第七章-淤泥質(zhì)海岸的泥沙運(yùn)動(dòng)及其岸灘演變課件(PPT 34頁(yè))

1、7.淤泥質(zhì)海岸的泥沙運(yùn)動(dòng)及其岸灘演變-海岸動(dòng)力學(xué)第1頁(yè)，共34頁(yè)。目錄一、粘性細(xì)顆粒泥沙的基本特性二、粘性泥沙的沉降與固結(jié)三、淤泥的流變特性四、水流作用下的粘性泥沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律五、波浪與淤泥質(zhì)地床的相互作用六、港池和航道的回淤計(jì)算七、淤泥質(zhì)海岸的岸灘演變第2頁(yè)，共34頁(yè)。第一節(jié) 粘性細(xì)顆粒泥沙的基本特性（了解）淤泥質(zhì)海岸特點(diǎn)：岸線(xiàn)平直；岸灘坡度極為平緩（1/5001/2000）粘土顆粒化學(xué)成分：高潮位于低潮位之間的潮間帶灘地寬廣；主要顆粒成分是粘性泥沙（粘土礦物、粉砂），粒徑?。荒嗌尺\(yùn)動(dòng)與污染物運(yùn)移密切相關(guān)；粘土顆粒性質(zhì)主要成分：高嶺石、蒙脫石、伊利石晶體結(jié)構(gòu)：四面體和八面體單元 一 、粘性細(xì)顆

2、粒泥沙的礦物種類(lèi)及性質(zhì)第3頁(yè)，共34頁(yè)。第一節(jié) 粘性細(xì)顆粒泥沙的基本特性 一 、粘性細(xì)顆粒泥沙的礦物種類(lèi)及性質(zhì)第4頁(yè)，共34頁(yè)。第一節(jié) 粘性細(xì)顆粒泥沙的基本特性 二、雙電層和吸附水膜電解質(zhì)中一些離子吸附在泥沙顆粒表面表面分子離解，某離子釋放，而異號(hào)離子留存于表面雙電層吸附水膜定義：粘結(jié)水和粘滯水災(zāi)顆粒周?chē)纬傻囊粋€(gè)水膜決定厚度：顆粒礦物成分、水化學(xué)性質(zhì)第5頁(yè)，共34頁(yè)。第一節(jié) 粘性細(xì)顆粒泥沙的基本特性 三、粘性細(xì)顆粒泥沙的絮凝絮凝（ flocculation ）定義：懸浮于水中的細(xì)顆粒泥沙因分子力作用凝聚成絮團(tuán)狀集合體的現(xiàn)象影響因素：泥沙礦物組成、水質(zhì)、泥沙粒徑粒徑愈細(xì)，顆粒表面物理化學(xué)作用愈

3、強(qiáng)，絮凝愈明顯絮凝發(fā)生后細(xì)顆粒泥沙的存在形式：?jiǎn)晤w粒，均勻懸浮，每顆表面吸附一層束縛水；絮團(tuán)，絮團(tuán)中禁閉自由水，有效直徑增大；絮凝集合體，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，空隙充滿(mǎn)自由水；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)緊密，重離子有誰(shuí)減少，最后可能轉(zhuǎn)化成禁閉自由水。第6頁(yè)，共34頁(yè)。第一節(jié) 粘性細(xì)顆粒泥沙的基本特性四、粘性細(xì)顆粒泥沙的基本運(yùn)動(dòng)形式水動(dòng)力強(qiáng)：表面形成隨水流自由運(yùn)動(dòng)的懸浮物，含沙量分布均勻；水動(dòng)力弱或水域流速?。盒纬傻撞扛邼舛鹊母∧鄬樱坏?頁(yè)，共34頁(yè)。第二節(jié) 粘性泥沙的沉降與固結(jié)一、沉降粘性泥沙在鹽水中靜水沉降的主要影響因素：含沙量沉降形式：絮凝沉降制約沉降段群體沉降段密實(shí)段含沙量遞減第8頁(yè)，共34頁(yè)。第二節(jié) 粘性泥沙的沉降

