福建省平潭岛东北部软质海崖蚀退特征研究

为了揭示软质海崖的侵蚀机制,现场利用量测方法研究了福建省平潭岛东北部软质海崖的蚀退特征、蚀退模式和影响因素,并利用自制崩解仪测试了砂土和粉质黏土的崩解速率。结果表明,软质海崖滑塌物体积、堆积距离均随海崖高度增加而增大,每次滑塌海崖蚀退距离位于0.08~1.23 m;滑塌物覆盖住崖脚后具有临时保护崖脚的作用,但由于其受到扰动较易发生再次蚀退;崖脚海蚀槽的形成对滑塌起到重要控制作用;降雨、海洋水动力、强风和人为活动是造成蚀退的四大因素;在土体抗侵蚀方面,砂土的抗侵蚀能力最弱,粉质黏土的居中,黏土的最强;现场干燥粉质黏土的崩解速率为2.4 cm/min。     

山东蓬莱西庄附近海域波浪与海岸侵蚀

本文探讨西庄附近海域的波浪状况,分析由于人工挖沙影响,使得登州浅滩的防护作用发生变化,导致近岸波浪作用增强,造成海岸侵蚀.最后讨论设计波要素的确定,为防浪护坡工程提供必要的设计依据.     

波浪溢流作用下海堤内坡高性能加筋草皮护坡防侵蚀特征研究

基于1∶1的大型水槽试验结果,分析了波浪溢流过程中位于海堤内坡的高性能加筋草皮护面的侵蚀特征。试验观察表明试验期间有一定土壤的损失,但护坡无明显的破坏;土面高度测量表明,当土壤流失发展到一定深度后,如果水动力强度变化不大,侵蚀趋于逐渐停止,这种现象称为侵蚀上限;结合试验现象对侵蚀上限进行了初步解释,并讨论了侵蚀上限达到前的侵蚀速率特征;植株密度监测表明,试验期间的草茎密度基本不变,草叶密度在开始几次试验期间持续减小,而后达到一个稳定值,这对于海堤的可持续防护有重要意义。研究成果能够为波浪溢流期间海堤内坡防御的相关研究和工程措施提供参考依据。     

一种近岸区波浪破碎模型

从波浪破碎的能量关系入手,以紊流能量方程为基础,考虑破碎区内单个波在不同破碎阶段所提供的紊动能量强度的变化过程,提出了一种波浪破碎模式.通过将这一模型引入Boussinesq方程中,初步建立了一种近岸区波浪变形数学模型,并用波浪水槽实验资料对模型模拟波高和平均水位的情况进行了初步验证,得到了良好的结果.     

波浪作用下埕岛海域海底土液化分区

根据埕岛海域表层沉积物特征,结合该区的波浪实测资料推算的波浪要素,利用动三轴实验得到研究区土体在循环荷载作用下孔隙水压力的增长与振动次数的关系,计算研究区内海底土层的液化可能性和液化所需的时间,并根据土体在不同水深情况下达到液化所需的时间对研究海域进行了液化分区。结果显示,7-8 m等深线之间的海底土体由于受到波浪破碎作用的影响,最易发生液化,液化影响深度也最深,自该海域向近岸和远海,液化可能性降低;土层埋深为2.5 m以浅时,研究区大部分区域液化可能性为高,而到埋深为4 m时土层液化可能性明显降低。     

极端海况下软质海崖大规模蚀退计算模型研究

软质海崖蚀退是一种重大海岸灾害.通过研究软质海崖大规模蚀退机制,发现蚀退包括海蚀槽发育、坡体滑动与海崖再蚀退3个阶段;建立了软质海崖蚀退计算模型,并以福建省平潭岛软质海崖为例进行了计算.现场调查得到软质海崖单次大规模蚀退量位于0.39~0.92 m之间,而采用理论计算该值位于0.67~0.90 m之间.理论计算结果与现场调查结果大部分较为接近,表明该模型能够反映海崖的滑塌机理,且计算结果较为可靠.最后基于该计算模型分别探讨了海蚀槽半径、海崖高度和土体强度与海崖稳定性的关系.     

