波能流法沿岸输沙率计算公式的对比

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1、如果您需要更多论文可以到www.docin.com/week114进行免费查阅。波能流法沿岸输沙率计算公式的对比郭天润1，孙林云21.河海大学交通学院海洋学院，南京（210098）2.南京水利科学研究院，南京（210029）E-mail：guotianruno@163.com摘要：波能流法是研究沿岸输沙的一种重要方法，半个世纪以来，各国的学者在该理论的基础上对沿岸输沙率进行了广泛的研究和探索。本文介绍了波能流法沿岸输沙作用机理，分析了影响沿岸输沙的主要因素，介绍国内外几个由波能法推导出的沿岸输沙率计算公式，并将各公式的计算结果与毛里塔尼亚友谊港现场实测资

2、料进行了比较，指出各公式计算方法的局限性与适用范围，提出了推荐公式以及今后需要进一步研究的内容和方向。关键词：波能流法；沿岸输沙；计算公式1.引言沿岸输沙是沙质海岸的一大热点问题，港池，航道及港口口门处的淤积，建筑物周围的冲刷，沿堤泥沙运动，岸线变形，海底管线周围的冲刷等问题都可能与沿岸输沙有关。所以，研究沙质海岸的沿岸输沙具有重要的科学意义，社会效益和经济价值。从上个世纪初人们开始研究沿岸输沙问题以来，国内外对于沿岸输沙的研究非常多，相应的预测公式也种类繁多。但是，正是由于该问题的复杂性，沙质海岸的沿岸输沙目前为止并没有被研究透彻，人们对许多的泥沙运动

3、机理还不甚了解，各家公式的计算结果相差较大。本文通过现场实测资料，选取几个由波能流法推导出的计算公式进行了对比分析，提出各个公式的适用范围及今后需要进一步探索的研究内容与方向。2.波能流法的计算方法2.1波能流法简介波浪由深水传至近岸区时，由于地形的影响及其内部能量的作用，会发生浅水变形,当波陡逐渐增大到一定程度，使得波浪无法继续保持波形稳定，波浪便开始破碎。波浪破碎所释放的能量，一部分在破波带内产生巨大的紊动，掀动底沙并使之处于悬浮状态；另一部分分解为沿岸方向的分量，该多余的波浪动量流只能由底部剪切应力来平衡，由此产生了沿岸方向的时均流动，即为沿岸流。

4、因此在破波带内，由破波掀起的泥沙处于悬浮状态，且随着波浪的继续运动而作反复的封闭运动。同时，由破波产生的沿岸流便携带着这部分悬沙作沿岸方向运动，形成了作用范围极广的沿岸输沙，这就是波能流法(又称能量输沙)的泥沙运动作用机理。由于波能流法不论从理论意义还是最终公式的准确性与可靠性来说，都优于其它方法。所以，用波能流法来研究沿岸输沙问题是学术界的一大主流，也是今后研究的发展趋势。由波能流法推导出的公式虽然表现形式各不相同，但其公式结构极其类似，即都包含有波能流因子。这些公式的假设条件与设想思路大都一致。假设沙质平直海岸，在斜向入射波作用场中，浅水波浪破碎以卷

5、破波和接近卷破波的崩破波为主要形式。在破波带内并在稳定状态下，悬移质起主导作用。保持泥沙颗粒悬浮的总功是与入射波能流成正比的。破波带内的沿岸流和泥沙浓度(即含沙量)的乘积产生总沿岸输沙率。以下分别对在国内外有广泛影响的几个计算公式，CERC(1984)公式，Kamphuis(1991)公式，孙林云(1992)公式及刘家驹(2002)公式进行分析比较。-8-如果您需要更多论文可以到www.docin.com/week114进行免费查阅。2.2影响沿岸输沙的主要因素分析通过之前学者的研究表明，影响沙质海岸沿岸输沙的因素有海水密度，海水动力粘滞系数，重力加速度

6、，海滩泥沙密度，粒径和粒径分布函数，岸滩坡度，破波带宽度和破波水深，破波波高，破波波向角，波浪周期等。但由于各地的海水流体参数变化甚微，而泥沙的中值粒径可以代表该种泥沙特性。综上可得，沿岸输沙的主要影响因素为：动力条件(包括破波波高、破波波向角和波浪周期等)与泥沙因素(包括泥沙中值粒径、岸滩坡度、泥沙干容重等)。沿岸输沙率的大小，在本质上是由动力条件与泥沙因素的力量对比决定的。2.2.1动力条件的影响破波波高是影响沿岸输沙的主要因素，是波能因子的重要参量，与沿岸输沙率成正比。破波波向角也是影响波浪破碎的重要指标，破波角越大，波浪破碎产生的波能流沿岸分量越

7、大，对泥沙输移的影响越大。根据前人的现场资料与模型试验得知，波浪周期作为一个单独参量对沿岸输沙的影响较小，这是因为在自然条件下，不同的波浪周期是对应不同波高变化的，并不能孤立出来对沿岸输沙进行作用。沿岸流是影响沿岸输沙的附加条件，但由于其重要性也被广泛研究。沿岸流的大小，是由破波波高和破波角共同决定的。2.2.2泥沙因素的影响对于沙质海岸来说，泥沙颗粒越细，越容易被破碎波浪掀起并输运，所以泥沙中值粒径是影响沿岸输沙率不可忽略的重要参数。通常来说，岸滩坡度是和泥沙中值粒径有关的量。泥沙颗粒越粗，由该种泥沙组成的岸滩便越陡，而细颗粒泥沙则对应较缓的坡度。不同

8、的泥沙干容重也能有不同的沿岸输沙率。原因在于，破波波能直接影响的是浮重输沙率，而