海岸动力学ppt
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海岸动力学英文PPT课件Coastal Hydrodynamics_复习
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1. Statistical characteristics Zero-up crossing method Statistically representative waves
The significant wave (有效波高) corresponds to the average of the heights of the one-third highest waves.
Chapter 3 WAVE TRANSFORMATIONS
Stating ocean wave characteristics Stating transformations of waves entering shallow water
43/130
§3.1 Ocean Wave Characteristics
§2.2 Basic Equations of Wave Motion 1. Assumptions 2. Governing equation 3. Boundary conditions 4. Discussion
8/130
G.D.E.
2 0
h z, x
B.B.C.
Coastal Hydrodynamics
CONTENTS
Chapter1 Introduction Chapter2 Wave Theory Chapter3 Wave Transformations Chapter4 Nearshore Currents Chapter5 Coastal Sediment Chapter6 Coastal Processes
2 gktankhh
gT2 2
L tanh h
2 L
c2gTtanh2Lh
1. Statistical characteristics Zero-up crossing method Statistically representative waves
The significant wave (有效波高) corresponds to the average of the heights of the one-third highest waves.
Chapter 3 WAVE TRANSFORMATIONS
Stating ocean wave characteristics Stating transformations of waves entering shallow water
43/130
§3.1 Ocean Wave Characteristics
§2.2 Basic Equations of Wave Motion 1. Assumptions 2. Governing equation 3. Boundary conditions 4. Discussion
8/130
G.D.E.
2 0
h z, x
B.B.C.
Coastal Hydrodynamics
CONTENTS
Chapter1 Introduction Chapter2 Wave Theory Chapter3 Wave Transformations Chapter4 Nearshore Currents Chapter5 Coastal Sediment Chapter6 Coastal Processes
2 gktankhh
gT2 2
L tanh h
2 L
c2gTtanh2Lh
《海岸动力学》课件
实验结果与分析
01 02 03
结果分析
分析潮汐和波浪对海岸的影响机制 。
研究海岸物质的迁移模式与潮汐、 波浪的相互关系。
06
海岸动力学的未来发展
海岸动力学的前沿问题
极端气候和海平面上升的影响
研究极端气候事件对海岸带的影响，以及海平面上升对海岸动力过程、海滩演变和沿海工 程设施的影响。
海洋酸化的影响
实验方法与步骤
• 重复进行多次实验，以获得可靠的实验结果。
实验方法与步骤
使用专业软件进行数据处 理和分析。
对采集的数据进行整理和 筛选。
数据分析
01
03 02
实验结果与分析
潮汐对海岸的影响
潮汐周期与海岸物质的迁移模式之间的关系。
波浪能量耗散
波浪在传递过程中能量损失的规律。
实验结果与分析
• 近岸流速分布：潮汐和波浪共同作用下近岸流速的分布情 况。
数值求解方法
数值求解是解决偏微分方程的重要手段，通过数值方法可以将偏微分方程 转化为离散点上的数值计算。
常见的数值求解方法包括有限差分法、有限元法、谱方法等，每种方法都 有其适用范围和优缺点。
选择合适的数值求解方法需要考虑模型的复杂性和计算精度要求，以及计 算资源的限制。
模型验证与比较
01
模型验证是确保模型准确性的重要步骤，通过与实际观测数据 进行比较，可以评估模型的可靠性和精度。
研究海洋酸化对海岸带生态系统、沉积物化学和矿物学的影响，以及这些变化如何影响海 岸动力过程。
海洋垃圾和塑料污染
关注海洋垃圾和塑料污染对海岸带生态系统和环境的影响，以及如何通过减少垃圾排放和 加强废弃物管理来减轻这些影响。
海岸动力学的研究趋势
海岸动力学英文PPT课件Coastal Hydrodynamics_6.2共42页文档
Chapter 6
When Qin is equal to Qout, which indicates that there is neither erosion nor deposition within the compartment, therefore the coast is stable. The lack of either beach erosion or deposition indicates that a state of equilibrium exists between the sources and losses.
