破碎波作用下沙质海床床面形态变化试验

程永舟; 潘昀; 蒋昌波; 李青峰

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破碎波作用下沙质海床床面形态变化试验

程永舟, 潘昀, 蒋昌波, 李青峰

文章导航 > 水科学进展 > 2014 > 25(2): 253-259

程永舟, 潘昀, 蒋昌波, 李青峰. 破碎波作用下沙质海床床面形态变化试验[J]. 水科学进展, 2014, 25(2): 253-259.

引用本文:

程永舟, 潘昀, 蒋昌波, 李青峰. 破碎波作用下沙质海床床面形态变化试验[J]. 水科学进展, 2014, 25(2): 253-259.

CHENG Yongzhou, PAN Yun, JIANG Changbo, LI Qingfeng. An experimental study on profile changes of sandy seabed under breaking waves[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(2): 253-259.

Citation:

CHENG Yongzhou, PAN Yun, JIANG Changbo, LI Qingfeng. An experimental study on profile changes of sandy seabed under breaking waves[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(2): 253-259.

破碎波作用下沙质海床床面形态变化试验

程永舟^1,2,
潘昀^1,3,
蒋昌波^1,2,
李青峰¹

1.
长沙理工大学水利工程学院,湖南长沙 410004;
2.
水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室,湖南长沙 410004;
3.
南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室,江苏南京 210029

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（41176072；51239001）

详细信息

作者简介:
程永舟（1974—），男，湖北广水人，教授，博士，主要从事河流海岸动力学及泥沙运动方面研究。 E-mail：chengyongzhou@163.com

中图分类号: TV139.2

An experimental study on profile changes of sandy seabed under breaking waves

1.
School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410004, China;
2.
Key Laboratory of Water-Sediment Sciences and Water Disaster Prevention of Hunan Province, Changsha 410004, China;
3.
State Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Nanjing 210024, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No 41176072; No 51239001).

摘要: 波浪在斜坡沙质海床上破碎会加剧泥沙输移导致海床形态变化，研究破碎波作用下沙质海床形态变化机制对于岸滩演变分析极为重要。在波浪水槽中采用中值粒径0.47 mm原型沙铺设1∶20坡度的底床模型进行试验研究，测量不同波浪条件下床面形态和沙坝顶端悬浮泥沙浓度变化。通过测量和计算破碎带输沙率、沙坝尺度和沙坝移动速度，分析破碎波作用下沙质斜坡海床上床面形态变化规律。试验结果表明，破碎带沙坝顶端的悬浮泥沙浓度与水深和底部床面密切相关，在形成沙坝和沙坝水平方向移动时，悬浮泥沙浓度较大；斜坡上沙坝前后来回运动的周期大小具有随机性，沙坝既有向岸又有离岸移动；在多组波长时间作用后沙坝尺度趋于稳定，底床净输沙量趋于0。
- 破碎波 /
- 床面形态 /
- 悬浮泥沙浓度 /
- 泥沙输移
Abstract: Sediment transport induced by wave breaking on the sandy sloping seabed leads to bed profile changes. Research on the mechanism of sandy seabed morphology change under the action of breaking waves is of great important to analyze the beach evolution. Experiments in this study are carried out in a wave flume on a 1:20 sloping artificial seabed, which is made of sands with median diameter of 0.47mm. The bed profile variations and the suspended sediment concentration on the top of the sandy bar are measured. By calculating the sediment transport rate in the surf zone as well as the dimensions and moving speed of the sandbar, the evolution of the seabed profile under breaking waves is analyzed. Experimental results show that the suspended sediment concentration in the surf zone on top of the sandbar is closely related to the local water depth and bed morphology. The concentration of the suspended sediment is larger when the sandbar forms and moves horizontally. There are both onshore and offshore movement of the sandbar and the back-and-forth movement of the sandbar on the slope have a random period. The dimensions of the sandbar tend to be stable and the net sediment transport tends to be zero under the action of wave trains. The result provides a reference for further study on the beach evolution.
- breaking wave /
- bed profile /
- suspended sediment concentration /
- sediment transport

