破碎波作用下沙質海床動力回響及其對泥沙運動的影響

《破碎波作用下沙質海床動力回響及其對泥沙運動的影響》是依託長沙理工大學，由程永舟擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：破碎波作用下沙質海床動力回響及其對泥沙運動的影響
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：程永舟
• 依託單位：長沙理工大學

項目摘要

破碎波浪衝擊沙質海床產生的波動水壓力引發海床內孔隙水壓力變化可導致海床液化，加劇泥沙輸移，導致海床侵蝕、海岸變形及海岸結構物破壞。本項目將在波浪水槽中採用具有代表性的原型沙鋪設三種坡度的海床進行試驗研究，詳細測量波高、海床中孔隙水壓力、懸沙濃度、流場等，探討在規則波破碎、不規則波破碎時衝擊沙質海床引發的動力回響，揭示破碎波作用下沙質海床液化機理，闡明波浪紊動特性和海床內孔隙水壓力對泥沙運動的影響機制，分析波浪破碎引致的海床內孔隙水壓力回響對懸移質泥沙含沙量時空分布的影響，建立破碎波作用下沙質海床動力回響耦合數學模型，揭示破碎波作用下液化和非液化海床上的泥沙擴散輸移機理，分析泥沙擴散輸移過程，為海岸治理和海岸建築物的規劃設計提供理論依據。

結題摘要

波浪傳播到近岸水深較淺處會發生破碎，海床上泥沙運動、床面形態演變等與破碎波浪衝擊作用下孔隙水壓力的分布有著密切的關係。在波浪水槽中採用具有代表性的原型沙鋪設不同坡度的海床進行試驗研究，詳細測量了波高、海床中孔隙水壓力、懸沙濃度、床面形態、流場等，探討了波浪破碎衝擊沙質海床引發的動力回響，揭示了海床內孔隙水壓力對泥沙起動的影響機制，分析了波浪破碎引致的海床內孔隙水壓力回響對懸移質泥沙含沙量時空分布的影響，進一步討論了波浪破碎引致泥沙擴散輸移過程；定義了相對波高變化率、沙壩高和沙壩長的比值，通過分析兩者的變化，得到波浪變形和床面形態演變兩者的相互關係；並通過測量和計算沙壩尺度、沙壩移動速度及破碎帶輸沙率，分析了多種工況波浪作用下斜坡海床上的沙壩演變過程和破碎帶床面形態演變；根據SPH方法建立了Navier-Stokes方程的SPH形式的水動力數學模型，並對其相關數值處理技術進行了研究，證明其能較好的解決一些自由面大變形問題。研究成果提高了斜坡沙質海床上破碎波引起的泥沙輸運機制和海床動力回響機理認識，可為海岸治理和海岸建築物的規劃設計提供理論依據。