Chapter 6
Subsequently, to prevent harbor shoaling, the breakwater was extended seaward and a suction dredge installed to pump sand past the harbor. It is seen that the work done in bypassing the harbor by dredging has replaced the natural transport system due to wave action.
Bay is an excellent example of the way in which
local beaches orient themselves parallel to the
refracted wave crests and develop the same
curvature.
Chapter 6
configuration in an attempt to reach a new
When Qin is equal to Qout, which indicates that there is neither erosion nor deposition within the compartment, therefore the coast is stable. The lack of either beach erosion or deposition indicates that a state of equilibrium exists between the sources and losses.
Chapter 6
Subsequently, to prevent harbor shoaling, the breakwater was extended seaward and a suction dredge installed to pump sand past the harbor. It is seen that the work done in bypassing the harbor by dredging has replaced the natural transport system due to wave action.
Bay is an excellent example of the way in which
local beaches orient themselves parallel to the
refracted wave crests and develop the same
curvature.
Chapter 6
configuration in an attempt to reach a new
第1章-概论(4版)PPT课件
粉砂淤泥质海岸
天津
2021/3/9
授课：XXX
15
第二节(一) 海岸的类型
根据海岸物质构成分类←泥沙输移
高能环境 （波浪作用为主）
基岩海岸-Rocky (Cliff) Coasts
岩石
砂质海岸-Sandy Coasts
砂、砾、卵石
低能环境
淤泥质海岸-Muddy Coasts
（潮汐作用为主）
开篇
第一章 《海岸动力学》概论
2021/3/9
授课：XXX
1
本章总纲
第一节 引言
第二节 海岸类型和基本概念
第六节 海岸动力因素 第五节 海岸侵蚀和淤积
第三节 海岸地貌特征
第四节 河口地貌特征
第七节 海岸工程 第八节 研究内容和研究方法
《海岸动力学》
海岸
研究对象
动力
研究内容
学
研究方法：Mechanics，Mechanism-机理
2021/3/9
授课：XXX
21
华南和 东南的 热带、 亚热带 沿岸
红树林海岸-Redwood Forest Coasts
