第七章淤泥質(zhì)海岸的泥沙運(yùn)動(dòng)及其岸灘演變

§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)》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)：岸線平直；岸灘坡度極為平緩（1/500~1/2000）粘土顆?；瘜W(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)顆粒泥沙的礦物種類及性質(zhì)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及性質(zhì)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)顆粒周圍形成的一個(gè)水膜決定厚度：顆粒礦物成分、水化學(xué)性質(zhì)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)力弱或水域流速小：形成底部高濃度的浮泥層；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)段含沙量遞減第二節(jié)粘性泥沙的沉降與固結(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=21.8°C）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：0.01~0.03mm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：0.01~0.03mm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(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群體沉速與體積含沙量的關(guān)系第二節(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=αlgt+β淤泥密度與含沙量關(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Cτy流動(dòng)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(huì)產(chǎn)生變形，沖刷懸揚(yáng)為主，波浪作用下仍有運(yùn)動(dòng)和變形。流變關(guān)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(yùn)動(dòng)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(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)起動(dòng)摩阻流速與賓漢極限切應(yīng)力的關(guān)系τB<1.5N/m2τB>1.5N/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：τb≥τcd，你是不發(fā)生淤積；τb<τcd時(shí)，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(yùn)動(dòng)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(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(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(yáng)淤泥懸揚(yáng)只有在很強(qiáng)的波浪作用下，浮泥才會(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：波浪作用引起泥床內(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、