海岸動力學(xué)復(fù)習(xí)資料

海岸動力學(xué)復(fù)習(xí)資料第一章1.海岸帶寬度按從海岸線向內(nèi)陸擴展10KM,向外海延伸到-15-20m水深計算。2.海岸類型：基巖海岸，砂質(zhì)海岸，淤泥質(zhì)海岸，生物海岸。3.海岸的基本概念：海岸是海洋和陸地相互接觸和相互作用的地帶，包括遭受波浪為主的海水動力作用的廣闊范圍，即從波浪所能作用到的海底，向陸延伸至暴風(fēng)浪所能到達的地帶。4.海岸動力因素：波浪的作用、 海岸波生流、潮流的作用、徑流的作用、海流的作用、風(fēng)暴潮和海嘯、風(fēng)的作用、海平面上升。5.波浪是引起海岸變化的主要因素。6.近岸波生流波浪傳至近岸地區(qū)發(fā)生變形、折射與破碎，不僅其尺度改變了，同時還形成的一定水體流.7.沿岸流斜向入射的波浪進入海濱地帶后，在破波帶引起一股與海岸平行的平均流。8.裂流流速很高，會帶動強烈的向外海輸移的泥沙運動。9.潮流對海岸的作用：影響海岸帶波浪的作用范圍及作用強度；影響海岸帶地貌類型的發(fā)育；潮流流速影響海岸帶的侵蝕與淤積。10.河流徑流挾帶著大量的泥沙在河口外擴散和沉積，是海岸淤漲的主要物質(zhì)來源之一，導(dǎo)致在河口外發(fā)育著河口三角洲或三角港。第二章1.風(fēng)浪的大小取決于風(fēng)速、風(fēng)時和風(fēng)距的大小。由于風(fēng)速風(fēng)向復(fù)雜多變，風(fēng)所引起的海浪在形式上也極為復(fù)雜，波形極不規(guī)則，傳播方向變化不定，不可能用簡單的確定性數(shù)學(xué)公式來描述，所以經(jīng)常把風(fēng)浪稱為不規(guī)則波。2.波浪的分類: 1）按形態(tài)分類：規(guī)則波和不規(guī)則波2）按傳播海域的水深分類：深水波、有限水深波、潛水波（深水波與有限水深波界限為h/L=1/2，潛水波與有限水深波界限為h/L=1/20）。3）按運動狀態(tài)分類：震蕩波、推進波、推移波4）按破碎與否分類：破碎波、未破碎波、破后波5）按運動學(xué)和動力學(xué)的處理方法：微幅波和有限振幅波3.波浪運動控制方程 4.定解條件：1）海底表面設(shè)為固壁，因此水質(zhì)點垂直速度為零。 z=-h2）在波面 z=處，應(yīng)滿足動力學(xué)邊界條件 運動學(xué)邊界條件。動力學(xué)邊界條件為水面上壓力為常數(shù)，因此取z=，并令p=0，得到自由表面動力學(xué)邊界條件。3）流場左右兩端的邊界條件可根據(jù)簡單的波動在空間和時間上呈周期性來卻確定。在空間上看的波要素是相同的，在時間上看一個周期后的要素也應(yīng)相等，故波場上下兩端面邊界條件可表示為。5.建立簡單波理論時，一般作如下規(guī)定：流體是均質(zhì)和不可壓縮的，其密度為常數(shù)；流體是無粘性的理想液體；自由水面的壓力是均勻的且為常數(shù)；水流運動是無旋的；海底水平、不透水；質(zhì)量力僅為重力，表面張力和柯氏力可忽略不計；波浪屬于平面運動，在xz平面內(nèi)坐二維運動。6.微幅波理論的控制方程和定解條件 控制方程：定解條件：海底部邊界條件： z=-h 自由水面處：動力學(xué)邊界條件： z=0（能量守恒）運動學(xué)邊界條件： z=0 邊界條件：7.微幅波理論的意義：假設(shè)運動是緩慢的，波動的振幅A遠小于波長L或水深h。8.微幅波勢函數(shù)：9.色散方程： L= c=10.波的色散現(xiàn)象：不同波長或周期的波以不同的速度進行傳播最后導(dǎo)致的分散現(xiàn)象。該現(xiàn)象表明了：波浪的傳播還與水深有關(guān)，水深變化時，波長和波速也將隨之變化。11.微幅波單寬波峰線長度一個波長范圍內(nèi)平均的波浪動能和勢能相等。12.波能流：波浪在傳播過程中存在能量傳遞，通過單寬波峰線長度的平均的能量傳遞率。第三章1、波浪守恒：考慮一列規(guī)則波在變水深中傳播。在傳播中隨著水深變化，波速、波長、波高和波向都將發(fā)生變化，但是波周期則始終保持不變。