定义：由红树林(发育在热带和亚热带泥滩上的耐盐性植物群落)及林下沼泽 泥滩组合的海岸
适2用02：1/3/生9 态循环和平衡、天然堤防授课：XXX
22
2021/3/9
岸礁 南纬30度～北纬30度 之间的热带和亚热带 地区
2021/3/9
授课：XXX
18
台湾清水断层海岸
普陀山千步沙
沙质海岸-Sandy Coasts
主要特征：岸线平顺、岸滩较窄、坡度较陡
分类：沙滩海岸、沙堤-潟湖海岸、沙丘海岸
2适02用1/3/：9 旅游、渔港
《海岸动力学》课件
研究内容：包括海岸线变迁、海滩侵蚀、潮汐现象、海浪运动等。 应用领域：海岸工程、海洋资源开发、环境保护等领域。
海岸工程：如港口建 设、防波堤设计等
海洋资源开发：如潮 汐能、波浪能等
环境保护：如海岸侵 蚀、海平面上升等
自然灾害防治：如台 风、海啸等
军事应用：如潜艇隐 蔽、导弹发射等
学科背景：海岸动力学是研究海岸线、海岸带和海岸生态系统的动力学过程和规律的科学。 发展历程：海岸动力学起源于19世纪末，随着海洋科学的发展而逐渐形成。 学科发展：20世纪初，海岸动力学开始受到重视，并逐渐成为一门独立的学科。 当代研究：现代海岸动力学研究涵盖了海岸线变化、海岸带生态系统、海岸工程等多个领域。
数值模拟技术的发展趋 势：随着计算机技术的 不断发展，数值模拟技 术在海岸动力学中的应 用将会越来越广泛，精
度也会越来越高。
验证方法：对比实验结果与理 论预测
精度评估指标：误差、偏差、 方差等
影响因素：模型参数、初始条 件、边界条件等
提高精度的方法：改进模型、 优化算法、增加计算资源等
敏感性分析：研究模型参数变化对结果 影响的程度
国际合作：加强与其他国家的合作，共同研究海岸动力学问题 学术交流：举办国际学术会议，促进学术交流与合作 技术共享：共享研究成果和技术，提高海岸动力学的研究水平 人才培养：加强国际人才培养，提高海岸动力学的研究能力
感谢您的观看
汇报人：
海岸动力学PPT课件 大纲
汇报人：
目录
添加目录标题
海岸动力学概述
海岸动力学的基本原 理
海岸动力学的数学模 型与数值模拟
海岸动力学的实际应 用案例
海岸动力学的未来发 展趋势与挑战
添加章节标题
海岸动力学概述
海岸工程：如港口建 设、防波堤设计等
海洋资源开发：如潮 汐能、波浪能等
环境保护：如海岸侵 蚀、海平面上升等
自然灾害防治：如台 风、海啸等
军事应用：如潜艇隐 蔽、导弹发射等
学科背景：海岸动力学是研究海岸线、海岸带和海岸生态系统的动力学过程和规律的科学。 发展历程：海岸动力学起源于19世纪末，随着海洋科学的发展而逐渐形成。 学科发展：20世纪初，海岸动力学开始受到重视，并逐渐成为一门独立的学科。 当代研究：现代海岸动力学研究涵盖了海岸线变化、海岸带生态系统、海岸工程等多个领域。
数值模拟技术的发展趋 势：随着计算机技术的 不断发展，数值模拟技 术在海岸动力学中的应 用将会越来越广泛，精
度也会越来越高。
验证方法：对比实验结果与理 论预测
精度评估指标：误差、偏差、 方差等
影响因素：模型参数、初始条 件、边界条件等
提高精度的方法：改进模型、 优化算法、增加计算资源等
敏感性分析：研究模型参数变化对结果 影响的程度
国际合作：加强与其他国家的合作，共同研究海岸动力学问题 学术交流：举办国际学术会议，促进学术交流与合作 技术共享：共享研究成果和技术，提高海岸动力学的研究水平 人才培养：加强国际人才培养，提高海岸动力学的研究能力
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海岸动力学概述
海岸动力学的基本原 理
海岸动力学的数学模 型与数值模拟
海岸动力学的实际应 用案例
海岸动力学的未来发 展趋势与挑战
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海岸动力学概述
海岸动力学1-240页PPT
二、随机波统计理论基础
对于不规则波形，如何定义波高、周期呢?
