沙质海岸岸滩演变优制材料

1、第八章沙质岸滩演变1行业材料8. 本章总纲 概述 8.1 海岸剖面形态(横向) 8.2 海岸平面形态(纵向) 8.3 海岸变形计算2行业材料岸滩演变概述风、浪、潮、流及其他因素综合作用岸滩剖面变化长期演变短期演变(季节性)泥沙纵向运动泥沙横向运动岸线蚀退淤长港口及海工建筑物的安全与使用3行业材料第一节 海岸剖面形态(横向)4行业材料海岸剖面形态(横向)一海滩剖面分类二海岸平衡剖面三海岸坡度四建筑物前的海岸剖面变形(“建筑物引起的岸线长期变形”)5行业材料海滩剖面的变化规律 泥沙和风浪流潮条件不断变化，海滩剖面也处于动态平衡过程中6行业材料沙质海滩的动态变化风暴剖面(沙坝剖面):风暴盛行期，海滩

2、上部被侵蚀，泥沙被搬运到离岸区堆积形成沙坝沙坝的形成使得破波点向海侧移动，滩面和岸基受到的冲击力减弱，逐渐平衡。近岸区坡度变缓常浪剖面(滩肩剖面):海面相对平静时期，波浪相对较小，淤积在离岸区的泥沙逐渐被波浪推移到近岸区，形成滩肩。近岸区坡度变陡图8-27行业材料沙质海滩的重要构造滩肩:常浪期,上涌水流将泥沙向岸推移堆积形成(推移质向岸)沙坝:风暴期,卷破波向下冲击形成深槽,海侧形成沙坝(悬移质向海)强弩之末，不能入鲁缟；冲风之衰，不能起毛羽 8行业材料海滩剖面形态转化的判数dean,1973(8-1)00000.850.85hdthdt室内实验滩肩型剖面沙坝型剖面00002.52.5hdth

3、dt天然海滩0sh泥沙沉降一个波高的距离所需的时间( )和波浪周期的比值。比值较大时，泥沙被波浪掀起悬浮后，需较长时间才能回到底部，悬沙将随着波浪离岸轨迹速度的作用而向海悬移；比值较小时，泥沙被波浪掀起悬浮后，很快就能回到底部，泥沙将随着波浪向岸轨迹速度的作用而向岸推移 主要取决于波陡和海滩上的泥沙粒径9行业材料海滩剖面形态转化的判数hattori,kawamata,19800000.520.52tantantan0.52hththt中性，平衡剖面向岸输沙(淤积型海滩)离岸输沙(侵蚀型海滩)(8-6)10行业材料 0.670.270000.670.270000.670.27000tantant

4、an484hdllhdllhdll8 室内试验 18 天然海滩室内试或或验室内试验q2:泥沙堆积，岸线前进堆积性海岸 q1侵蚀性海岸 q1=q2:输沙平衡，不冲不淤平衡海岸 静态平衡: q1g=q2g=0，无沿岸输沙 no.1动态平衡: q1g=q2g0, q1n=q2n=0 no.2动态平衡: q1n=q2n 0下标g表示总输沙率=|出|+|进|，下标n表示净输沙率=|进-出| 图8-1126行业材料二、沙质海岸平衡岸线的形状 长时期一定规律(?)的海岸动力作用(浪、流、潮) 无外部泥沙来源(如河流来沙) 动态平衡岸线 (1)沿岸输沙率处处相等(q1g=q2g=0，静态平衡； q1n=q2n

5、0，第二种动态平衡) (2)岸线形状不变但可以平行前进或后退(q1n=q2n0，第二种动态平衡) (3)离岸岛屿区的平衡岸线(q1n=q2n0，第二种动态平衡)27行业材料(1)沿岸输沙率处处为零(q1g=q2g=0，静态平衡)湾头滩(pocket beach):海滩两端为岬角限制，没有或极少外部泥沙输入，受长期固定波向波浪作用，q1g=q2g=0，静态平衡(岸线与波峰线平行，破 波 角 = 0 沿 岸 输 沙 率ql=07-138)28行业材料岬湾海岸 上游无泥沙供应：两端受到不易侵蚀的岬角保护，当波浪斜向入射时，左边受到岬角掩护，波浪绕射(影响何处？)和折射(影响何处)后波峰线改变方向，冲

6、击岸线使得其形成接近于等角螺线的形状。右边不受岬角保护，岸线将趋向平行于波峰线(q1g=q2g=0，静态平衡)1expcotiirr图8-13图8-14(1)沿岸输沙率处处为零(q1g=q2g=0，静态平衡)29行业材料(1)沿岸输沙率处处相等(q1n=q2n0，第二种动态平衡)岬湾海岸 上游有泥沙供应：长期演变后，岬湾将与主浪向破波波峰线形成一定的夹角，使得海湾内各断面的沿岸输沙率与岬湾上游的来沙量相等(q1n=q2n0，第二种动态平衡)30行业材料极限平衡岬湾海滩如果上游来沙量减少，岬湾曲线形态的演变？(岬湾下游海湾受冲刷侵蚀后退，岬湾曲线内凹加深，下游滩线与入射波波峰线夹角变小)如果上游