2、根據(jù)微幅波理論， 表明波浪進入淺水區(qū)后，波高會產(chǎn)生變化，這種變化稱為淺水變形。3、隨著水深變淺，如果波像與海底等深線斜交波向?qū)l(fā)生變化，即產(chǎn)生折射。波浪斜向進入淺水區(qū)后統(tǒng)一波峰線的不同位置將按照各自所在的地點的水深決定其波速，處于水深較大位置的波峰線推進較快，處于水深較小位置的推進較慢，波峰線就因此而彎曲并逐漸趨于與等深線平行，波向線則趨于垂直于海岸線。波峰線和波向線隨水深的變化而變化的現(xiàn)象稱為波浪折射。第五章1、海岸波生流包括波浪破碎引起的沿岸流、裂流和近岸環(huán)流，還包括有波浪非線性導(dǎo)致的平均水流和長周期波，前者稱為質(zhì)量輸移流，后者稱為低頻波浪。1、輻射應(yīng)力：波浪運動過程中對周圍流體產(chǎn)生的作用力2、伴隨波浪的傳播而出現(xiàn)的平均水平面的升高和降低稱為波浪增水和減水，統(tǒng)稱為波浪的增減水。波浪波高的空間變化將直接導(dǎo)致輻射應(yīng)力的空間變化，而輻射應(yīng)力的空間變化又將產(chǎn)生對周圍流體的驅(qū)動力，輻射應(yīng)力是產(chǎn)生波浪增減水的原因。第六章1、推移質(zhì)泥沙：對于粒徑相對較粗的泥沙顆粒，其在水動力作用下的運動往往貼近海床表面，并平凡和海床面的其他泥沙顆粒產(chǎn)生接觸，我們把這部分泥沙稱為推移質(zhì)。2、懸移質(zhì)泥沙：對于粒徑相對較小的泥沙顆粒，當水動力作用增大，水流紊動較強時，泥沙顆粒可能長時間懸浮在水體中而不和床面產(chǎn)生接觸，我們把這部分泥沙稱為懸移質(zhì)。懸移質(zhì)增加了水流的單位容重，加大了水體的靜水壓力，影響河床顆粒間的水體；推移質(zhì)則增加了河床表面的壓力，加大了河床的穩(wěn)定性，影響河床顆粒本身。第七張1、閉合水深：由于海岸處水深向岸減小，波高向岸增大，這使波浪由離岸深水區(qū)域向海岸淺水區(qū)域傳播過程中，水質(zhì)點速度的前后不對稱性在逐漸增強，泥沙輸移也從在深水區(qū)域的無凈輸移和無水底變形轉(zhuǎn)變成在淺水區(qū)域的存在凈輸移和存在水底變形，這一轉(zhuǎn)變對應(yīng)的水深成為界限水深或閉合水深。2、波浪掀沙水流輸沙：水流可以是近岸地區(qū)任何一種水流，包括潮流，風(fēng)吹流，波生流以及低頻波浪的流體指點速度。在近岸區(qū)，潮流一般相對較弱，特別是沙質(zhì)海岸上，它不足以引起泥沙啟動，但在細顆粒泥沙的海岸上，單靠潮流也可以是泥沙啟動。對波流共存的情況，波浪起著掀沙的作用，而泥沙輸移主要靠水流的攜帶作用。第八章1、平衡輸沙是指一定時間內(nèi)床面上泥沙的落於與泥沙的揚動在量值上相等。因而平衡輸沙時床面高程是不變的。不平衡輸沙是指水流的挾沙量與其挾沙能力不相適應(yīng)，泥沙運動具有非飽和性，其與底床泥沙存在靜交換，導(dǎo)致底床淤積或沖刷。當水流的含沙量大于它的挾沙能力，則水流負荷過大，落於床面的沙量將大于被沖起的沙量，使河床發(fā)生淤積，而水流的含沙量則逐漸減小，反之，當水流的含沙量小于它的挾沙能力，數(shù)流動含沙量可從底床得到補充，底床發(fā)生沖刷，水流的含沙量則逐漸增加。特點：水流的含沙量因與挾沙能力不相適應(yīng)而逐漸變化，沖刷時含沙量逐漸增加，沉積時含沙量逐漸減?。粦乙瀑|(zhì)的級配和床沙的級配也發(fā)生變化，沖刷時懸移質(zhì)級配逐漸變粗，床沙逐漸粗化，淤積時懸移質(zhì)級配逐漸變細，床沙逐漸細化。2、平衡剖面：初始坡度均勻的沙質(zhì)海岸剖面在一定的海浪作用下很快會發(fā)生變形，經(jīng)過充分長時間的穩(wěn)定波浪作用之后，海岸剖面就會形成與來波條件相適應(yīng)的形狀而不再發(fā)生變化，這是的海灘剖面為平衡剖面。所謂的海灘平衡剖面就是在一定的條件下，海灘上任意點的泥沙均沒有凈位移剖面醒轉(zhuǎn)維持不變的海灘形態(tài)。3、橫向輸沙的重要特點：破碎帶內(nèi)和破碎帶外輸送趨勢不同：破碎帶內(nèi)泥沙輸移主要是向離岸方向，而破碎帶外泥沙輸移主要是向海岸方向。