旌式泥沙捕获器的研制和施测

介绍了旌式泥沙捕获器的研制，以及该仪器在破波带泥沙垂直分布、破波带泥沙搬运机制和海岸带泥沙输运速率和通量研究中的应用；详细描述了旌式泥沙捕获器在破波带泥沙观测中的安装和施测要点。     

蓬菜西庄海滩示踪砂试验研究

为了研究蓬菜西庄海岸侵蚀原因，揭示泥沙运移规律，利用萤光示踪砂和染色砾石进行侵蚀岸段的泥沙示踪研究。其主要结果如下：１．海滩泥沙运动完全由波浪控制，泥沙运移的速度和方向取决于破波的大小和方向。２．海滩泥以群体形式沿岸输移。３．在平直海岸上，泥沙可超越粘土质海蚀平台进入另一砂质海滩。     

蓬莱西庄海滩示踪砂试验研究

为了研究蓬莱西庄海岸侵蚀原因、揭示泥沙运移规律，利用萤光示踪砂和染色砾石进行侵蚀岸段的泥沙示踪研究．其主要结果如下：１．海滩泥沙运动完全由波浪控制，泥沙运移的速度和方向取决于破波的大小和方向．２．海滩泥沙以群体形式沿岸输移．３．在平直海岸上，泥沙可超越粘土质海蚀平台进入另一砂质海滩。     

连云港地区淤泥质海岸近岸带水体含沙量的横向分布

本文以连云港为例,将淤泥质岸滩泥沙运动归结为二种基本的物理过程:在破波带内,波浪掀沙造成泥沙悬浮;在破波带外,水体含沙量来源于破波带内悬浮泥沙在潮流作用下的扩散运移。从波高的统计分布等出发,按波能法概念提出了破波带内水体含沙量横向分布表达式;破波带被视为无数泥沙扩散线源的迭加,由此建立破波带外水体含沙量横向分布的表达式。由以上两表达式算得的破波带内、外水体含沙量分布与实测结果基本一致。     

波浪作用下级配泥沙海滩滩面变化试验研究

砂质海滩的泥沙具有一定的级配,在波浪作用下,滩面泥沙粒径将发生分选,引起海滩质量变化。在水槽中用不同波高和周期的波浪分别对不同级配的沙滩进行作用,探究滩面在波浪外动力作用下的变化规律。结果表明:全级配沙滩在相同波高波浪作用下形成的沙坝型海滩滩型中,破波点向海的区域表层泥沙分选会随波浪周期增大变差;相同周期(T=1.68s)波浪作用下,全级配沙滩在大波高(H=13.2cm)和小波高(H=6.7cm)的波浪作用下分别形成沙坝型和滩肩型海滩,滩面泥沙分选变好;原始沙滩级配与滩面泥沙变化密切相关,同种波浪动力作用下,中细、粗中沙滩沙坝表层泥沙迎波面粗于背波面,粗细沙滩粗颗粒集中在沙坝和滩顶之间。     

近岸人工沙坝保滩促淤的试验研究

借助正态波浪模型,对北戴河海滩某横断面有、无沙坝布置进行了3种水位的极限波高入射试验,测取了坝内外波高过程线及稳定后的断面地形。试验资料及理论分析显示:有无沙坝时沿岸流及波浪的挟沙能力之比与水下沙坝的波浪透射系数的平方成正比,按试验最大透射系数计算的挟沙能力亦可降50%左右,且有沙坝上涌带破波回流对岸滩的冲刷水深可以维持在平均海平面以下1 m内,说明人工沙坝的填筑很大程度促使水体挟带泥沙于掩护区域落淤有效的阻止了泥沙的离岸亏损。试验将为保滩促淤工程设计与实施提供科学依据。     

海岸破波带内水底悬沙浓度形成机理实验研究

通过大尺度水槽波浪引起泥沙悬移的动床模型实验,研究了沙坝海岸破波带内水底悬沙浓度形成机理,通过比较时间平均水底悬沙浓度与时间平均水底波浪水质点动能或时间平均水底湍动能之间的相关性,论证了利用时间平均湍动能比利用时间平均波浪水质点动能计算时间平均水底悬沙浓度更为适用,并提出了以上时间平均水底悬沙浓度与水底湍动能之间的关系也可以用来近似表达时间变化的水底悬沙浓度与时间变化的水底湍动能之间的关系。研究针对规则波、波群和不规则波3种波浪形态进行,并分别对破波带内的爬坡区、内破波区和沙坝区3个区域实验结果进行讨论。     

大亚湾大鹏澳菱角石沿岸泥沙动态

本文根据大亚湾大鹏澳菱角石沿岸的波浪、潮流和泥沙资料,探讨了菱角石沿岸泥沙来源、泥沙活动水深和破波带,估算了破波带沿岸输沙率和非破波带底沙单宽输沙率,说明了沿岸泥沙运移以破波带沿岸输沙为主,验证了赵子丹提出的估算沿岸输沙率的关系曲线的可靠性。     

