淤泥质海岸波生流动力机制及三维模拟研究

淤泥质海岸底坡极为平缓,波浪传播时浅水变形与破碎均不显著,且粘性床面可使波能向岸持续耗散,波浪传播特性的不同使其催生的波生流态与沙质海岸具有明显差异,但当前对其机理缺乏深入探讨.采用基于过程的波生流三维计算模式,以连云港海区为例,对波生流运动规律进行了模拟与分析.研究结果显示淤泥质缓坡海岸波生流影响范围较远,可延伸至深水区,但与沙质海岸相比,其流速不高、底部离岸流不明显.在波浪垂向紊动掺混作用下,垂向流速梯度随波高增大而变得均匀.波生流影响程度随入射波高增大而增大,在大浪条件下,波生流的贡献已与潮流达到相近权重.     

破碎波作用下粉沙悬移质浓度垂向分布的实验研究

通过水槽实验对破碎波作用下驴驹河粉沙和黄骅粉沙悬沙浓度的沿程分布和垂向分布进行了研究,并对实验现象进行了初步分析。实验中发现:在波浪破碎前近底有高浓度含沙水体层,而在波浪破碎后高浓度含沙水体层消失;断面平均悬沙浓度在破碎点附近达到最大,在破碎点前,断面平均悬沙浓度沿程增大,而在破碎点后,断面平均悬沙浓度沿程减小;在波浪破碎前附近,上层水体紊动较强,从而悬起比平坡情况下更多的泥沙,使悬沙浓度不但在下层水体高,而且在上层水体也较高,因此在计算泥沙输移时,应对此更加注重。     

大风浪期间淤泥质海岸实测含沙量影响因素研究

水体含沙量是计算淤泥质航道泥沙淤积强度的一个重要参数。依据三场大风浪期间的含沙量、潮流速、流向、波高和波向等实测资料,分析了含沙量与动力条件随时间的变化过程。结果表明大风浪过程中的含沙量垂线分布与正常天气下的有着本质区别,采用挟沙力公式计算的挟沙力均值可以用来代表风浪期间的平均含沙量,但难以反映含沙量的实际变化过程。含沙量除受波高、流速影响外,还在很大程度上受流向与波浪传播方向的夹角的影响,以及床面泥沙特性的影响。床面泥沙特性在风浪过程中不断变化造成了仅考虑动力条件的挟沙力与实际含沙量的较大差别。     

破碎波作用下单桩基础局部冲刷试验研究

破碎波在近岸地区会引起剧烈的泥沙运动,导致破碎带内单桩基础发生局部冲刷,严重威胁单桩基础结构稳定性。该文在波浪水槽中采用中值粒径0.32mm的原型沙铺设平床沙坑,开展破碎波单桩冲刷试验,规则波经过坡度1:20的斜坡后,浅化破碎在矩形沙坑区域,分析桩基和破碎点的间距与波长之比α对单桩基础最大局部冲刷深度S_max及冲刷形态的影响。研究结果表明：破碎波翻卷产生湍流以及流动的纵向发展是引起冲刷的重要因素,使得相对距离α与最大冲刷深度S_max密切相关;沙床在破碎波作用下形成沙坝和滩槽结构,持续影响单桩局部冲刷的演变过程,当相对距离α=0.35～0.55时,由桩基引起的净冲刷最为显著,同时在滩槽地形叠加下,桩周的最大局部冲刷深度可达0.5倍桩径。     

规则波与淤泥质底床的相互作用——波浪衰减

本文基于天津新港淤泥的实测流变数据，提出了一种简化的非线性本构关系，将此流变关系应用于波浪在淤泥质海床上传播时的多层模型，讨论了波浪的衰减特性，理论计算结果与水槽实验测量数据相比有良好的一致性．     

小浪底水库异重流垂线流速和含沙量分布研究

对小浪底水库异重流断面流速和含沙量垂线分布进行了研究,结果表明:异重流断面垂线最大流速点下的流速分布符合指数分布,最大流速点上部流速分布可按照高斯正态分布计算,含沙量垂线分布符合常数为最大含沙量的抛物线分布。据此结果导出了异重流垂线流速分布公式和含沙量垂线分布公式,可以较好地模拟小浪底水库异重流断面流速和含沙量的垂线变化规律。     

波、流作用下粘性淤泥的起动试验研究

结合浙江苍南电厂工程要求,在拟建航道处的试挖槽附近取样,对粘性淤泥的起动进行了室内水槽试验。起动试验资料表明,在底床泥沙湿容重相同时,波流共同作用下或纯波浪作用下淤泥的起动流速明显小于纯水流作用下淤泥的起动流速,且起动流速随底床泥沙湿容重的增大而增大。     

多向聚焦破碎波的实验研究

该文采用两种不同频谱形式(等波陡和等波幅)、不同水深,通过波浪聚焦的方法在水池中产生多向聚焦波和破碎波,实验研究了破碎波的波面特性、破碎波的破碎指标及传播过程中的频谱变化,结果表明频谱形式、水深及方向分布对破碎波浪特性有明显的影响;波浪传播过程中频谱高频部分有明显的变化;波浪破碎过程中的能量损失主要来自波浪频谱高频部分。     

不规则破碎波作用下堤前沙质海床冲刷形态研究

针对实际海湾是随机的情况。本文首次研究了不规则破碎波作用下直立堤前沙质海床的冲刷。通过水槽试验，揭示了不同水溶，不同波谱，不同粒径和不同海床坡订情况下堤前沙质海床的冲淤形态。     