前者是由海底回流作用導(dǎo)致，后者是由于非線性波浪的波峰出向前流體質(zhì)點速度大于波谷處向后流體質(zhì)點速度導(dǎo)致。第十章1、海岸硬防護是指在海岸建筑固體的海岸工程建筑物來對海岸來對海岸進行防護，包括采用護岸，丁壩，離岸堤等建筑物。2、海岸軟防護是指利用自然沙為原料進行海岸人工喂養(yǎng)、人工輸沙和建造人工海灘等以恢復(fù)海岸自然轉(zhuǎn)臺為目的的海岸防護措施。（1）海岸帶是陸地和海洋的交界帶，沿海岸灘與平均大潮高潮面的交線稱為海岸線。海岸帶分為潮間帶，潮上帶，潮下帶。（2）微幅波理論的自由水面動力邊界條件：（3）（4）波浪對泥沙的水平作用力：表面阻力和水流加速度引起壓力梯度力。（5）波浪折射：波峰線和波向線隨水深變化而變化的現(xiàn)象。（6）漲落潮時波長的變化：漲潮時順水流進入河口附近的海浪波長增大，波高減??；落潮時逆水流進入河口的海浪波長減小，使波陡增大，有時造成波頂破碎。（7）破碎波的類型：“崩波”型破碎波，“卷波”型破碎波，“激散波”型破碎波。（8）淤泥床面沖刷：浮泥層表面的沖刷；部分固結(jié)床面的表面沖刷；完全固結(jié)沉積物的整體沖刷。（9）近岸流包括：向岸流，沿岸流，離岸流。（10）波浪進入淺水區(qū)后的波能損失包括：摩阻損失，滲透損失和泥面波阻力損失。（11）紊流理論：動量交換通常可表示為：速度梯度和動量交換系數(shù)的乘積。1、涌浪是什么及其特點。答：當風(fēng)平息后或風(fēng)浪移動到風(fēng)區(qū)以外時，受慣性力和重力作用，水面持續(xù)保持振動，這時的波動屬于自由波，這種波浪成為涌浪。其特點是：海面呈現(xiàn)出較為規(guī)則的波峰和波谷，波形也較為圓滑，離風(fēng)區(qū)愈遠，波形愈規(guī)則。涌浪在深水傳播過程中，由于水體內(nèi)部的摩擦作用和波面與空氣的摩擦等會損失一部分能量，主要能量則是在進行淺水區(qū)后受底部摩阻作用以及破碎時紊動作用所消耗掉。（或：波形相對圓滑；傳播方向一致；波要素相同）2、建立簡單波理論時所作的假設(shè)。答：（1）流體是均質(zhì)和不可壓縮的，其密度為一常數(shù)；（2）流體是無粘性的理想流體；（3）自由水面的壓力是均勻的，且為常數(shù)；（4）水流運動是無旋的；（5）海底水平不透水；（6）流體上的質(zhì)量力僅為重力，表面張力和柯氏力可忽略不計；（7）波浪運動屬于平面運動，即在xz平面內(nèi)作二維運動。3、破波帶及分區(qū)。答：波浪破碎點至岸邊這一地帶成為破波帶。破波帶大致可以分為3個區(qū)：外破碎區(qū)，內(nèi)破碎區(qū)，上爬區(qū)。4、微幅波控制方程和定解條件。5、簡述紊動擴散作用與重力作用的相互關(guān)系對泥沙沖淤關(guān)系的影響。（三個方面）答：紊動擴散作用給泥沙一垂直向上得力，重力作用使泥沙向下運動，所以（1）紊動擴散作用大于重力作用，泥沙沖刷；（2）紊動擴散作用小與重力作用，泥沙淤積；(3)紊動擴散作用等與重力作用，泥沙不淤不沖。立波的勢動能是推進波的2倍。波流共同作用下的輸沙率公式Q=載沙量*Vc破波帶的分區(qū)：外破波區(qū)，內(nèi)破波區(qū)，上爬區(qū)。運動泥沙可分為推移質(zhì)和懸移質(zhì)泥沙啟動的表示方法個別動，少量動和大量動。按傳播水深波可分為：深水波，有限水深，淺水波波浪非線性程度的三個特征比值：波陡（HL），相對水深（hH）和相對波長（Lh）二維勢波的控制方程：波浪破碎時的波陡：自由水面的運動邊界條件為：波向沿X軸的波面方程：一、 簡答1、 簡述波浪運動的兩種方法。（1）歐拉法：是以空間某一個固定點為研究對象，研究在一質(zhì)點流過固定點的運動特性，他研究的是某一流場的變化，能給出某一固定時刻空間各點的速度大小和方向。（2）拉格朗日法：從空間的某一直點為研究對象，研究該質(zhì)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。他研究的是某一質(zhì)點的位