耗散型海滩冲流带泥沙
第七节海岸地貌2海岸带的泥沙运动
泥沙的横向运动
• 中立线以下岸坡： 中立线以下岸坡：
– 波浪刚进入浅水区，变形程度不大，V进略大于V回，但F进＜F回+G， 一个波浪周期内泥沙向海运动的距离大于向岸的距离，故产生向 海的净位移。
• 中立线处： 中立线处：
– 水深变浅，波浪变形加剧， V进＞V回，F进＝F回+G，一个波浪周 期内泥沙向海运动的距离与向岸的距离相等，故其净位移为零。
2）. 海岸泥沙的纵向运动 ）
– 激浪流沿滩面以进流（惯性力作用）和退流（重力控制）形式运 动，使泥沙的运动轨迹呈抛物线。
பைடு நூலகம் 3）. 泥沙纵向移动的距离与速度 ） – 主要取决于波浪入射角α
• 入射角 小：波浪通过浅水区的路径增大，波能主要消耗于 入射角α小 底部的摩擦上。 • 入射角 大：虽然波能较大，但泥沙只有横向移动而没有纵 入射角α大 向位移。 • 入射角 45°时：平行于海岸的波能分量使沿岸输沙量达最 入射角α= ° 大值。
2）. 沙嘴（自由地貌） ） 沙嘴（自由地貌）
– 岸线向陆转折时，由于波向线与岸线的交角变小，泥沙流容量降 低，部分泥沙在岸处发生堆积，形成向海伸出的沙嘴。
3）. 拦湾坝和连岛坝（封闭地貌） ） 拦湾坝和连岛坝（封闭地貌）
– 沙嘴若发生在湾口，则可发展成为拦湾坝（可发育在不同部位）。 当岸外存在岛屿时，外海波浪进入波影区后波能减弱，泥沙流容 量降低，泥沙发生沉积，岛、陆沙嘴相向伸展最后形成连岛沙坝。
2.泥沙纵向运移所形成的海积地貌 泥沙纵向运移所形成的海积地貌
– 泥沙在纵向运动过程中，由于岸线方向的改变或由于岸外岛屿与 人工堤等造成的波影区内，因泥沙流的容量降低而产生堆积，形 成一系列堆积地貌。
1）. 湾顶滩（毗连地貌） ） 湾顶滩（毗连地貌）
第十章海岸泥沙运动解析
三、沙粒的横向运动和纵向运动
1. 海底水质点的流速变化
水质点流速随水深变浅的变化特征： (1)向岸最大流速相对比向海最大流速快； (2)向海流动时间相对较长； 原因： 随水深变浅，波结构发生变化，波峰与波峰之间的距离
加大，波峰历时小于波谷历时。
2. 泥沙横向运动
v2是泥沙悬浮流速
（1）运动分析 ➢ac时间内将向岸移动 ➢df时间内将向海移动 ➢def＞abc，泥沙向海迁移 def＜abc，泥沙向岸移动 abc=def，泥沙在原地振荡 ➢ 中和线 泥沙原地振荡水深点的连线
• 海岸分类
根据泥沙组成不同，海岸可以分为如下三类：
（1）、淤泥质海岸。我们把底沙泥沙粒径D＜ 0.03mm 时 的 海 岸 （ 在 工 程 上 范 围 略 大 ， 即 D ＜ 0.05mm。称为淤泥质海岸。粒径小于0.03mm时， 泥沙颗粒间具有很强的粘结力，
淤泥质平原海岸
二、海岸工程中的泥沙问题
（2）形成平衡剖面 ➢ 中和线处形成凹沟，淘深海底； ➢ 凹沟以上发生淤积，坡度变缓； ➢ 凹沟以下发生淤积，坡度变陡； ➢ 最终形成平衡剖面。
海滩剖面特征 （1）外滩（inshore）：
位于破波点到低潮位岸线之间的区域，属于潮下带。 （2）前滩（foreshore）：位于低潮位岸线与高潮时波浪上涌水流达到的
• 风沙
一、海岸泥沙来源
二、海岸工程中的泥沙问题
海岸工程中涉及的泥沙问题，概括起来是 两个方面：防淤减淤和防冲促淤。不论是前者 或是后者，都与泥沙运动相关连，也即与不同 泥沙组成和不同海岸类型有关。因此，涉及工 程泥沙问题时，需对工程所在场所的海岸类别 进行调查研究。
二、海岸工程中的泥沙问题
二、海岸工程中的泥沙问题
福建沿岸海滩-沙丘系统地貌变化特征及关系模式
２０１４年２月 海洋地质与第四纪地质 Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．１第３４卷第１期 ＭＡＲＩＮＥ ＧＥＯＬＯＧＹ ＆ＱＵＡＴＥＲＮＡＲＹ ＧＥＯＬＯＧＹ Ｆｅｂ．，２０１４ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１１４０．２０１４．０１０４５福建沿岸海滩—沙丘系统地貌变化特征及关系模式刘建辉，蔡锋，戚洪帅，雷刚，苏贤泽（１．国家海洋局第三海洋研究所，厦门３６１００５）摘要：通过２００７年７月至２０１０年２月对福建沿岸２５个主要沙丘岸段的调查，以及代表性海滩－沙丘地貌系统地形变化的重复观测，针对福建海岸海滩类型和前缘沙丘地貌组合，从海滩动力地貌特征、沙丘形态及其变化角度出发，分析了海滩－沙丘地貌体系的变化特征，并进一步探索海滩动力地貌与沙丘地貌及其变化之间的关系模式。