4、與固結(jié)一、沉降絮凝沉降a)含鹽度影響含鹽度對(duì)絮凝沉降的影響第9頁(yè)，共34頁(yè)。第二節(jié) 粘性泥沙的沉降與固結(jié)一、沉降絮凝沉降 b)沉降距離和含沙量的影響 絮凝沉速隨沉距的彼岸花冠徐遵循指數(shù)變化：不同含沙量下絮凝沉速隨沉距的變化（連云港泥沙，s=30%,T=21.8C）第10頁(yè)，共34頁(yè)。絮凝因子（反映絮凝強(qiáng)弱）絮凝因子與基本顆粒粒徑關(guān)系F與泥沙基本顆粒中值粒徑D50關(guān)系第二節(jié) 粘性泥沙的沉降與固結(jié)一、沉降絮凝沉降c)水溫影響d)粒徑對(duì)沉速影響 臨界粒徑：0.010.03mm第11頁(yè)，共34頁(yè)。絮凝因子（反映絮凝強(qiáng)弱）絮凝因子與基本顆粒粒徑關(guān)系F與泥沙基本顆粒中值粒徑D50關(guān)系第二節(jié) 粘性泥沙的沉降

5、與固結(jié)一、沉降絮凝沉降c)水溫影響d)粒徑對(duì)沉速影響 臨界粒徑：0.010.03mm絮凝因子隨基本顆粒大小的變化第12頁(yè)，共34頁(yè)。第二節(jié) 粘性泥沙的沉降與固結(jié)一、沉降絮凝沉降d)靜水絮凝沉速關(guān)系式計(jì)算與實(shí)測(cè)絮凝沉速對(duì)比圖第13頁(yè)，共34頁(yè)。第二節(jié) 粘性泥沙的沉降與固結(jié)一、沉降群體沉降（群體沉降速度即均勻沉降段的沉速）均勻沙群體沉降公式理查德遜典型渾水液面沉降曲線(xiàn)群體沉速與體積含沙量的關(guān)系第14頁(yè)，共34頁(yè)。第二節(jié) 粘性泥沙的沉降與固結(jié)二、固結(jié)理想化固結(jié)過(guò)程（Partheniades，1965）第15頁(yè)，共34頁(yè)。第二節(jié) 粘性泥沙的沉降與固結(jié)二、固結(jié)固結(jié)過(guò)程是一個(gè)排水過(guò)程固結(jié)方程S=lgt+淤

6、泥密度與含沙量關(guān)系深度z處含沙量與上表層含沙量關(guān)系第16頁(yè)，共34頁(yè)。第三節(jié) 淤泥的流變特性淤泥的流變特性：粘性泥沙火或淤泥在不同懸浮火沉積狀態(tài)時(shí)，受到外部動(dòng)力作用時(shí)現(xiàn)出較為復(fù)雜的變形和流動(dòng)行為。主要研究方法：流變方程A流體型淤泥B偽塑性體Cy流動(dòng)D賓漢塑性流體第17頁(yè)，共34頁(yè)。第三節(jié) 淤泥的流變特性流體型淤泥（1.03g/cm3）流變方程（同清水）一、流體型淤泥的流變特性賓漢塑性流體（=1.031.25g/cm3）流變方程含沙量大小決定（錢(qián)寧）二、浮泥的流變特性三、新淤粘性土的流性特性新淤粘性土（=1.251.60g/cm3）在水流作用下一般不會(huì)產(chǎn)生變形，沖刷懸揚(yáng)為主，波浪作用下仍有運(yùn)動(dòng)和

7、變形。流變關(guān)系：=G+符合牛頓定律第18頁(yè)，共34頁(yè)。第四節(jié) 水流作用下的粘性泥沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律淤泥床面沖刷類(lèi)型再懸浮 浮泥層表面沖刷； 交界面出現(xiàn)小波紋； 波紋失穩(wěn)懸揚(yáng)。塑性泥沖刷 部分固結(jié)床面沖刷； 片狀沖刷。固結(jié)粘性土沖刷 完全固結(jié)沉積物； 無(wú)整體沖刷； 大底部流速； 泥層成塊揭起。一、粘性泥沙的起動(dòng)和沖刷第19頁(yè)，共34頁(yè)。第四節(jié) 水流作用下的粘性泥沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、粘性泥沙的起動(dòng)和沖刷1、粘性泥沙起動(dòng)浮泥的起動(dòng)新淤粘性土的起動(dòng)楊美卿，1996第20頁(yè)，共34頁(yè)。第四節(jié) 水流作用下的粘性泥沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、粘性泥沙的起動(dòng)和沖刷淤泥質(zhì)運(yùn)動(dòng)摩阻流速與密實(shí)程度的關(guān)系密尼爾第21頁(yè)，共34頁(yè)。第四節(jié)

