波浪作用下的底沙运动

本文将Ｓｔｏｋｅｓ二阶波理论用于研究底沙运动，提出了改进的输沙率关系式，并运用波谱法和特征波法及规则波作用下底沙运动成果，对不规则波作用下的泥沙起动和底沙输送进行了研究．     

波浪作用下涡动沙纹床面的悬沙运动数值研究

作者建立了波浪作用下的立面二维水沙数值模 型，并对涡动沙纹床面的悬沙运动进行研究。结果表明：悬沙颗粒的沉降速度较小时，其运 动受到涡动力特性的影响比较显著。而且在沙纹波峰断面和沙纹波谷断面，半个周期里都可 以观察到两个悬沙分布的峰值，主要是由于流动分离形成分离涡，涡运动携带泥沙颗粒而出 现峰值。计算成果在一定程度反映了涡动结构对悬沙运动的影响。     

倾斜底坡上波浪的传播与破碎

本文根据TUMMAC方法探讨了孤立波、微幅波和二阶Stokes波在1/30底坡上的传播与破碎,并采用示踪法测得了相同底坡上濒临破碎波的速度场。与前人的实验结果相比较表明,计算所得的波浪外形变化是一致的,依据运动学标准所得的各项破碎指标也大致相同;与岩垣及本文实验结果比较表明,速度的分布趋势也是一致的。     

直立堤前能谱与反射系数和底流速的综合分析

通过波谱分析的方法，研究了堤前能谱，反射系数和底流速的各自分布规律，分析了它们的相互关系：从堤前能谱表达式推导出反射系数的表达式，并将该反射系数用于求堤前任意位置的底流速，给出了堤前与入射波的底流速的统一形式，实验及计算表明，在无基床条件下得到的堤前能谱和底流速关系可推广到低基床的相应情况。     

波浪与潮流共同作用下二维泥沙数学模型

针对河口海岸地区波浪与潮流运动的特点,将波浪过程概化为潮周期中具有平均意义的波浪流要素,叠加到潮流运动方程中,以模拟长时段的水流运动及泥沙场的变化,建立了波浪与潮流联合作用下二维泥沙数学模型,包括贴体正交曲线坐标系下水流运动方程、非均匀悬沙、底沙输移方程、初始条件、边界条件、动边界技术及数值计算格式,引进前期含沙量的概念,得到了潮流挟沙能力公式,波浪作用下的挟沙能力采用窦国仁公式,浮泥挟沙能力采用罗肇森公式。计算的瓯江口、温州湾潮位过程与原型吻合良好,8个断面的46条垂线同步流速、流向过程计算值与实测值吻合较好。在此基础上,探讨了多连通域复杂边界条件下瓯江口拦门沙航槽开挖后潮流与风浪作用下悬沙、底沙与浮泥引起航槽回淤的模拟问题。     

波浪作用下的淤泥运动性质

研究表明，当波浪在软淤泥上行进时，产生了水层与泥层间的内波，风暴条件下水层和泥层的交界面形成高含水量的浮泥层。内波使淤泥层中产生了质量输运，它和水层中的悬移质输运被认为是海岸带淤泥输运的主要机理。后者在分析海岸环境问题及考虑建筑物对环境的影响时是重要...     

沙波形态对波浪要素的响应

针对波浪作用下沙质底床上普遍存在的沙波现象,从沙波尺度角度出发,采用1957—2018年共385组野外实测资料和水槽试验资料进行拟合分析,得到基于近底波浪水质点运动强度的沙波波高、沙波波长计算公式。结果表明:与Ni81规则波、Ni81不规则波、VR89和GK04等4种典型模型对比,新的沙波波高和沙波波长计算公式具有更高的计算精度且表达形式上更具一般性;利用该沙波形态计算公式可改进床面粗糙度的计算方法,当应用于波浪底摩阻系数的求解时计算结果与实测数据较为吻合,即沙波形态对底边界层有效粗糙度的影响显著;新的沙波波高和沙波波长计算公式可较好地应用于波浪底摩阻系数的计算。     

潮流和波浪作用下悬移质挟沙能力研究评述

本文对国内外有关潮流和波浪作用下悬移质挟沙能力的研究成果进行了全面系统总结和分类，分析各类挟沙能力公式的优缺点。最后，指出只有系统地研究床面泥沙交换的微观机制，引入新的理论和方法才能使潮流和波浪作用下挟沙能力的研究取得较大的进展。     

波浪作用下悬沙浓度垂线分布的研究

根据波浪作用下的泥沙悬浮机理,即影响泥沙悬浮的主要因素从近床面的紊动扩散逐渐过渡到自由表面的波动水质点周期运动,提出了全水深悬沙扩散系数的表达式,建立了悬沙垂向时均浓度分布的显式解析模型,并进一步讨论了参考含沙量和床面摩阻系数的合理取值。计算值与测量值的比较表明,该浓度分布模型与不同尺度的水槽实验数据吻合较好。     

考虑底摩阻损耗的波浪传播与衰减计算的边界元法

边界元法在势流计算中具有使问题降低一维的优点。为了将边界元法与基于粘性流体理论的底部波能损耗结合起来,本文采用一种包含底摩阻系数的底部边界条件,可以在考虑底摩阻损耗的情况下计算极平缓岸坡上波浪的传播与衰减。数值结果得到了物模实验数据的验证。     

