第七章淤泥質(zhì)海岸的泥沙運動及其岸灘演變

§7.淤泥質(zhì)海岸的泥沙運動及其岸灘演變----《海岸動力學》目錄一、粘性細顆粒泥沙的基本特性二、粘性泥沙的沉降與固結三、淤泥的流變特性四、水流作用下的粘性泥沙的運動規(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算七、淤泥質(zhì)海岸的岸灘演變第一節(jié)粘性細顆粒泥沙的基本特性（了解）淤泥質(zhì)海岸特點：岸線平直；岸灘坡度極為平緩（1/500~1/2000）粘土顆粒化學成分：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??；泥沙運動與污染物運移密切相關；粘土顆粒性質(zhì)主要成分：高嶺石、蒙脫石、伊利石晶體結構：四面體和八面體單元一、粘性細顆粒泥沙的礦物種類及性質(zhì)第一節(jié)粘性細顆粒泥沙的基本特性一、粘性細顆粒泥沙的礦物種類及性質(zhì)第一節(jié)粘性細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，而異號離子留存于表面雙電層吸附水膜定義：粘結水和粘滯水災顆粒周圍形成的一個水膜決定厚度：顆粒礦物成分、水化學性質(zhì)第一節(jié)粘性細顆粒泥沙的基本特性三、粘性細顆粒泥沙的絮凝絮凝（flocculation）定義：懸浮于水中的細顆粒泥沙因分子力作用凝聚成絮團狀集合體的現(xiàn)象影響因素：泥沙礦物組成、水質(zhì)、泥沙粒徑粒徑愈細，顆粒表面物理化學作用愈強，絮凝愈明顯絮凝發(fā)生后細顆粒泥沙的存在形式：單顆粒，均勻懸浮，每顆表面吸附一層束縛水；絮團，絮團中禁閉自由水，有效直徑增大；絮凝集合體，網(wǎng)架結構，空隙充滿自由水；網(wǎng)架結構緊密，重離子有誰減少，最后可能轉化成禁閉自由水。第一節(jié)粘性細顆粒泥沙的基本特性四、粘性細顆粒泥沙的基本運動形式水動力強：表面形成隨水流自由運動的懸浮物，含沙量分布均勻；水動力弱或水域流速?。盒纬傻撞扛邼舛鹊母∧鄬?；第二節(jié)粘性泥沙的沉降與固結一、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段含沙量遞減第二節(jié)粘性泥沙的沉降與固結一、沉降絮凝沉降a)含鹽度影響含鹽度對絮凝沉降的影響第二節(jié)粘性泥沙的沉降與固結一、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=21.8°C）絮凝因子（反映絮凝強弱）絮凝因子與基本顆粒粒徑關系F與泥沙基本顆粒中值粒徑D50關系第二節(jié)粘性泥沙的沉降與固結一、沉降絮凝沉降c)水溫影響d)粒徑對沉速影響

臨界粒徑：0.01~0.03mm絮凝因子（反映絮凝強弱）絮凝因子與基本顆粒粒徑關系F與泥沙基本顆粒中值粒徑D50關系第二節(jié)粘性泥沙的沉降與固結一、沉降絮凝沉降c)水溫影響d)粒徑對沉速影響

臨界粒徑：0.01~0.03mm絮凝因子隨基本顆粒大小的變化第二節(jié)粘性泥沙的沉降與固結一、沉降絮凝沉降d)靜水絮凝沉速關系式計算與實測絮凝沉速對比圖第二節(jié)粘性泥沙的沉降與固結一、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群體沉速與體積含沙量的關系第二節(jié)粘性泥沙的沉降與固結二、固結理想化固結過程（Partheniades，1965）第二節(jié)粘性泥沙的沉降與固結二、固結固結過程是一個排水過程固結方程S=αlgt+β淤泥密度與含沙量關系深度z處含沙量與上表層含沙量關系

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，受到外部動力作用時現(xiàn)出較為復雜的變形和流動行為。主要研究方法：流變方程

A流體型淤泥B偽塑性體Cτy流動D賓漢塑性流體第三節(jié)淤泥的流變特性流體型淤泥（ρ<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（ρ=1.03~1.25g/cm3）流變方程含沙量大小決定（錢寧）二、浮泥的流變特性

三、新淤粘性土的流性特性新淤粘性土（ρ=1.25~1.60g/cm3）在水流作用下一般不會產(chǎn)生變形，沖刷懸揚為主，波浪作用下仍有運動和變形。流變關系：τ=Gγ+μγ符合牛頓定律第四節(jié)水流作用下的粘性泥沙的運動規(guī)律淤泥床面沖刷類型再懸浮?浮泥層表面沖刷；?交界面出現(xiàn)小波紋；?波紋失穩(wěn)懸揚。塑性泥沖刷?部分固結床面沖刷；?片狀沖刷。固結粘性土沖刷?完全固結沉積物；?無整體沖刷；?大底部流速；?泥層成塊揭起。一、粘性泥沙的起動和沖刷第四節(jié)水流作用下的粘性泥沙的運動規(guī)律一、粘性泥沙的起動和沖刷1、粘性泥沙起動浮泥的起動新淤粘性土的起動——楊美卿，1996第四節(jié)水流作用下的粘性泥沙的運動規(guī)律一、粘性泥沙的起動和沖刷淤泥質(zhì)運動摩阻流速與密實程度的關系——密尼爾第四節(jié)水流作用下的粘性泥沙的運動規(guī)律一、粘性泥沙的起動和沖刷淤泥質(zhì)起動摩阻流速與賓漢極限切應力的關系τB<1.5N/m2τB>1.5N/m2早期淤泥新淤淤泥臨界沖刷切應力和含沙量關系：第四節(jié)水流作用下的粘性泥沙的運動規(guī)律一、粘性泥沙的起動和沖刷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第四節(jié)水流作用下的粘性泥沙的運動規(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：τb≥τcd，你是不發(fā)生淤積；τb<τcd時，所有泥沙最終沉積非均勻泥沙淤積率：第四節(jié)水流作用下的粘性泥沙的運動規(guī)律三、粘性泥沙的輸送1、懸沙輸送三維二維海床變形計算

2、浮泥流浮泥在自重作用下的流動水流作用下的浮泥動第五節(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?，底部泥床波動，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，波高衰減相當大第五節(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淤泥懸揚只有在很強的波浪作用下，浮泥才會產(chǎn)生懸揚；淤泥主要以懸揚形式運動四、波浪作用下泥床的流動化淤泥的流動化：波浪作用下，原來不具有流動性的底床沉積淤泥變?yōu)榭梢噪S波浪和水流運動的浮泥。機理解釋：波浪作用引起泥床內(nèi)部孔隙水壓增大，或內(nèi)部應力較大破壞淤泥內(nèi)部網(wǎng)狀結構，有效應力降低，流動性增強第六節(jié)港池和航道的回淤計算一、淤泥質(zhì)海岸平均含沙量的估算1、淤泥質(zhì)淺灘水域的主要動力風吹流波動水流潮流2、風、浪和潮流作用下的平均含沙量第六節(jié)港池和航道的回淤計算二、淤泥質(zhì)淺灘上航道淤積計算淤泥質(zhì)淺灘海域在風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、