沙壩海岸沿岸流和裂流特征研究.pdf

1、本文通過物理模型實(shí)驗(yàn)研究了1∶100和1∶40坡緩坡情況下沙壩海岸上沿岸流和裂流特征，并借助數(shù)值模擬分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。研究?jī)?nèi)容包括平均沿岸流速度剖面雙峰特征和不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，丁壩反射形成的疊加波浪場(chǎng)情況下裂流的水平分布特征、垂向分布特征和不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。裂流實(shí)驗(yàn)中的疊加波浪場(chǎng)是由斜向入射波經(jīng)水底斜坡折射、丁壩反射后形成的反射波和入射波疊加而形成的，該波浪場(chǎng)也等同于具有等波幅和等頻率但入射角相反的兩波列疊加。其特征是在沿岸方向形成駐波，該駐波在沿岸

2、方向有等間距的節(jié)腹點(diǎn)分布，從而在沿岸方向波高呈周期性變化。對(duì)裂流流場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量中采用了儀器定點(diǎn)測(cè)量和浮子示蹤兩種測(cè)量方法。
　　實(shí)驗(yàn)研究了1∶100和1∶40坡緩坡情況沙壩海岸平均沿岸流特征，并借助數(shù)值模擬分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過沿岸方向布置的ADV討論了的平均沿岸流在沿岸方向上的均勻性，給出了沙壩海岸平均沿岸流雙峰剖面分布特征:第一峰值發(fā)生在沙壩向岸側(cè)面的中部，第二個(gè)峰值位于岸線附近處。重點(diǎn)是定量測(cè)量了沿岸流速度第二峰值的位置和比值

3、，并給出了二峰值比值。
　　實(shí)驗(yàn)研究了無裂流槽(1∶40坡)和有裂流槽(1∶100和1∶40坡)沙壩海岸丁壩反射波產(chǎn)生的平均裂流特征。分析對(duì)象分別針對(duì)沿岸地形一致的無裂流槽情況和沿岸地形不一致的有裂流槽地形情況。通過在理論節(jié)腹點(diǎn)位置波高的測(cè)量得到波浪場(chǎng)，結(jié)合ADV定點(diǎn)測(cè)量和浮子示蹤法測(cè)量給出了無裂流槽和有裂流槽情況的裂流流場(chǎng)特征，討論了有裂流槽和無裂流槽情況裂流驅(qū)動(dòng)力和裂流流場(chǎng)特征的差異，分析了疊加波浪下周期、波高、裂流槽和坡度對(duì)

4、沙壩海岸裂流流場(chǎng)特征的影響。進(jìn)行了1∶40坡有裂流槽沙壩海岸下裂流槽中心處的裂流垂向分布物理模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，分析了裂流流速的垂向變化規(guī)律，對(duì)裂流垂直岸線流速結(jié)果分別采用對(duì)數(shù)分布和指數(shù)分布進(jìn)行了數(shù)據(jù)擬合。并借助基于POM模型的二三維近岸流計(jì)算模型對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　研究了沙壩存在對(duì)沿岸流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的影響。這一影響體現(xiàn)為沿岸流流速剖面具有以下兩個(gè)不同于平坡沿岸流的兩個(gè)特征:一個(gè)是速度剖面存在第二峰，另一個(gè)是速度剖面

5、的最大峰值位置不同。利用線性不穩(wěn)定理論和最大熵譜分析方法分析了沙壩海岸沿岸流的不穩(wěn)定性特征。利用沿岸流線性不穩(wěn)定理論給出了1∶100和1∶40坡情況不同的流速速度擬合曲線所對(duì)應(yīng)的不穩(wěn)定增長(zhǎng)模式。結(jié)果表明:兩個(gè)坡度情況所有波況沿岸流不穩(wěn)定同時(shí)存在前剪切和后剪切兩個(gè)不穩(wěn)定模式。通過對(duì)1∶100和1∶40坡情況下沿岸流的流速時(shí)間歷程的譜分析結(jié)果反映了沿岸流不穩(wěn)定特征，并與線性不穩(wěn)定理論得到的不穩(wěn)定增長(zhǎng)模式結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。并通過墨水運(yùn)動(dòng)顯示的不