潮流和波浪作用下悬移质挟沙能力的研究

本文将湍流猝发理论用于潮流与波浪共同作用下挟沙能力的研究。基于湍流猝发的时空尺度得到波浪和潮流作用下床面泥沙上扬通量 ,然后根据连续律 ,建立了平衡近底含沙量的理论表达式。进而根据波浪掀沙和潮流输沙的模式 ,推导得出了物理概念清晰和充分考虑床面附近泥沙交换力学机理的潮流和波浪共同作用下的挟沙能力公式 ,经过黄河口实测资料的验证 ,计算与实测符合良好。     

波浪掀沙的动力学机理分析

本文从床面附近泥沙颗粒的运动特征出发,详细分析波浪作用下床面泥沙扬起的动力学机制,得到了波浪掀沙计算公式,计算结果与实测资料相吻合。研究表明淤泥质海岸泥沙颗粒的稳定性主要受制于颗粒间的粘结力和薄膜水压力,重力作用则居于次要地位,因此泥沙颗粒越细越难以起悬。     

气泡在波浪中的运动

本文研究了单个球形小气泡在理想流体的波浪场中在浮力作用下的运动，忽略气泡对波流场的影响，导出了气泡运动的方程组。对方程组进行了求解，发现气泡运动中非线性耦合的影响随气泡半径的增大而增大，对于较小的气泡可以忽略；在小气泡情况下，由于重力波频率与气泡本征振动频率相差太远，二者的振动不合耦合，在气泡的上升过程中，气泡的振动很快衰减，基本上可以忽略，给出了气泡上升运动的轨迹所需的时间，在波浪较大，气泡较小     

潮流和波浪作用下悬移质挟沙能力研究述评

本文对国内外有关潮流和波浪作用下的悬移质挟沙能力的研究成果进行了全面系统总结和分类，分析各类挟沙能力公式的优缺点。最后，指出只有系统地研究床面泥沙交换的微观机制，引入新的理论和方法才能使潮流和波浪作用下挟沙能力的研究取得较大的进展。     

应用地理信息系统研究长江口南港底沙运动规律

利用地理信息系统软件强大的数据输入和空间数据分析功能，将长江口南港1988年至2000年的海图数字化，通过最小距离内插得到栅格水深图，并且通过相邻两年海图对应位置水深值相减，得到河床冲淤变化图，在此基础上定量分析成形沙体的特征，河道容积变化、河道淤积部位和底沙输移路线、预测下一年河道淤积部位、输沙率等。研究表明GIS技术是定量研究底沙运动的一种有效手段，长江口南港近12年内河道发生淤积，底沙主要来自洪水和落潮流冲刷上游河床底部，再在下游堆积形成新的淤积体。长江口南港底沙输移趋势以进入下游南槽为主，少量进入北槽。     

波浪作用下沙纹床面上底部剪应力的实验研究

在沙质床面上传播的波浪当其强度超过一定条件时,将使沙质床面的形态发生变化而形成沙纹床面,沙纹床面上的底部剪应力与平床面上的底部剪应力有不同的形成机理。而沙纹床面上底部剪应力的研究是波浪沿程衰减和输沙研究的基础。本研究成功地实测了沙纹床面上的底面剪应力,并根据实验成果给出了沙纹床面底部摩阻系数和剪应力的计算公式。     

波浪在水流作用下的变形

本文通过实验研究，分别观测了规则、波单向不规则波和多向不规则波在不同流速条件下的情况，同进利用静水中的实测波浪资料通过理论计算，分析了在水流中的波浪，并将计算值与实测值做了对比。比较表明，当波浪主方向与水流、法线方向的夹角不过大时，计算与实验吻合较好，表明所推荐的理论方法是可行的。     

V形贯底式防波堤上波浪作用力的解析研究

用解析方法计算V形贯底式防波堤在波浪绕射作用下周围流域任意点的速度势,研究波浪作用在V形贯底式防波堤上的波浪力。假定防波堤刚性、薄壁、不透浪、水深恒定。假想的圆柱面将整个流场划分为三个区域,分别在每个区域内将速度势用特征函数展开,然后在公共边界上按照速度连续,速度势连续的原则进行匹配,求得流域中任意一点的速度势和作用在V形贯底式防波堤上的总波力和总波力矩。数值结果给出了作用在防波堤上的波浪力随防波堤张角、入射波波长、入射角变化的曲线。结果表明:作用在V形贯底式防波堤上的波浪力与水深、防波堤的张角、入射波的波长等因素有关。     

波浪作用下的泥沙起动

在探讨波浪作用而引起的泥沙输移时，首先应确定泥沙的起动条件。Ｍａｄｓｅｎ和Ｇｒａｎｔ曾把单向水流Ｓｈｉｅｌｄｓ起动曲线推广到波浪作用下的泥沙起动中去。本文通过对单向水流作用下的泥沙起动希尔兹曲线的分析，阐明被浪作用下泥沙起动与水流希尔兹曲线产生误差的原因，由此提出波浪作用下泥沙起动