海岸沙坝运动和相关泥沙运动的实验研究

【摘要】： 在沙质海岸上,沙坝是海滩的重要组成部分之一。在近岸水域,沙坝的存在会使波浪在离岸较远的地方破碎,可以减少波浪对海岸侵袭,具有保护海岸作用,但它产生的机理和变化规律还不清楚。研究其产生和变化规律是海岸工程的一个重要课题,对研究海岸的演化、防止海岸的冲刷淤积具有重要意义。本文通过物理模型实验对海岸沙坝运动进行了研究。 (1)研究了不同波浪下产生的海岸沙坝变化规律。研究结果表明,调制系数δ为1.0的波群和不规则波作用下沙坝一直向着离岸方向运动,但作用足够长时间后,沙坝会趋于静止,最终稳定下来;调制系数δ为0.5和0.25波群作用下沙坝的运动出现离岸和向岸两种运动状态,但是离岸运动占据优势,整个运动趋势是向着离岸方向运动;规则波作用下沙坝总是处于离岸和向岸的往复运动状态。 (2)为了进一步了解沙坝运动特征,本文对沙坝的移动速度进行了分析,分析得出规则波和调制系数δ为0.25的波群作用下,沙坝移动速度总是向岸方向和离岸方向交替出现,沙坝移动速度随时间没有衰减或增长;而在不规则波和调制系数δ为0.5和1.0的波群作用下沙坝移动速度是朝着离岸方向,并按指数衰减的。 (3)为了帮助弄清沙坝的形成和运动的机理,本文还通过对破波带内同步测量的泥沙浓度、流体速度(包括湍流速度)和波面升高的分析,研究了波浪作用下湍动能和泥沙悬移之间的联系,并得到了破波带内的悬移质通量。