海洋地理专业毕业论文-海岸工程与海滩剖面形态研究

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1、淮海工学院二○○八届毕业设计（论文）第31页共31页1引言海岸带是陆地与海洋的连接地带，由陆地、滩涂和浅海三部分组成。虽然全球海岸带的面积仅占陆地面积的1/10，但生活在海岸带区域的人口却占世界总人口的6/10.随着人口的增长、经济的发展及人民的生活水平的提高，人类对海岸带的开发强度加大，进行了不同规模的围海工程以及海岸工程建设。海滩是海陆边界汇聚的一动力敏感地带，波浪、水流驱动泥沙运动导致海滩地形处于不断变化过程。由于海岸环境时空变化的复杂性，受泥沙特性、入射能量及其浅水变形、线性与非线性耦合机制，海滩地形不同时间尺度的响应等海滩等过程与形态之间的互反馈作用，海滩作为一物质与

2、能量开放系统不断调整并力图达到一最佳或平衡状态。在这种状态中，海滩过程和形态都达到最大稳定性。海滩作为泥沙再分布形成的堆积地形，其地形组合演变本质上是三维地形的时空变化过程。由于海滩系统的复杂性，研究人员采用了不同研究方法来探讨海滩二维剖面地形动态特征，早期的研究是侧重于对海滩剖面形态及其控制因素的定性描述。70年代以来，伴随着科学的发展、测验技术进步、计算机的广泛应用和海岸工程建设的需要，对海滩剖面的研究取得了长足的进展。从本质上看，海滩过程是三维地形演变的地貌形态学和泥沙动力学问题。而从工程应用角度看，把三维问题简化为二维剖面地形问题只适用于岸线和水下等深线相对平直海岸，而

3、实际海岸环境难以满足此特定条件。我国沙质海岸多基岩岬间，由于湾内岸线弯曲，不同岸段向海的开敞程度不同，开展此类海滩平衡剖面形态研究从理论上与应用上都具有重要的实际意义。海滩位于海陆之间的动力敏感地带，海滩剖面形态是近岸过程的一个重要研究内容。海滩剖面形态受波浪、泥沙、沿岸流、地质等诸多因素的影响，使得海滩剖面时空变化极为复杂，对其研究具有重要的理论意义。另一方面，海滩作为海岸带资源的重要组成部分，与人们的生产关系极为密切，因而具有实际应用价值。海滩剖面重塑后的季节性变化的研究对海岸的工程建设有着指导性的意义，有利与国民经济的发展和海洋资源环境的保护。1.1国内外研究现状着眼于国

4、际研究，针对关于海岸工程以及建设前后对海域工程环境的影响的研究，欧美等发达国家早在上世纪就投入了大量的现场实测和理论研究，发表了许多有关的论文和报告。国内近些年来也加强了这方面的研究工作.目前，在国外海岸工程环境领域的研究进展与发展趋势主要集中在如下几个方面。（1）海岸形态动力学研究，其主要是研究物理现象的机理，发展海岸形态动力学的数学模型。研究包括近岸波、流、泥沙运动的基本规律及其相互作用，从而研究海岸岸线数学模型和海岸区域数学模型。目前，欧盟中各国主要水力研究所（大学）都建立了自己独特的海岸形态动力学的数学模型，这些模型经过了实验室和现场大量资料的验证，已投入使用。（2）近

5、岸浅水波、破碎波研究。目前的研究主要包括两大类数学模型：一类是以缓坡方程和波浪能量守恒为主，方程的求解可直接扩张到破波带内，波浪破碎的影响通过在方程中加入能量耗散项来考虑，能量耗散一般类比于水跃能量耗散；另一类是以Boussinesq淮海工学院二○○八届毕业设计（论文）第31页共31页方程为主，该模型可直接包括与波浪非线性有关的流动，如辐射应力和近岸环流以及低频波浪。1887年，意大利学者P.Cornaglia在研究浅水区域波浪的不对称性对海滩泥沙的作用时，提出了海滩泥沙运动的中立线假说，他认为由于浅水波变形，海滩上存在中立线(点)。在中立线（点）岸侧方向上，底部物质向岸运动，

6、中立线（点）海侧方向上，底部物质向海运动，中立线（点）上的物质只在中立线（点）附近来回摆动。这一论点提出来以后，引起了研究人员的极大兴趣。曾科维奇（Zenkevich，1946）根据中立线理论，将影响海滩斜坡的几个因素简化，首先提出了海滩平衡剖面的塑造模式。20世纪80年代以来，随着计算机技术、测量技术、水下探测技术等的进步和发展，对海滩剖面的研究也越来越深入。研究工作主要围绕几个方面进行：(1)形成平衡剖面的机制是什么；(2)为什么平衡剖面是平滑上凹的；(3)为什么到一定水深后剖面趋于水平；(4)是否可用一个含有波浪条件的方程来描述剖面。在这些研究成果中，提出了许多的平衡剖面

7、形态模式。在过去几十年间，海滩研究己经从试验研究和现场测量中收集了许多有关海滩剖面的形态变化以及引起海滩剖面变化的各种物理因素的大量资料信息。根据许多波浪槽试验以及现场观测来看，一般公认的有两种代表性的海滩剖面—沙坝型和滩肩型或阶梯型(见图1)。阶梯型海滩是没有沿岸沙坝的海滩剖面，Johnson(1952)给这种海滩取名为正常海滩或夏季海滩;沙坝型海滩是有沿岸沙坝的海滩剖面，Johnson给这种海滩取名为风暴海滩或冬季海滩。冬季海滩以较缓的前滨坡度和近海沿岸沙坝为特征;夏季海滩是淤积的，而且