南渡江三角洲海岸泥沙纵向运移与岸滩演变的响应

南渡三角洲沿岸在盛行ＮＮＥ向波浪等动力条件的作用下,泥沙产生纵向运移,岸滩遭受侵蚀或堆积,岸滩演变剧烈。本文利用基于网格的波注折射绕射模型,分析南渡江三角洲海岸波浪动力过程、破波带波能与辐射应力分布及其引起的沿岸泥沙纵向运称。浴海岸动力学地貌的角度,通过三角洲沿岸波浪动力特征、泥沙运动的分析,探讨沙质岸滩的动态与地貌演变。     

波浪对级配砂海滩滩形塑造的试验研究

砂质海滩剖面形态受到泥沙粒径、海洋动力的影响。自然或人工海滩一般由粒径不同的级配泥沙组成,其海滩剖面形态应与海滩砂的级配有关。本文用不同粒径和级配的砂铺设海滩,进行了不同波浪动力作用下滩形形成的水槽试验,探究海滩剖面与波浪动力、泥沙粒径以及级配之间的关系。结果表明:波高越大越容易形成沙坝型剖面,波高越小越容易形成滩肩型剖面,沙床粒径越细,泥沙横向输移量越大,沙坝宽度越大,沙坝位置更为向海,滩肩更为向岸;波周期越大,滩肩位置越容易淤积;级配沙床中,对沙坝形态起主要影响作用的为粗颗粒泥沙。试验得到的水下沙坝形态参数奎利根比并非已有研究给出的定值,与泥沙组成和波参数有关。     

海岸破波带内悬沙空间分布试验研究和解析表达式

关于海岸破波带内悬沙浓度水平和垂向分布的研究对于计算海岸输沙率和地形演变具有重要意义。本研究进行了规则波、波群和不规则波三种波浪情况破波带内悬沙浓度的水平和垂向分布的试验测量。试验在大尺度波浪水槽进行,接近实际海岸波况尺度。给出了破波带内多断面悬沙垂向分布的细致测量结果,并以此为基础给出了预报实际海岸破波带内悬沙浓度水平和垂向分布解析表达式,讨论了形成这些分布的物理原因和不同波况、不同破波带区域对分布的影响。     

Experimental study on suspended sediment concentration and its vertical distribution under spilling breaking wave actions in silty coast

In this paper,flume experiments are focused on sediment transport inside and outside the surf zone.According to the energy dissipation balance principle of sediment-laden flow and the similarity between energy dissipation of spilling breaking wave and hydraulic jump,formulas are proposed to predict time averaged suspended sediment concentration under both non-breaking and breaking waves.Assuming that the sediment diffusion coefficient,which is related with energy dissipation,is proportional to water depth,formulas are proposed to predict close-to-bed suspended sediment concentration and vertical distribution of suspended sediment under spilling breaking waves,and the prediction shows a good agreement with the measurement.     

长江河口近底层悬沙和沉积物的交换过程研究

大河河口的动力沉积过程一直是陆海相互作用研究的核心内容,其中水体泥沙的垂向交换是河口动力-沉积机制分析中的关键环节。基于2011年12月对长江河口及其邻近海湾采集的大范围、高密度的近底层悬沙、海床表层1~2cm(表层沉积物)和垂向向下约2~10cm的沉积物(次表层沉积物)同步3组303个样品,利用经验正交函数方法,对河口地区的悬沙和沉积物交换过程进行研究。结果表明:近底层水体悬沙的空间分布模式主要以粉砂粒级为主,空间分布差异性不大;表层及次表层沉积物的空间分布模式相似,但较近底层水体悬沙的分布复杂,存在明显的区域性特征,其中南汇边滩水域中部辐散区的沉积物表现为粗粉砂-细砂模式,其他区域由粉砂组分模式组成。近底层水体悬沙、表层和次表层沉积物的第一模态主要反映了粒径较细的泥沙运动,第二模态主要反映了粒径较粗的泥沙运动。在近底层水体悬沙与表层沉积物的垂向交换中,主要交换粒级为粉砂组分粒级。在表层沉积物与次表层沉积物的垂向交换中,南汇边滩中部辐散区的主要交换粒级为粗粉砂-细砂组分粒级,其他区域主要为粉砂组分粒级。     

秋季东海内陆架悬浮体分布特征

秋季是处于夏、冬季之交的过渡季节,夏季风减弱、冬季风增强的背景下海洋水文泥沙环境有独特特征,关于该时期悬浮体分布特征的研究较少.本文基于东海内陆架2016、2017与2018年秋季悬浮体及温盐数据,分析该海域秋季悬浮体浓度的水平和垂向分布特征.结果表明:悬浮体浓度近岸高于远岸,浓度等值线大致平行于等深线,近底层悬浮体浓...     