8、水流作用下的粘性泥沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、粘性泥沙的起動(dòng)和沖刷淤泥質(zhì)起動(dòng)摩阻流速與賓漢極限切應(yīng)力的關(guān)系B1.5N/m2早期淤泥新淤淤泥臨界沖刷切應(yīng)力和含沙量關(guān)系：第22頁(yè)，共34頁(yè)。第四節(jié) 水流作用下的粘性泥沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、粘性泥沙的起動(dòng)和沖刷2、粘性泥沙沖刷率容重垂直均勻分布底床沖刷率E：垂向含沙量不均勻底床沖刷率E第23頁(yè)，共34頁(yè)。第四節(jié) 水流作用下的粘性泥沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、粘性泥沙的淤積2、粘性泥沙沖刷率泥沙沉積概率分布均勻泥沙淤積率：b cd，你是不發(fā)生淤積；bcd時(shí)，所有泥沙最終沉積非均勻泥沙淤積率：第24頁(yè)，共34頁(yè)。第四節(jié) 水流作用下的粘性泥沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、粘性泥沙的輸送 1、懸沙輸送三

9、維二維海床變形計(jì)算 2、浮泥流浮泥在自重作用下的流動(dòng)水流作用下的浮泥動(dòng)第25頁(yè)，共34頁(yè)。第五節(jié) 波浪與淤泥質(zhì)底床的相互作用一、波浪衰減淤泥床密度較?。ㄓ懈∧鄬樱撞磕啻膊▌?dòng)，造成波浪衰減和淤泥的質(zhì)量輸移；底床泥密度較大，波浪傳播底摩擦很小，單位距離內(nèi)波浪衰減很小，波浪主要起掀沙作用；大波浪形成浮泥層。 浮泥或低密度淤泥床的存在，波高衰減相當(dāng)大第26頁(yè)，共34頁(yè)。第五節(jié) 波浪與淤泥質(zhì)底床的相互作用二、淤泥的質(zhì)量輸移淤泥質(zhì)量輸移：波浪作用下，泥床內(nèi)的淤泥可能沿波浪傳播方向做整體輸移第27頁(yè)，共34頁(yè)。第五節(jié) 波浪與淤泥質(zhì)底床的相互作用三、波浪作用下的淤泥懸揚(yáng)淤泥懸揚(yáng)只有在很強(qiáng)的波浪作用下，浮泥

10、才會(huì)產(chǎn)生懸揚(yáng)；淤泥主要以懸揚(yáng)形式運(yùn)動(dòng)四、波浪作用下泥床的流動(dòng)化淤泥的流動(dòng)化：波浪作用下，原來(lái)不具有流動(dòng)性的底床沉積淤泥變?yōu)榭梢噪S波浪和水流運(yùn)動(dòng)的浮泥。機(jī)理解釋?zhuān)翰ɡ俗饔靡鹉啻矁?nèi)部孔隙水壓增大，或內(nèi)部應(yīng)力較大破壞淤泥內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有效應(yīng)力降低，流動(dòng)性增強(qiáng)第28頁(yè)，共34頁(yè)。第六節(jié) 港池和航道的回淤計(jì)算一、淤泥質(zhì)海岸平均含沙量的估算1、淤泥質(zhì)淺灘水域的主要?jiǎng)恿︼L(fēng)吹流波動(dòng)水流潮流2、風(fēng)、浪和潮流作用下的平均含沙量第29頁(yè)，共34頁(yè)。第六節(jié) 港池和航道的回淤計(jì)算二、淤泥質(zhì)淺灘上航道淤積計(jì)算淤泥質(zhì)淺灘海域在風(fēng)浪和潮流綜合作用下的泥沙云亦形態(tài)主要是懸移質(zhì)1、渾水橫越航道引起的淤積 2、渾水順沿航道引起的淤積第30頁(yè)，共34頁(yè)。第六節(jié) 港池和航道的回淤計(jì)算三