7、来沙量枯竭，岬湾曲线形态的演变？(岬湾内岸滩的冲蚀、后退、内凹将进一步发展，但在长时间侵蚀后将形成极限静态平衡状态)极限平衡-人工岬湾31行业材料直线海岸 q1n=q2n0，第二种动态平衡(任意断面上都有净输沙，但沿岸输沙率处处相等)32行业材料不在海湾深处的湾头滩受不同波向波浪作用，q1g=q2g0, q1n=q2n=0，第一种动态平衡(海岸段内部泥沙动态重分配，使波峰线与岸线平行)w1w2w1w2w1w233行业材料(2)岸线形状不变但可以平行前进或后退(q1n=q2n0，第二种动态平衡) 河流供沙海岸：为了形成沿岸输沙率的梯度，河口处泥沙将堆积，岸线平行推移，由于波向线与岸线法线间的夹角

8、由河口向两侧逐渐减小，因此形成了沿岸输沙率由河口向两侧逐渐减小的梯度，使得泥沙在波浪作用下能向两侧输出(q1n=q2n0，第二种动态平衡)coldqdlnst图8-2534行业材料锦州笔架山岛锦州笔架山岛连岛沙洲连岛沙洲：波浪遇岛屿发生折射、绕射，造成沿岸波高不等，产生由两侧向中心的沿岸流，且岛后波影区波能减弱，输沙能力降低，泥沙沉积(3)离岸岛屿区的平衡岸线(q1n=q2n0，第二种动态平衡)图8-19沙嘴和连岛沙堤形成的经验判别式(砂村,1987)35行业材料海工建筑物与岸滩演变静态平衡海岸 横向输沙主导，海工建筑物将引起局部冲刷(？)动态平衡海岸 沿岸输沙主导，海工建筑物将引起岸线变形(

9、？)傲慢与偏见greed and ignorance has disturbed many dune-beach systems36行业材料一、海工建筑物前的局部冲刷(p195)i. 建筑物位于岸线附近，冲刷坑很快被重新淤满ii. 建筑物位于岸线陆侧，不会重新回淤iii. 建筑物位于破波点和岸线之间时，开始冲刷很快，以后逐渐变慢(反射波的回流可能使泥沙向海输移，引起严重冲刷)iv.建筑物前水深较大，形成立波，冲刷坑逐渐发展不回淤37行业材料无护底直立堤前冲刷形态 直立堤如位于破波点外的深水中，堤前将形成立波，离岸方向的海床将受到立波冲刷： 相对细沙型：悬移质，立波节点处床面形成冲刷坑，腹点处产

10、生淤积 相对粗沙型：推移质，立波节点与腹点之间的床面形成冲刷坑，节点处产生淤积相对细沙型 相对粗沙型 38行业材料护底的设置长度限于堤前l/2以内 相对细沙型： l=(l/4+l/8)=0.375ll=(l/4+l/8)=0.375l 相对粗沙型： l=0.6l=0.6(l/4)=0.150l(l/4)=0.150l39行业材料斜坡堤前冲刷形态部分立波系统 斜坡堤如位于破波点外的深水中，堤前将形成部分立波，离岸方向的海床将受到立波冲刷： 相对细沙型：节点冲刷，腹点淤积 相对粗沙型：节点与腹点之间冲刷，节点淤积 过渡型：冲刷坑和淤积位置偏离节点和腹点40行业材料二、海工建筑物与岸线变形(p203

11、)突堤人工挖槽离岸堤41行业材料突堤例：印度马德拉斯港n净输沙方向新航道向北大于向南输沙，原设计是修建北突堤和南突堤，港口航道和口门向东，但南突堤南侧淤积，形成新陆地，北突堤北侧岸线冲蚀，日久天长，沧海桑田就导致南侧淤积的泥沙逐渐越过南突堤向港内淤积，最终不得不将港口航道和口门改为向北 42行业材料修导堤维护航道水深例:美国pierce港沿岸净输沙率接近零，双向沿岸输沙率大致相等，潮汐通道建后使得原输沙通道被断，导堤左侧和右侧淤积，左右侧远处岸线侵蚀严重 43行业材料岛堤例：美国圣莫妮卡港岸线变形自北向南净输沙，岛堤后形成波影区，波影区内的波浪减弱，沿岸输沙强度降低，形成连岛沙堤 44行业材料接岸堤例：美国圣巴巴拉港防波堤上游沿岸输沙淤积，岸线外移；下游泥沙供应不足，岸线退蚀。结果造成泥沙绕过防波堤形成沙嘴45行业材料港口选址中如何考虑岸线变形？ 尽量避免在开敞性沿岸输沙海岸建港 如不得不建，必须注意两点： 上游侧：预留备淤容量 下游侧：防护冲刷侵蚀46行业材料第三节 海岸变形的计算47行业材料岸滩演变的一线模型48行业材料岸线变形与沿岸输沙49行业材料一线模型理论解坐标系50行业材料一线模型的数值计算方法51行业材料一线模型数值计算步骤 确定岸线的初始位置 根据波浪资料，