海洋学 第10章 泥沙运动.doc

第十章 泥沙运动101 海岸泥沙运动 一.海岸泥沙的分类与运移形态1.按泥沙颗粒大小分级名称粘土软泥粉土砂砾石卵石漂石块石粒径(mm)0.0050.005-0.010.01-0.050.05-2.02.0-2020-10010010001000表101 泥沙颗粒的分级2.按泥沙运移形态分类 悬移质泥沙 在动水中泥沙颗粒处于悬浮状态 半悬移质泥沙 泥沙沿底部向前移动。 推移质泥沙 受水流的推动而滚动或滑动。 流移质泥沙 流动性很大，与液体一样，不能停留在坡面上，称之为流移质。 二、海浪浅水变形1. 平均水位以上半波振幅增加2. 水质点向岸最大流速增加3. 波峰历时减少（水质点向岸流的时间减少）4. 波谷历时增加（水质点离岸流的时间增加）5. 产生海底回流 三、沙粒的横向运动和纵向运动 1. 海底水质点的流速变化水质点流速随水深变浅的变化特征：(1)向岸最大流速比向海最大流速快；(2)向海流动时间相对较长；原因：随水深变浅，波结构发生变化，波峰形状变瘦，波峰历时小于波谷历时。 2. 泥沙横向运动v2是泥沙悬浮流速（1）运动分析 ac时间内将向岸移动 df时间内将向海移动 defabc，泥沙向海迁移defabc，泥沙向岸移动abc=def，泥沙在原地振荡 中和线 泥沙原地振荡水深点的连线（2）形成平衡剖面 中和线处形成凹沟，淘深海底； 凹沟以上发生淤积，坡度变缓； 凹沟以下发生淤积，坡度变陡； 最终形成平衡剖面。3.泥沙的纵向运动（1）在非平衡剖面上 （2）在岸边（3）泥沙的纵向运动图中：TF：波浪在浅滩上的传播路程PF:波浪的能量，与TF成反比 b:比例系数 使泥沙产生纵向运动的能量 对微分求其极值 令 有 即： 时，泥沙纵向运动的距离最大。（4）泥沙最大纵向运动速度与浅滩坡度的关系经过研究认为：浅滩坡度为0.100.01时，值约为3545。 坡度为0.023时，=45 （5）纵向运动与岸线平直度的关系 岸线是直线，泥沙纵向运动不变； 凹进的海岸，流速减小泥沙淤积； 凸出的海岸，受到冲刷；102 海洋平台基础的底部淘刷 一、沙粒运动的几个阶段 a.层流,颗粒静止； b.流速紊流，个别颗粒发生周期性震动； c.流速紊流泥沙颗粒与底部失去接触，发生前后移动 二、海底最大流速公式 n=1.38；H-波高；h-水深；-波长； -海底的最大流速。三、启动流速公式 0.2mm时， -组成床面泥沙的最大隙比-启动时床面泥沙隙比-泥沙密度-水的密度-平均直径四、应用举例 一个独腿的海洋石油平台，在水深 D21m的海域坐底作业，试计算建筑物的基础附近，海底泥沙d0.01mm的起动流速。如遇五十年一遇的设计风暴( H9m； 135m；T10s)试计算波浪冲刷作用的最大深度。解： =0.2450.222lgd=0.689 如=1.7 ,=0.63 则 =0.059 利用启动流速公式 ms即当波浪底速达到0.72ms时，底部泥沙开始冲刷。利用最大流速公式 h=52.75（m）五、防止海洋平台基础的底部淘刷的方法1. 用覆盖物来保护原来的海底在基础周围投放石子在基础周围投放装满