第5章-沙质海岸的泥沙运动(2版).pptVIP

第五章 沙质海岸的泥沙运动 5. 本章总纲 5.1 概述 波浪作用下的泥沙起动 5.2 波浪作用下的推移质运动 5.3 波浪作用下的悬移质运动 5.4 波流共同作用下的泥沙运动 5.5 近岸区泥沙运动特点 5.1 概述 1～4章：波浪、近岸流、潮波 本章(5)：沙质海岸泥沙运动（无粘性泥沙） 第六章：沙质岸滩演变 第七章：淤泥质海岸泥沙运动（粘性泥沙） (1)海岸泥沙的来源 泥沙：岩石的物理和化学风化作用形成的碎屑物 入海河流挟沙 海岸受冲刷侵蚀 海洋生物残骸碎 其它…… (2)波浪水流对泥沙的作用 输移、磨蚀、分选 (3)海岸泥沙的运动方式 推移、悬移 推移质：粒径相对较粗的泥沙颗粒，沿床面滚动、滑动或作短暂的跃移，运动速度小于流体运动速度 悬移质：粒径相对较细的泥沙颗粒，由于紊动作用悬浮于水中，以相同速度与水体一起运动 (4)运动形式随水流强度的变化 接触质：泥沙颗粒始终与床面接触，沿床面滑动和滚动，数量较少 跃移质：泥沙颗粒短时间跃离床面，前进一段距离后落回床面-推移质运动的主要形式 层移质：泥沙颗粒成层移动或滚动 悬移质：水流中紊动较强，充满了大小不同的漩涡，漩涡尺寸大于泥沙粒径，漩涡向上分速大于泥沙沉速，泥沙颗粒长时间悬浮于水流中前进，不与床面接触 (5)泥沙运动方式的判别 颗粒大小相同：流速较低时，以推移方式运动；流速较大时，以悬移方式运动，介于两者之间以跃移为主 颗粒大小不同：较粗颗粒以推移为主，较细颗粒以悬移为主 (6)沙质海岸泥沙横向运动变化 深水到浅水，近底水质点流速增大，泥沙起动，作推移质运动 形成沙纹，附近泥沙悬浮 接近破波点，近底水质点流速趋近最大，沙纹消失，泥沙层移运动 波浪破碎后，近底水质点流速减小，但破碎引起的紊动使泥沙大量悬浮(紊动、沙纹、沿岸流输沙) 上爬带，上下冲水流使泥沙层移运动 (7)泥沙运动的主要影响因素 波浪：往复的周期运动，泥沙往复摆动，净位移很小，主要起掀沙作用 水流：近岸流、潮流、风吹流，单向运动，主要起输沙作用 水位：主要对波浪和流的运动特性产生影响，间接影响泥沙运动（如破波带内外的增减水） (8)泥沙运动研究的工程应用 请记下待做的习题 习题5.1 天津城建学院用纸，注明班级、学号、姓名(完整步骤) 下一次周一课前，各班学习委员收齐后上交 5.2 波浪作用下的推移质运动 5.2.1 波浪作用下的泥沙起动判断 5.2.2 推移质输沙率的计算 5.2.1 波浪作用下的泥沙起动 不动—起动—沙纹—层移 泥沙起动的标准 少量动：一些突出于床面的颗粒开始运动(临界起动) 普遍动：床面上所有泥沙都开始运动 “少量动”-泥沙起动判别标准(推移质) 泥沙起动的研究方法 Bagnold(拜格诺): 将实验水槽底板设计成往复运动而水体不动的特殊装置来研究 Hallermier:参考单向稳定水流的希尔兹曲线，在波浪水槽中研究 康德拉耶夫斯基：基于波浪作用下的沙粒受力状态推算泥沙起动与波浪要素之间的关系√ 无限长水平床面上单沙粒的起动受力分析 无粘性泥沙的起动临界条件 水流作用力泥沙颗粒抵抗运动的力 无限长水平床面上单沙粒的起动受力分析 水流拖曳力(水平) 无限长水平床面上单沙粒的起动受力分析 惯性力(水平)：F=ma 无限长水平床面上单沙粒的起动受力分析 升力(竖向) 无限长水平床面上单沙粒的起动受力分析 重力(竖向，浮重) 无限长水平床面上单沙粒的起动受力分析 水流拖曳力与惯性力的相对大小 单沙粒起动受力分析 单沙粒起动受力分析 泥沙活动参数临界值 泥沙活动参数临界值 另一泥沙起动判数 希尔兹参数 无因次床面剪切力 底部剪切力≥泥沙稳定力 临界希尔兹参数 泥沙起动之判断算例 5.2.2 推移质特殊现象-沙纹 随着水深变浅，床面附近水质点流速增大，泥沙起动形成波纹，当床面附近的水质点流速达到一定程度时，发生层移运动（平整-沙纹-平整） 沙纹的发展 沙纹的形成 近底层水流不稳定性的产物（？No one know） 沙纹的维持 沙纹顶部的流动分离使得沙纹顶峰背后（背流坡）形成漩涡，漩涡水流产生向上的剪切应力，维持沙纹的形态 沙纹的消失 水流速度足够大时，水流对迎浪坡的冲刷力漩涡对背流坡的维持力 稳定流沙纹和波导沙纹比较 稳定流沙纹和波导沙纹比较 沙纹尺度 沙纹尺度 沙纹尺度 沙纹尺度 沙纹对水流和泥沙运动的影响 近底水流：沙粒阻力+沙纹阻力，底床粗糙度 泥沙运动： 5.2.3 推移质输沙率的计算 稳定流输沙率：无因次输沙率Φ=Φ(ψ,t ), p105 5.2.3 推移质输沙率的计算 振荡流输沙率（波浪）：从单向稳定流输沙率公式经修正得到 简单波浪是周期往复运动，一个周期内正反两方向的输沙量相等，净输沙为零 因此用半周期平均输