斜向波浪作用下双层水平板式防波堤波浪荷载试验研究

In this study, systematic physical model tests were performed to investigate the wave forces on the twin-plate breakwater under irregular waves. Based on the experimental results, the effects of the relative plate width B/L,wave height Hs/D and incident angle θ0 on the wave forces were analyzed and discussed. The results showed that:(1) The envelopes of the total wave pressure were generally symmetrical along the direction of plate width under the incident angles(θ0) being 0°, 15°, 30°, 45° and 60°. In particular, the envelopes of wave pressure atθ0=30° were larger than all other cases.(2) The synchronous pressure distribution of the breakwater under oblique wave action was more complicated comparing to the normal incident waves.(3) Based on data analysis, an empirical formula was obtained to estimate the total vertical force of the twin-plate breakwater.This empirical formula can be a good reference for the design basis of engineering applications under specified wave conditions.     

波浪作用下异重流运动特性研究

本文通过水槽试验和理论分析手段对波浪作用下异重流运动特性进行了研究，应用流体运动基本方程推导了异重流在水平底面运动时的运动速度、厚度和流量表达式。结果表明，计算结果与水槽试验较一致     

风压作用下非线性极端波浪的数值模拟

本文在时域非线性数值波浪水槽中,研究了不同风速条件下极端波浪的特性。采用推板造波的方式生成非线性波浪,基于Jeffrey遮蔽理论将风压项引入自由面动力学边界条件来模拟风压作用,通过高阶边界元法和混合欧拉-拉格朗日时间步进法来求解初边值问题。通过与已发表的聚焦波群实验结果对比验证了该数值模型的准确性,并研究了风压对极端波浪的最大波高、聚焦位置的偏移和波浪谱的演变等波浪性质的影响。本文进一步在数值波浪水槽中引入均匀水流,来模拟风生流对波浪演变的影响。结果表明,风压的存在会少量增大极端波浪的最大波高,波浪的聚焦和解焦过程伴随着明显的能量传递,并且风生流进一步导致了波浪聚焦位置的偏移。     

非线性波浪作用下埋置管道上波浪力简化计算

由于浅水区波浪的非线性影响显著,浅埋管道受非线性波浪荷载的影响大,为了保证管道长期运行的稳定性,在管道设计过程中需要充分考虑由非线性波浪引起的波浪力。考虑孔隙水和海床土的压缩性,基于Biot固结理论和一阶近似椭圆余弦波理论,利用分离变量法推导了非线性波浪作用下浅水区埋置管道周围海床的渗流压力,进而给出了埋置管道上的波浪力压力解析解,并与已有的文献结果进行比较。计算结果表明,在椭圆余弦波的作用下,海底管道周围海床内的渗流压力呈正弦分布,且管道所受的波浪力随着管径的增大而增大。     

Equilibrium erosion of soft rock shores with a shallow or absent beach under increased sea level rise

A process-based numerical model was used to explore the response of soft rock shores with low volume beaches to variable rates of sea level rise. Equilibrium recession rates were simulated for ranges of wave height and period, tidal amplitude, rock strength, beach volume and rate of sea level rise. Equilibrium shore profiles were found to be steeper with higher rates of sea level rise. Beaches were represented as protective surfaces yet were found to cause no significant reduction in equilibrium recession rate when their volumes were below a critical threshold. Reduced equilibrium recession rates were found with beaches that extended sufficiently far below low tide level. The model results imply that, given several constraints, a very simple relationship exists between increased rates of sea level rise and the response of eroding composite soft rock/low volume beach shores.     

侵蚀浪条件下沉水植被对沙坝-潟湖海岸的冲淤影响研究

全球海岸生态系统正遭受气候变化及人类活动带来的威胁, 本文基于沙坝-潟湖系统海岸典型剖面形态, 通过设计实施动床波浪水槽试验, 定量研究了侵蚀浪条件下沉水植被对该系统海岸冲淤的影响。结果表明: 沉水植被明显削弱了沙坝前坡波浪破碎区前缘的波高增大幅度, 并使坝后波高衰减; 植被作用使波浪反射和透射系数减小、耗散系数增大; 侵蚀浪作用下, 沙坝坝顶冲刷较明显, 潟湖内呈淤积趋势, 海岸前丘受波浪冲刷呈陡坎形态。植被影响下沙坝和前丘区域最大侵蚀厚度均减小; 植被可减少沙坝净侵蚀量、潟湖内淤积量及离岸输沙量, 对海岸前丘有较好的保护作用。     

A criterion for the automatic identification of multimodal sea wave spectra

A simple and efficient procedure to automatically distinguish between uni-modal and multi-modal scalar spectra, which is consistent with the random nature of the spectral density estimations, is proposed. The suggested methodology is based on the logarithmic transformation of the spectral estimations. Examples that demonstrate the procedure are presented.     