上跨零点法; 取平均水位为零线，把波面上升与零线相交的点作
为一个波的起点。波形不规则地振动降到零线以下， 接着又上升再次与零线相交，这一点作为该波的终点 (也是下一个波的起点)。如横坐标轴是时间，则两个 连续上跨零点的间距便是这个波的周期；把这两点间 的波峰最高点到波谷最低点的垂直距离定义为波高。
上跨零点法
如何描述这个波系的大小呢?一般有二种方法： 一是采用有某种统计特征值的波作为代表波的特征波法； 二是用谱表示。
特征波的定义，通常采用大约连续观测的100个波作为 一个标准段进行统计分析
(一) 按部分大波平均值定义的特征波
1 最大波:波列中波高最大的波浪
Hm ax THm ax
2 十分之一大波 H110 TH1 10
cn r,cor)s(
类似微幅波的浅水余弦波
当模数κ＝1时， K(κ)→∞，
c(n r,1)seh(c r)
波面方程变为
Hsehc2
34H hh xcht
转化为孤立波
孤立波的 波长和波周周期都趋于无这穷大
二、孤立波理论简介
孤立波理论是一种在传播过程中波形保持不变的推移波 理论，它的波面全部在静水面以上
K(κ)，E(κ) 为第1类和第2类完全椭圆积分
不同模数κ决定着不同的波面曲线形状, κ与波要素之间有如下 关系
16.K2 L2.H
给定L、H和h
求得κ
3
h h 或L/h与H/h
波面形状
当模数κ→0 波面方程变为
K()
2
d
0
2
,
Hcoskxt
2
海岸动力地貌学(王永红编著)PPT模板
17 图版
图版
202X
感谢聆听
202X
海岸动力地貌学(王永红 编著)
演讲人
2 0 2 X - 11 - 11
01 序一
序一
02 序二
序二
03 前言
前言
04 第一章绪论
第一章绪论
第一节海岸线、海岸和海岸带 第二节海岸相关研究回顾 第三节海岸动力沉积地貌研究的 时空尺度 第四节海岸动力沉积地貌系统 习题
05 第二章海岸形成的地质背景
第二章海岸形成的 地质背景
第一节板块构造 第二节地质结构 第三节地壳的相对运动 第四节研究实例 习题
06 第三章海平面
第三章海平面
第一节简介 第二节海平面变化 第三节海平面上升对海岸带的影 响 第四节研究实例 习题
07 第四章海岸沉积物和输移
第四章海岸沉积物 和输移
第一节海岸沉积物 第二节流体特性 第三节沉积物输移 习题
08 第五章海岸动力过程
第五章海岸动力过程
第一节潮汐 第二节波浪 第三节其他海洋动力 第四节陆地和地表过程 习题
09 第六章基岩海岸
第六章基岩海岸
第一节基岩海岸地貌过程 第二节海蚀崖地貌 第三节海蚀平台 第四节其他基岩海岸的地貌特征 习题
10 第七章砂质海岸
第七章砂质海岸
01
第一节基本 概念
04
第四节海滩 地貌和分类
02
第二节泥沙 横向运动和
中立线
05第五节海岸 沙丘03第三节泥沙 的纵向运动
06
第六节其他 砂质堆积地
貌
第七章砂质海岸
第七节海滩实测和研究方法 习题
11 第八章粉砂淤泥质海岸
第八章粉砂 淤泥质海岸
海岸动力学课件0
海岸动力学绪论第一章波浪理论第二章波浪的传播变形和破碎第三章近岸波浪流第四章海岸带潮波运动第五章沙质海岸的泥沙运动第六章岸滩演变第七章淤泥质海岸的泥沙运动一、课程性质：1、流体力学的分支学科（海岸流体动力学），以流体力学为力学背景。
2、海岸工程的基础学科，以海岸工程（包括海港工程）为工程应用背景。
3、海洋学的分支。
4、港口航道与海岸工程的专业基础课。
5、理论性与实用性兼有。
海岸带是陆地和海洋的交界地带，沿海岸滩与大潮平均高潮面的交线称为海岸线。
我国海岸线漫长，共长3万余公里(包括大陆海岸线1.8万公里，岛屿海岸线1.4万公里)。
二海岸带特征(研究的区域和对象)海岸线:大潮平均高潮面与陆岸的交线。
海岸带:是陆地与海洋相互作用、相互交界的一个地带(包括潮上带，潮间带，潮下带)。
潮间带:高潮时海岸线与低潮时海岸线之间的带状区域。
潮上带:海岸线向陆扩展10km 。
潮下带:向海到-10m ～-15m等深线。
海岸动力学的研究区域：下界在波浪对海底开始起作用的地方，上界在最高潮位激浪还能作用到的上限。
