海岸动力学实验指示书.doc

高等学校实验教材 《海岸动力学》实验指示书 重庆交通大学河海学院 二00六年十二月 目 录 前 言 1 实验一 波浪三要素测试实验 2 实验二 波浪传质速度实验 7 实验三 波浪传播浅水变形实验 10 实验四 波浪作用下的泥沙运动实验 14 实验五 不规则波谱分析实验 18 实验六 岸滩演变演示实验 21 实验七 波浪与水流相互作用特性实验 24 参考文献 28  前 言 本《海岸动力学》实验教材适用于港口、航道及海岸工程专业本科生、研究生使用，也可供相关专业科研试验参考。所列实验项目基本上概括了海岸动力学的主要内容。本教材着重介绍了波浪要素、波浪的传质速度、波浪传播浅水变形和不规则波产生的过程、现象和量测方法，以及波浪斜向入射破碎后引起沙质岸滩演变、波浪作用下泥沙运动规律、波浪与水流相互作用特性等，同时，对仪器设备使用和测量技术以及成果整理分析也作了较详细的叙述，力求通过上述实验锻炼学生的实验技能,使学生掌握实验内容、实验的基本方法、量测技术以及实验资料整理和分析问题的能力，提高学生的动手能力，培养学生的综合实验能力，为学生从事本学科试验研究工作奠定基础。 重庆交通大学河海学院 二00六年十二月 实验一 波浪三要素测试实验 1. 实验目的 周期、波高、波长是波浪的三要素。本实验是要求学生知道在实验室如何来测定这三要素以及影响波高、波长的其它因素．采用弥散方程计算其理论值,并与实验值相比较。波要素测量是一切波浪实验的基础，必须要求学生切实学会这些测量。 2. 实验内容 (1) 波高仪的使用和率定 (2) 记录仪的使用 (3) 波周期T(秒)的测定 (4) 波高(米)的测量 (5) 波长(米)的测量 3. 设备 (1) 秒表一只 (2) 记录仪一台 (3) 波高仪二套 (4) 米尺一根 (5) 记录纸若干 (6) 计算器 4. 实验准备工作 (1)初次进行波浪实验,主意听取实验教师的课堂讲解； (2)细心熟悉各种不同类型实验仪器的使用方法； (3)将水槽充水，水深约40～50厘米左右； (4)调整造波机，使造出的波浪稳定，有光滑的波面。 5. 注意事项 (1) 注意用电安全和保护自己； (2) 各种仪器、设备的电源开关不能反复开关或按压，以免造成损坏； (3) 波浪周期应从大到小，调整臂应从小到大。以免损坏调速电机和造波机； (4) 调整臂调整时应停机进行； (5) 调整臂为旋转部件，请学生注意安全。 6. 试验步骤 6.1 波周期T的测定 (1).秒表测量 调整造波机的推板往复运动的周期。测量连续数十个波所用的时间，求出每一个波的平均周期 T=△T/(N-1)。 (2).记录仪测量 首先确定记录纸走纸速度V，例如确定为每秒钟记录纸前进10毫米,然后开动造波机,待波浪稳定后(一般十个波峰过后)，开动记录纸走纸马达，至少记录十个波。例如可在记录纸上测量出N个波形所走的距离M,便可算出相应的波周期T。 表1-1 波浪周期记录表 走纸速度 V (米/秒) 波峰数 N (个) 距离 M （米） 波周期 T=M/(V·(N-1)) (秒) 6.2波高H的测定 (1)波高仪的标定 要测波高，必须先对浪高仪进行标定，即求出比例系数K。一般电阻式波高仪受温度影响较大．因此每次使用前都要标定。标定是在静水中进行的。先将浪高仪测针放入水中大约1／2．记录纸前进一点，作为零水位线，然后依次下降测针2cm，每次都前进一下记录纸，下降8～10cm后，再返回零水位处。依上法再每次上提2cm，每次都前进记录纸，直到上升8～10cm．然后在记录纸上读出最高线与最低线之差，例如为N㎝，则比例系数K为： K=8cm／N 或 K=10cm／N。 表1-2 波高仪标定记录表 波 峰 波 谷 Ki=8cm／N 入水深 记录点偏移 出水深 记录点偏移 O O 2 2 4 4 6 6 8 8 注：线性系统的K为常数，且每支传感器(或通道)均需标定, 不可互换。 (2)波高的测定 有了标定系数K，测波高就容易了。开动生波机等待波浪稳定后记录波浪，然后在记录 纸上量出波峰与波谷的和h，则可算得波高：H=K·h(cm) 表1-3 波高标定记录表 E F h=E+F H=K·h