[1]	顾继一, 陆永军, 刘怀湘, 谭寓宁, 黄廷杰, ZHUMingcheng, 段光磊. 东江沙卵石河床浅滩-深潭序列水沙演变特征 . 水科学进展, 2022, 33(1): 111-122. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2022.01.011
[2]	黄科翰, 徐梦珍, 张晨笛, 王兆印. 阶梯-深潭结构对沟道稳定性的作用机制 . 水科学进展, 2022, 33(6): 978-988. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2022.06.012
[3]	王乐, AlanJ S Cuthbertson, 张尚弘, 王永强. 非恒定流驱动下床面形态变化特征 . 水科学进展, 2021, 32(5): 751-758. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.05.010
[4]	赵汗青, 唐洪武, 闫静, 戴会超, 刘志武. 淹没植物明渠床面冲淤及其对水流运动的影响 . 水科学进展, 2021, 32(2): 250-258. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.02.010
[5]	左利钦, 陆永军, 朱昊. 波流边界层水沙运动数值模拟——Ⅲ.底部高含沙层模拟 . 水科学进展, 2019, 30(6): 810-822. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.06.005
[6]	左利钦, 陆永军, 朱昊. 波流边界层水沙运动数值模拟——I:水动力模拟 . 水科学进展, 2019, 30(4): 556-567. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.011
[7]	左利钦, 陆永军, 朱昊. 波流边界层水沙运动数值模拟——II.泥沙运动模拟 . 水科学进展, 2019, 30(5): 738-748. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.05.014
[8]	张光辉. 对坡面径流挟沙力研究的几点认识 . 水科学进展, 2018, 29(2): 151-158. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.02.001
[9]	申红彬, 吴保生. 冲积河流泥沙输移幂律函数指数变化规律 . 水科学进展, 2018, 29(2): 179-185. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.02.004
[10]	李晓亮. 破碎波条件下直立堤平均越浪量试验研究 . 水科学进展, 2017, 28(3): 445-451. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.016
[11]	雷文韬, 夏军强, 谈广鸣. 淤泥质河口水沙运动数学模型相关问题 . 水科学进展, 2013, 24(2): 197-204.
[12]	付旭辉, 杨胜发. 卵砾石沙波临界水流条件的水槽试验 . 水科学进展, 2013, 24(3): 379-385.
[13]	余明辉, 申康, 吴松柏, 魏红艳. 水力冲刷过程中塌岸淤床交互影响试验 . 水科学进展, 2013, 24(5): 675-682.
[14]	张原锋, 申冠卿, Verbanck M A. 黄河下游床面形态判别方法探讨 . 水科学进展, 2012, 23(1): 46-52. doi: CNKI:32.1309.P.20111125.1635.006
[15]	朱伟, 姜谋余, 赵联芳, 田涛. 悬浮泥沙对藻类生长影响的实测与分析 . 水科学进展, 2010, 21(2): 241-247.
[16]	李光录, 吴发启, 庞小明, 赵小风. 泥沙输移与坡面降雨和径流能量的关系 . 水科学进展, 2008, 19(6): 868-874.
[17]	李洪灵, 张鹰, 姜杰. 基于遥感方法反演悬浮泥沙分布 . 水科学进展, 2006, 17(2): 242-245.
[18]	许炯心. 黄河下游洪水的泥沙输移特征 . 水科学进展, 2002, 13(5): 562-568.
[19]	何青, 万兆惠. 黄河下游限制弯曲段河道冲淤数学模型 . 水科学进展, 1994, 5(2): 119-125.
[20]	程年生, 朱立俊. 床面附近泥沙交换率在悬移质输沙计算中的应用 . 水科学进展, 1993, 4(4): 274-280.

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破碎波作用下沙质海床床面形态变化试验

1. 长沙理工大学水利工程学院,湖南长沙 410004;

2. 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室,湖南长沙 410004;

3. 南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室,江苏南京 210029

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（41176072；51239001）

作者简介:
程永舟（1974—），男，湖北广水人，教授，博士，主要从事河流海岸动力学及泥沙运动方面研究。 E-mail：chengyongzhou@163.com

收稿日期: 2013-06-15
刊出日期: 2014-03-25

中图分类号: TV139.2

关键词:

破碎波 /

床面形态 /

悬浮泥沙浓度 /

泥沙输移

摘要: 波浪在斜坡沙质海床上破碎会加剧泥沙输移导致海床形态变化，研究破碎波作用下沙质海床形态变化机制对于岸滩演变分析极为重要。在波浪水槽中采用中值粒径0.47 mm原型沙铺设1∶20坡度的底床模型进行试验研究，测量不同波浪条件下床面形态和沙坝顶端悬浮泥沙浓度变化。通过测量和计算破碎带输沙率、沙坝尺度和沙坝移动速度，分析破碎波作用下沙质斜坡海床上床面形态变化规律。试验结果表明，破碎带沙坝顶端的悬浮泥沙浓度与水深和底部床面密切相关，在形成沙坝和沙坝水平方向移动时，悬浮泥沙浓度较大；斜坡上沙坝前后来回运动的周期大小具有随机性，沙坝既有向岸又有离岸移动；在多组波长时间作用后沙坝尺度趋于稳定，底床净输沙量趋于0。

English Abstract

An experimental study on profile changes of sandy seabed under breaking waves

1. School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410004, China;

2. Key Laboratory of Water-Sediment Sciences and Water Disaster Prevention of Hunan Province, Changsha 410004, China;

3. State Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Nanjing 210024, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No 41176072; No 51239001).

Received Date: 2013-06-15
Publish Date: 2014-03-25

Keywords:

Abstract: Sediment transport induced by wave breaking on the sandy sloping seabed leads to bed profile changes. Research on the mechanism of sandy seabed morphology change under the action of breaking waves is of great important to analyze the beach evolution. Experiments in this study are carried out in a wave flume on a 1:20 sloping artificial seabed, which is made of sands with median diameter of 0.47mm. The bed profile variations and the suspended sediment concentration on the top of the sandy bar are measured. By calculating the sediment transport rate in the surf zone as well as the dimensions and moving speed of the sandbar, the evolution of the seabed profile under breaking waves is analyzed. Experimental results show that the suspended sediment concentration in the surf zone on top of the sandbar is closely related to the local water depth and bed morphology. The concentration of the suspended sediment is larger when the sandbar forms and moves horizontally. There are both onshore and offshore movement of the sandbar and the back-and-forth movement of the sandbar on the slope have a random period. The dimensions of the sandbar tend to be stable and the net sediment transport tends to be zero under the action of wave trains. The result provides a reference for further study on the beach evolution.

程永舟, 潘昀, 蒋昌波, 李青峰. 破碎波作用下沙质海床床面形态变化试验[J]. 水科学进展, 2014, 25(2): 253-259.

引用本文:

程永舟, 潘昀, 蒋昌波, 李青峰. 破碎波作用下沙质海床床面形态变化试验[J]. 水科学进展, 2014, 25(2): 253-259.

CHENG Yongzhou, PAN Yun, JIANG Changbo, LI Qingfeng. An experimental study on profile changes of sandy seabed under breaking waves[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(2): 253-259.

Citation:

CHENG Yongzhou, PAN Yun, JIANG Changbo, LI Qingfeng. An experimental study on profile changes of sandy seabed under breaking waves[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(2): 253-259.

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破碎波作用下沙质海床床面形态变化试验

作者简介: 程永舟（1974—），男，湖北广水人，教授，博士，主要从事河流海岸动力学及泥沙运动方面研究。 E-mail：chengyongzhou@163.com

An experimental study on profile changes of sandy seabed under breaking waves

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出版历程

破碎波作用下沙质海床床面形态变化试验

1. 长沙理工大学水利工程学院,湖南长沙 410004; 2. 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室,湖南长沙 410004; 3. 南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室,江苏南京 210029

作者简介: 程永舟（1974—），男，湖北广水人，教授，博士，主要从事河流海岸动力学及泥沙运动方面研究。 E-mail：chengyongzhou@163.com

English Abstract

An experimental study on profile changes of sandy seabed under breaking waves

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作者简介:
程永舟（1974—），男，湖北广水人，教授，博士，主要从事河流海岸动力学及泥沙运动方面研究。 E-mail：chengyongzhou@163.com

1. 长沙理工大学水利工程学院,湖南长沙 410004;

2. 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室,湖南长沙 410004;

3. 南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室,江苏南京 210029

作者简介:
程永舟（1974—），男，湖北广水人，教授，博士，主要从事河流海岸动力学及泥沙运动方面研究。 E-mail：chengyongzhou@163.com