A wave-resolving model for nearshore suspended sediment transport

This paper presents a wave-resolving sediment transport model, which is capable of simulating sediment suspension in the field-scale surf zone. The surf zone hydrodynamics is modeled by the non-hydrostatic model NHWAVE (Ma et al., 2012). The turbulent flow and suspended sediment are simulated in a coupled manner. Three effects of suspended sediment on turbulent flow field are considered: (1) baroclinic forcing effect; (2) turbulence damping effect and (3) bottom boundary layer effect. Through the validation with the laboratory measurements of suspended sediment under nonbreaking skewed waves and surfzone breaking waves, we demonstrate that the model can reasonably predict wave-averaged sediment profiles. The model is then utilized to simulate a rip current field experiment (RCEX) and nearshore suspended sediment transport. The offshore sediment transport by rip currents is captured by the model. The effects of suspended sediment on self-suspension are also investigated. The turbulence damping and bottom boundary layer effects are significant on sediment suspension. The suspended sediment creates a stably stratified water column, damping fluid turbulence and reducing turbulent diffusivity. The suspension of sediment also produces a stably stratified bottom boundary layer. Thus, the drag coefficient and bottom shear stress are reduced, causing less sediment pickup from the bottom. The cross-shore suspended sediment flux is analyzed as well. The mean Eulerian suspended sediment flux is shoreward outside the surf zone, while it is seaward in the surf zone.     

基于高频观测数据的徐闻青安湾海滩对台风“贝碧嘉”的响应研究

风暴是造成海滩剧烈变化的重要因子。由于观测环境的恶劣,目前极少有风暴过程中海滩响应的现场高频观测工作。本研究在2018年台风“贝碧嘉”期间对徐闻青安湾海滩开展了历时6天半的高频观测,获得了全时水动力要素和164组逐时海滩滩面高程变化数据。通过分析表明:(1)青安湾海域风暴增水及波浪受控于海南岛?雷州半岛特有的地形地貌和台风“贝碧嘉”的多变路径,增水稳定在0.38～0.5 m之间,而波高先由0.78 m衰减至0.43 m,再增加至0.56 m;(2)海滩剖面地形变化总体表现为滩肩侵蚀,形成水下沙坝,滩肩响应过程分为快速向下侵蚀、缓慢侵蚀至最大值、振荡回淤恢复3个阶段,台风期间滩肩振荡恢复幅度可达最大侵蚀深度的1/4;(3)海滩的风暴响应过程主要由4个模态耦合而成:第一模态体现大潮滩肩侵蚀生成水下沙坝过程;第二模态体现风暴滩肩侵蚀,补偿大潮滩肩侵蚀位置和进一步促进沙坝形成过程;第三模态揭示了波浪二次破碎位置的上冲流和离岸底流使泥沙发生双向输移过程;第四模态表明台风大浪使得碎波带内泥沙大量悬浮,在沿岸流和离岸流作用下部分悬沙进入深水区,可能造成海滩泥沙的永久亏损。     

中国近岸海区沿岸流和海岸流对沉积物的搬运

中国近岸海区存在两种海流:沿岸流和海岸流。前者是波浪产生的,主要搬运破波带以内的沉积物。后者是中国边缘海环流系统的一部分,位于破波带外,主要搬运粉砂和黏土细粒沉积物。在一些中文文献中两者都称作"沿岸流"。这容易形成概念上的混乱和分析问题上的错误。为了避免混淆,属于边缘海环流系统一部分的"沿岸流"应该称作海岸流,对于具体的"沿岸流"如"渤莱沿岸流"可以直接称呼为渤莱海流。两种海流的方向可以相同、相反或者呈一定角度。山东北部海岸沉积物的空间分布明显地受波浪、近岸环流系统(沿岸流、裂流)及海岸流控制。     

近岸波、流作用下结构物附近海岸演变的数值模拟

针对与砂质海岸在波浪作用下的演变有关的波浪、近岸流及输沙问题进行了系统的研究,并对结构物附近海岸演变进行了数值模拟。考虑了波浪折射-绕射及波浪破碎的综合作用,在近岸流场的模拟中用沿水深积分形成的K方程模型确定涡粘系数。计算岸滩地形变化时,综合波浪、近岸流作用的底沙和悬沙输沙率,并考虑波浪对泥沙作用的影响。模型对防波堤和近岸沉船附近地形变化进行了模拟,效果良好。     

A phase-resolving cross shore sediment transport model for beach profile evolution

A phase-resolving wave transformation module is combined with an intra-wave sediment transport module to calculate the on-/offshore sediment transport rates. The wave module is based on the Boussinesq equations extended into the surf zone. The vertical variation of the mean undertow and the intra-wave sediment concentrations are calculated. The net sediment transport rates are calculated, and the equation for conservation of sediment is solved to predict the beach profile evolution. The results of the present paper showed that the undertow contribution to the sediment transport rates is not dominating in all parts of the surf zone, even for eroding beaches, suggesting that other contributions should not be neglected. The present model also showed that for the same offshore wave energy the time series of the oscillatory motion is important and that the effect of wave groups cannot be disregarded.     

Numerical modelling of sand beach evolution around coastal structures

I~crIOWIn the coastal area, especially at the sandy seashore, wave and nearshore current are the major factors which affect sediment transPOrt and the motyhChdynamics.The numerical models of predicting the beach evolution can be classified intO the medi~term and long-term models according to their space and time scales (De Briend et al., 1993;Watanabe, 1990; Watanabe et al., 1986; Tao, 1996). In the medium-term model the effects ofwave, nearshore current and sediment transport are conside…