海岸类型:基岩海岸、砂砾质海岸、淤泥质海岸、红树林海岸和珊瑚礁海岸等五种类型基岩海岸海岸类型:沙质海岸海岸类型:砾石海岸海岸类型:淤泥质海岸海岸类型:红树林海岸海岸类型:珊瑚礁海岸三海岸动力因素:波浪、潮汐及潮流、近岸流、台风、风暴潮、海啸、异重流；以及河流影响.海岸动力学的任务就是要研究上述自然动力因素，主要是波浪、潮汐、潮流对于海岸与海岸建筑物的作用。
海啸潮汐波浪四海岸动力学的研究内容:海岸动力因素(主要是波浪、潮波)的基本理论海岸动力因素与岸滩、海岸建筑物相互作用的规律。
岸滩(海岸)演变问题以泥沙运动为中介地质学海岸地貌学海岸动力学海岸动力因素泥沙运动岸滩演变与动力相适应的平衡岸滩海岸建筑物改变岸滩边界条件第1,2,3,4,章第5章第6章课程内容结构体系海岸动力学对于利用与开发海岸带、保护海岸的事业是必不可少的，特别是对于海港的建设尤为重要。
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势波的水质点的水平分速u和垂直分速w可由速度势函数导出
不可压缩流体连续方程
势波运动的控制方程
或记作
定解条件 1) 在海底表面，水质点垂直速度应为零，即
z= -h
2) 在波面z=η处，应满足两个边界条件. 动力边界条件: 伯诺里方程有,
p=0， 根据
非线性项
自由水面运动学边界条件为 3) 波场上、下两端面边界条件
海 岸 动 力 学11
第一章 波浪理论
第一节、概述 第二节、微幅波理论 第三节、有限振幅斯托克斯波理论 第四节、浅水非线性波理论 第五节、各种波理论的适用范围 第六节、随机波理论简介
第一章 波浪理论
第一节 概 一、海洋波动概念和波浪分类 1、按波浪所受的干扰力和周期分类
第一章 波浪理论
第一节 概 一、海洋波动概念和波浪分类
小结
浅水波 (长波) 中等水深波 深水波（短波）
四、微幅波的速度场和加速度场 任一点处水质点运动的水平分速u和垂直分速w分别为
五、微幅波的质点运动轨迹
静止时位于
处的水质点，在波动中以速度
运动着，在任一瞬间水质点的位置在
ξ与ζ是水质点迁移量 (质点离开静止位置的水平和垂直距离).
微幅波假定:
处速度等于
势能: 水质点偏离平衡位置所致
动能: 质点运动所致
七、微幅波的波能和波能流 1 波浪能量随着波浪向前传播而传播。研究近岸泥沙
运动，常常将其与波能联系起来。
波能由势能和动能两部分组成。波浪势能是因水质 点偏离平衡位置所致，一个波长范围内单宽波峰线长 度的波浪势能 :
势能
波浪动能是由于质点运动而产生，一个波长范围内单宽波峰 线长度的波浪动能由下式计算
处速度
水质点的迁移量 a b
水质点运动轨迹方程为 任意时刻水质点的位置
水质点运动轨迹为一个封闭椭圆，其水平长半轴为a， 垂直短半轴为b。在水面处b＝H/2，即为波浪的振幅，在 水底处b＝０，说明水质点沿水底只作水平运动。
在深水情况下，a=b，水质点运动轨迹为为一个圆， 在水面处轨迹半径为波浪振幅，随着质点距水面深度增 大，轨迹圆的半径以指数函数形式迅速减小
微幅波理论。 艾利波理论。 线性波理论。
微幅波理论控制方程和定解条件场)
波面 (压力场)
二、微幅波理论解——
分离变量法求解 势函数的解 自由水面波面
弥散关系
tanh-双曲正切函数, cosh-双曲余弦，sinh-双曲余弦 σ--角频率、 k--波数, h--水深
弥散方程等价关系式
非线性波
2
沿正x方向以波速c向前传播的二维运动的自由振荡推进波， x轴位于静水面上，z轴竖直向上为正。波浪在xz平面内运动。
简单波理论假设： 流体是均质和不可压缩的； 流体是无粘性的理想流体； 自由水面的压力是均匀的且为常数； 水流运动是无旋的； 海底水平、不透水； 流体上的质量力仅为重力； 波浪属于平面运动，即在xz平面内作二维运动。
拉格朗日法:亦称全面法，它以空间某一质点为研究对 象，研究该质点相对于初始条件的各个不同时间的位置、 速度和加速度等。拉氏法研究的是某一质点的位置变化，
(Path line).