不平衡输沙含沙量垂线分布公式研究

不平衡输沙过程伴随着含沙量垂线分布的调整,韩其为较早提出了不平衡输沙含沙量垂线分布公式,但由于引入了三个未知参数,使公式的应用受到较大限制。通过数学变换简化了其公式,使未知参数由三个减少为两个,并探讨了所得公式的适用范围,含沙量均匀分布的条件,各因素对含沙量垂线分布曲线形态的影响。提出了检验不平衡输沙含沙量垂线分布公式合理性的方法,分别从定性和定量两个角度进行了检验。     

淤泥质海岸泥沙运动形式及近岸缓坡成因研究

针对淤泥质海岸泥沙运动形式和淤泥质海岸近岸缓坡地形的形成原因两个基本问题,通过对比分析浮泥与悬移质运动特征的差异,得到了"在泥沙沉积过程中,浮泥的整体性运动可表述为淤泥质海岸的推移运动"的结论;进而,建立浮泥平衡坡度理论模型并进行计算。研究表明:小容重浮泥的平衡坡度与淤泥质海岸实际坡度吻合较好,浮泥是淤泥质海岸近岸缓坡地形形成的重要因素之一。     

波浪作用下软泥床面的粘性泥沙悬扬

本文考虑波浪与软泥床面相互作用，建立了计算软泥床面上波浪剪应力的理论模型.计算结果表明，床面运动对波浪床面剪应力的影响很大.对波浪作用下粘性泥沙悬扬进行了实验研究，得到了不同密度泥床粘性泥沙悬扬的临界剪切力与泥沙流变参数的关系，并与水流作用下粘性泥沙悬扬的结果进行了比较。     

粉沙淤泥质海岸的航道淤积

简要概述了引起近岸浅水海域航道泥沙淤积的3个因素。回顾了淤泥质海岸航道淤积厚度的计算方法，其中，特别对破波与非破波产生的含沙量作出的比较表明，它们之间的差别非常之大，但只要考虑了破波和正常波的不同水动力特性、粉沙淤泥质泥沙与淤泥质泥沙之间的不同运动特性，则淤泥质海岸航道的淤积计算方法，就可以用于粉沙淤泥质海岸。结合我国渤海湾粉沙淤泥质海岸的某外航道进行了骤淤计算，其结果与实际情况一致。     

波浪作用下悬沙浓度垂线分布的研究

根据波浪作用下的泥沙悬浮机理,即影响泥沙悬浮的主要因素从近床面的紊动扩散逐渐过渡到自由表面的波动水质点周期运动,提出了全水深悬沙扩散系数的表达式,建立了悬沙垂向时均浓度分布的显式解析模型,并进一步讨论了参考含沙量和床面摩阻系数的合理取值。计算值与测量值的比较表明,该浓度分布模型与不同尺度的水槽实验数据吻合较好。     

淤泥质底床上沉入式大圆筒施工期在波浪作用下稳定性的实验研究

本文对淤泥海床上的沉入式大圆筒结构施工期(即大圆筒已沉放到位，但筒内尚未填筑填料)在波浪作用下的稳定性进行了实验研究。研究中采用了系列模型延伸法，进行了3组不同尺度的大圆筒模型和3种不同重度的淤泥底质的系列试验。研究中将大圆筒顶部的水平位移达到4‰床面以上圆筒高度，确定为临界稳定状态，对应的波浪条件为临界稳定条件。通过实验时开敞水域中的单个大圆筒以及靠海岸的双筒并列等情况分别提出了稳定状态判断指标。     

破碎波作用下床面形态研究及泥沙受力分析

破碎带水体强烈紊动对床面形态影响甚大,基于波浪水槽试验对沙质斜坡上破碎带床面形态以及泥沙受力进行研究。分析床面形态发现,同一断面处沙纹沙坝的形态与波浪形态基本一致,波高和周期决定沙纹沙坝的尺寸,波高越大,沙纹沙坝越高;周期越长,沙纹沙坝越长。通过对波浪破碎区的近底流速及砂床内孔隙水压力进行测量,将计算得到的表层上举力与超静孔隙水压力进行对比分析,发现其上举力与床面超静孔隙水压力大小相同。同时观察波浪破碎带床面高程,进一步研究上举力与超静孔隙水压力与床面高程的关系,发现表层上举力随着床面高程增加而变大,随着床面高程的降低而减小,而超静孔隙水压力与床面高程之间的关系则相反。     

论悬移质含沙量沿垂线的分布

按扩散理论、二相流理论、湍流猝发理论和随机理论对悬移质含沙量沿垂线分布的近期研究成果进行了分析、归纳和总结.得到了一个与张红武分布公式等价，但更简单，应用更方便的结果，给出了应用实例.推导了基于二相流理论、湍流猝发理论和随机理论的悬移质垂线分布的解析公式.     

黄河河口海岸近岸带水体含量的横向分布

基于波浪掀沙和流输沙的物理图形，本文根据能量平衡方法和扩散理论分别推导得出了破波区内外含沙量的横向分布表达式，研究结果表明，破波区内趋近岸线的含沙量并不为零，与实测资料相吻合，采用泥沙扩散议程计算破滤区外的含沙量的横向分布，弥补了Fick扩散模型不考虑泥沙沉速的不合理性。