别是什么？答：1）摩阻损失，由海底床面对波浪水流动摩阻力引起；2）渗透损失，海底泥沙颗粒较粗时，在波峰、谷造成波浪压力变化时，在床质内部引起渗透水流而造成能量损失；3）泥面波阻力损失：对淤泥质软泥底床，在波峰、波谷造成波浪压力变化时，诱发泥面波，导致能量损失。7在波浪正向入射时，海岸直立堤外离岸方向，将受到何种波的作用，它对沙质床面冲刷的特点是什么？答：1）立波。2）在立波作用下，沙质床面的冲刷特点分为两种基本形态：相对细沙型，泥

10、沙以悬沙为主，床面在立波节点处产生发生冲刷，形成冲刷坑，在腹点处产生淤积；相对粗砂型以推移质为主，冲刷坑发生在节点和腹点之间，节点处产生淤积。论述1试举一例说明海岸工程建筑物引起的岸线长期变形。突堤例子印度马德拉斯港是由于在具有较强净沿岸输沙的海岸上建造突堤而引起海岸变形的最著名例子。马德拉斯港位于印度半岛的东海岸，该段海岸在建港前较为平直，基本处于动态平衡状态。沿岸两个方向都由沿岸输沙，但向北大于向南，净输沙率约为54万m2/年。1875年建港口时先建造了北突堤,1879年又建成了南突堤。在南突堤向前延伸建筑施工时，泥沙便沿南突堤堆积。从18771910年的33年间，岸线前进了约700m，在

11、港口南侧形成了约180万m2的新陆地，而北突堤北侧的海岸遭到冲刷，受到侵蚀的岸线达5km以上。为防止海岸进一步被冲刷，在港口以北的海岸上修建了护岸。1900年以后，沿岸输沙开始绕过突堤进入港池水域内，为防止泥砂进入港池，不得不关闭了原来的航道，朝北开挖了新航道。为了维持口门水深，需采用挖泥船进行疏浚。2 在波浪斜向入射情况下，定性分析丁坝两侧的冲淤形态；对沙质海岸和淤泥质海岸分别图示说明。答题要点：1）对于沙质海岸，丁坝上游淤积，下游冲刷。主要是因为泥沙运动以推移质运动为主；2）对于淤泥质海岸，丁坝上游冲刷，下游淤积。主要是因为泥沙运动以悬移质运动为主。3 红树林外海波浪进入红树林会受到红树植

12、物灌丛根系的阻挡及滩面摩擦力的作用，从而波能被削弱，波长变短，流速减缓，大大削弱了波浪的推移作用，加速泥沙的沉积；减缓了潮汐速度，延长涨退潮时间，可能阻塞航道，不利于港口航期的安排；有净化海水的作用，因此最终把污染物通过根系截留在岸滩，使岸滩弥漫恶臭，大大影响沿岸景观，造成沿岸景观的破坏。1已知一波浪系列的有效波高H为4.7m，有效波周期为4.7s，问该波列的平均波高是多少？大于s6m的波高出现的概率是多少？解：由已知有效波高H=1.6H=4.7m故平均波高H=2.94m1/3由于大波特征值和累积特征值可以相互转换，有H=2.03H=5.97=6m1/10故大于6m的波高出现机率为4%2若深水

13、波高H=2m，周期T=5s，深水方向角a=45°，海岸等深线平行，底坡tan0二0.03。o01) 不计能量损失和浅水变形，用线性波理论计算破波水深和破碎波高。破波角公式：a二a(0.25+5.5H/L)。b0002) 用线性波理论计算该波浪传到水深5米处的波高。不计能量损失，考虑浅水变形。解：1)a深水波长：l=gT2/2=9.8x25/6.28=39(m)0b计算破波角：a二a(0.25+5.5H/L)二45x(0.25+5.5x2/39)=23.9(。)b000c求折射系数：cosa:cos45。'cosacos23.9。=0.8790d计算破碎波高：H'=0.879x2=1.759m；0H=0.76(tan0)i/7(H'/L)-1/4xH'=0.76x0.031/7x(1.759/39)-1/4x1.759b000=0.76x0.606x2.17x1.759=1.758me计算破碎水深Y=0.72+5.6tan0=0.888bh=H/Y=1.758/0.888=1.98mbbb2)a按色散关系L=Ltanh(kh)，迭代估算波长L30m。0计算波速c=L/T=30/5=6m/s，波数ki=6.28/30