描述规则波浪运动的理论 微幅波理论( Airy ,1845)
有限振幅波理论 ( Stokes,1847) 椭圆余弦波理论 孤立波
4、按波浪运动状态分类 振荡波 (推进波, 立波) 推移波
5、按波浪破碎与否分类 破碎波，未破碎波和破后波
此外根据波浪运动的运动学和动力学处理方法，还 可以把波浪分为微小振幅波(线性波)和有限振幅波(非 线性波)
二、波浪运动的描述方法和控制方程
1、波浪运动的描述方法
欧拉法:亦称局部法，它是以空间某一固定点为研究 对象，研究任一质点流过固定点的运动特性欧氏法研究 的是某一流场的变化，它能给出某一固定时刻空间各点 的速度大小和方向，亦即给出流线(Stream line)。
非线性 项
波动定解问题
z=-h
(流速场) (压力场)
两个困难
1) 2) 自由水面位移η在边界上的值是未知的，即边界条件 不是确定的。
要求得上述波动方程的边值解，最简单的方法是先将
第二节
一、微幅波控制方程和定解条件
波动问题线性化 假设波动的振幅a远小于波长L或水深h， 首先由艾利1845年提出， 非线性项与线性项之比是小量，可略去，
1、按波浪所受的干扰力和周期分类
表面张力波: 其波长小于1.7cm，最大波高为1至2mm
重力波: 周期1～30s的波浪，其主要干扰力是风，
重力是它的恢复力。
长周期波: 风暴潮；海啸。
潮波:
其周期最长。
2、按波浪形态分类 规则波:离开风区后自由传播时的涌浪接近于规则波。 不规则波:大洋中的风浪。
3、按波浪传播海域的水深分类 深水波 : h/L≥0.5 有限水深波 0.5＞h/L＞0.05。 浅水波 h/L≤0.05 其中h为水深，L为波长,
在深水情况下波长和波速与波周期有关，而与水深无关
2 当水深与波长相比很小时，
Kh=π/10
0.3042
0.3142
kh＜π/10或 h＜L/20时，属于浅水，弥散方程简化为
在浅水中波速只与水深有关，而与波周期或波长无 关。因此任何波周期(或波长)的波浪传播到浅水区后， 波浪的传播速度只由当地水深控制。（非弥散波）
当水深给定时，波的周期愈长，波长亦愈长，波速也 将愈大，这样就使不同波长的波在传播过程中逐渐分离开 来。这种不同波长(或周期)的波以不同速度进行传播最后 导致波的分散现象称为波的弥散(或色散)现象。
三、微幅波解的讨论—— 1 当水深h或kh为无限大，即h, kh→∞时，
水深h大于波长L的一半，或说kh＞π时，可认为 已处于深水情况。这时，波浪弥散方程可以化简为
微幅波近似
总波能为 一个波长范围内，单宽波峰线长度的平均总波能为 (单位海面面积上的波能)
微幅波平均总波能与波高的平方成正比
六、微幅波的压力场
微幅波场中任一点的波浪压力可由线性化的伯诺里方程求得
线性化
静水压力部分 动水压力部分
(压力响应系数)
Kz—为压力响应系数或压力灵敏度系数，它是z 的函数，随着质点位置深度增大而迅速减小
七、微幅波的波能和波能流
质量流 波能流 动量流
波周期平均值, 水深积分 输送量
左边
右边
1