不均匀波浪荷载作用下海积软黏土的动力特性

为研究饱和海积黏土在均匀与不均匀波浪荷载作用下的循环特性,利用GDS空心圆柱扭剪仪进行了一系列不排水试验,在相同的初始固结状态下,对试样施加不同最大偏应力q_max、最小偏应力q_min的圆形及螺旋形应力路径的轴—扭联合循环载荷。分析了在考虑主应力轴旋转时,这两种不同应力路径的循环应力比R_CS与动应力比δ=q_mim/q_max对循环加载期间土体动力特性的影响。试验结果表明：R_CS与δ的增大均能提升黏土在波浪荷载下的孔压、轴向应变、双幅剪切应变及其速率,同时也能使土体轴向回弹模量与动剪切模量的衰减更严重,且δ的作用效果会随R_CS的增大而增大。当R_CS≤0.05时,土体在循环期间保持为“弹性安定或塑性安定”状态;而当R_CS≥0.06时,土体会处于“疲劳破坏”或“塑性蠕变”状态,其具体形式由R_CS与δ共同决定。土体在循环过程中的轴向回弹模量与动剪切模量近似呈一定比例。     

海平面上升情景下辽东湾海岸侵蚀及影响评估

基于海洋站潮位观测和中国沿海海平面变化影响调查等数据,分析了辽东湾沿岸海平面变化及海岸侵蚀状况,并定量评估了未来海平面上升情景下,辽东湾两岸典型沙质海岸侵蚀影响和沙滩养护投入。分析预测和评估结果表明:1980-2017年,辽东湾沿海海平面上升速率为3.0 mm/a,其中辽东湾东岸沿海海平面上升速率明显高于西岸。2009-2017年,辽宁营口白沙湾、绥中网户、绥中南山港和绥中团山气象观测场岸段后退和下蚀较为严重,部分岸段滩肩蚀退达2～3 m/a。预计2100年,辽东湾沿海海平面上升幅度在20～48 cm之间,由海平面上升引发的辽东湾海岸侵蚀土地损失为23.1 km2,土地经济损失为1410万元。为减缓海岸侵蚀,旅游沙滩和一般沙滩养护总投入分别为11亿元和46亿元,全岸段养护成本较高,应选取旅游沙滩等重点岸段进行养护。     

A second order random wave model for predicting the power performances of a wave energy converter

The power performances of a point absorber wave energy converter(WEC) operating in a nonlinear multidirectional random sea are rigorously investigated. The absorbed power of the WEC Power-Take-Off system has been predicted by incorporating a second order random wave model into a nonlinear dynamic filter. This is a new approach, and, as the second order random wave model can be utilized to accurately simulate the nonlinear waves in an irregular sea, avoids the inaccuracies resulting from using a first order linear wave model in the simulation process. The predicted results have been systematically analyzed and compared, and the advantages of using this new approach have been convincingly substantiated.     

强海况下波流相互作用对有效波高的影响研究

波流相互作用作为非线性科学的前沿课题,一直受到国内外广大学者的关注。本文以2016年第1号超强台风“尼伯特”为例,基于波流耦合模式研究了台风影响期间强海况下波流相互作用对有效波高的影响。研究表明：（1）波流耦合模式可有效提高强海况下海浪的模拟精度;（2）波流相互作用对有效波高的影响与波向和流向之间的夹角关系密切：当波向与流向大致相同时,波流相互作用使有效波高减小;当波向与流向大致相反时,波流相互作用使有效波高增大;当波向与流向之间的夹角越接近90°时,波流相互作用对有效波高的影响越小。波流相互作用对有效波高的影响最大可达1.5 m。     

船载雷达观测海浪的研究

随着海洋工程的迅速发展,海洋资源开发和海洋环境保护以及海洋减灾防灾监测预报服务等各方面都特别需要沿岸近海的海浪动态特征信息.目前对海浪研究一般采用两种方法,一是动力学方法,二是统计学方法,但在研究中往往将两种方法结合起来[1].比较经典的方法是利用流体力学方程研究理想的规则波动(正弦波动、余弦波动、斯托克斯波动等),把海水视为不可压缩的理想流体,运动是无旋的.这一类的研究成果能够说明海洋中实际发生的一些比较规则的波动现象.     

利用波浪谱理论计算我国近岸波浪能方法研究

简述了当前被较多应用于我国近岸波浪能计算的简化公式会带来较大计算误差的事实,指出了这是因不合理假设和化简造成的结果。在此基础上,提出了利用波浪谱计算我国近岸波浪能的计算思路,同时利用波浪谱参量与实测数据比对,间接证明了该思路的合理性。