破波作用下粉沙懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)特性的研究.pdf

1、粉沙質(zhì)海岸泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律與沙質(zhì)、淤泥質(zhì)海岸有很大不同。在小風(fēng)浪作用下,泥沙運(yùn)動(dòng)微弱,在大風(fēng)浪作用下泥沙運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,形成底部高濃度含沙層,水體含沙量急劇增大,并常引起航道的驟淤。研究大風(fēng)浪作用下懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)對于揭示粉沙質(zhì)泥沙運(yùn)動(dòng)機(jī)理、預(yù)測航道淤積等有重大意義。本文通過波浪作用下粉沙質(zhì)海岸粉沙懸移質(zhì)試驗(yàn),研究了波浪未破碎及破碎作用下粉沙在水槽中的運(yùn)動(dòng)特性,主要內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 (1)利用黃驊港粉沙進(jìn)行動(dòng)床水槽試驗(yàn),測量了沿水槽縱向流

2、速、波高及含沙量的變化,包括波浪未破碎和破碎兩種情況；
　　 (2)比較了有限水深條件下波浪未破碎時(shí)底摩阻能量損耗和紊動(dòng)能量損耗,認(rèn)為兩者相當(dāng),不能忽略紊動(dòng)能量損耗對波高的影響,同時(shí)考慮波浪破碎引起的能量損耗,推算波高沿水槽縱向的變化,與實(shí)測值吻合較好；
　　 (3)分析了泥沙懸浮的能量來源,并基于能量平衡原理,研究了波浪未破碎及破碎情況下斷面平均含沙量。結(jié)果表明:斷面平均含沙量在破波前沿水槽縱向逐漸增大,并在破波點(diǎn)附近

3、達(dá)到最大,破浪破碎后沿程逐漸減小；
　　 (4)計(jì)算波浪未破碎及破碎情況下泥沙擴(kuò)散系數(shù),并選擇斷面上含沙量等于斷面平均含沙量的點(diǎn)作為參考點(diǎn),推求懸沙濃度沿垂線分布。根據(jù)計(jì)算,波浪未破碎時(shí),參考點(diǎn)位于距底面0.3倍水深處；波浪破碎后,參考點(diǎn)位于距底面0.65倍水深處。波浪破碎前,上下層水體含沙量分布梯度較大,底部存在高濃度含沙層；波浪破碎后,破碎導(dǎo)致強(qiáng)烈的混摻作用使上下層濃度趨于均勻,底部高濃度含沙層消失；
　　 (5)分

4、析了粉沙特有的底部高濃度含沙層,對其高度及上邊界濃度進(jìn)行了探討。根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測底部高濃度含沙層形成的現(xiàn)象,認(rèn)為底部高濃度含沙層高度與泥沙交換系數(shù)呈正比,以推算出的高度插值計(jì)算高濃度層上邊界含沙量基本維持在5kg/m3。高濃度層上邊界含沙量可用來區(qū)分底部高濃度含沙層與上部水體,對于進(jìn)一步研究底部高濃度含沙層有一定的意義。
　　 (6)收集黃驊港現(xiàn)場實(shí)測資料,對本文提出的公式進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,計(jì)算值與實(shí)測值吻合較好,能夠預(yù)測粉沙質(zhì)海