结果为：（１）福建沿岸海滩－沙丘系统的地貌变化可以归纳为３种类型：①海滩稳定－沙丘变化型；②海滩侵蚀－沙丘稳定型；③海滩侵蚀－沙丘后退型。
（２）福建沿岸海滩－沙丘系统的动力地貌关系可以归纳为６种基本模式，主要表现为完全耗散型、过渡型和低潮阶地型３种海滩地貌与沙丘规模和形态的对应关系，海滩的沉积状态与海滩－沙丘系统内部的相互作用，也在某种程度上决定了其动力地貌关系模式。
关键词：海滩－沙丘系统；海滩动力地貌；地貌变化；福建海岸中图分类号：Ｐ７３６．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５６－１４９２（２０１４）０１－００４５－１２ 海滩和海岸沙丘是时空变化过程及其形态响应十分敏感的动态地貌系统，在波浪、海流和风能等多种动力的复杂作用下地貌形态时空变化频繁，尤其海岸沙丘因其独特的地理位置更是深受海、陆、气三相交互作用的影响［１］。
海洋动力作用为主的海滩与以风力作用为主的海岸沙丘长期被认为是两个独立的地貌系统，直至２０世纪８０年代，海岸学者才发现海滩与海岸沙丘两个系统间由复杂的反馈机制所控制的沉积物相互交换对整个海滨与海岸沙丘演化有重要影响，二者共同构成了一个不可分离的复合动力地貌系统，该复合系统中存在着系统形态与过程的相互作用与响应［２］。
烟台第一海水浴场沙源匮乏型海滩地貌和表层沉积物粒度特征
烟台第一海水浴场沙源匮乏型海滩地貌和表层沉积物粒度特征解燕;王张华;金秉福
【期刊名称】《山东国土资源》
【年(卷),期】2008(24)5
【摘要】在烟台第一海水浴场,利用经纬仪进行2条海滩横剖面形态测量,并在不同地貌单元采集沉积物样品进行粒度分析.测量显示,该海滩仅有小规模沙坝和沟槽体系.后滨上有风成沉积,但滩肩和海岸沙丘发育均不明显.粒度分析结果表明,海滩沉积物以中砂、粗砂为主,杂以砾或细砂,比山东半岛其他海滩沉积物明显要粗.由陆向海沉积物呈带状分布,平均高潮线附近和沙坝迎水坡侵蚀作用均显著.因此认为缺乏沙源供应的基岩岬湾式海岸是导致沙滩地貌发育不典型、海滩侵蚀作用显著的主要原因.
【总页数】4页(P37-40)
【作者】解燕;王张华;金秉福
【作者单位】华东师范大学地理系,上海,200062;华东师范大学地理系,上
海,200062;鲁东大学地理与资源管理学院,山东,烟台,264025
【正文语种】中文
【中图分类】P737
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1.青岛市汇泉湾海水浴场表层沉积物粒度特征及输运趋势 [J], 王伟伟;庄丽华;阎军;吴时国;栾振东
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3.秋季东山乌礁湾海滩表层沉积物粒度特征分析 [J], 周在明;杨燕明;陈本清
4.辽宁獐岛海滩表层沉积物粒度特征及输运 [J], 张云;龚艳君;张笑;尤广然;吴英超;孔重人;刘明;;;;;;;;
5.辽宁獐岛海滩表层沉积物粒度特征及输运 [J], 张云;龚艳君;张笑;尤广然;吴英超;孔重人;刘明
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波浪作用下淤泥质海滩剖面侵蚀过程的计算模式——以江苏北部淤泥质海岸为例
波浪作用下淤泥质海滩剖面侵蚀过程的计算模式——以江苏
北部淤泥质海岸为例
张勇;虞志英;金镠
【期刊名称】《海洋工程》
【年(卷),期】1993()4
【摘要】本文以江苏北部连云港—灌河口之间淤泥质海岸为研究对象,建立了在潮水位变动状态下淤泥质海滩剖面上破碎波浪冲蚀力的计算式,并根据海滩侵蚀过程中沉积物质构成的变化,提出了“蚀滩浪”的概念,以此建立了淤泥质海滩侵蚀演变模式,此模式揭示了淤泥质海滩侵蚀过程中剖面形态变化特征,较好地复演了连云港地区海岸的侵蚀演变过程。
【总页数】10页(P74-83)
【关键词】海滩剖面;淤泥质海岸;海滩侵蚀;波浪作用;江苏北部;侵蚀过程;剖面形态;演变模式;破碎波;滩面
【作者】张勇;虞志英;金镠
【作者单位】华东师范大学河口海岸研究所;连云港建港指挥部
【正文语种】中文
【中图分类】P75
【相关文献】
1.海岸工程对粉沙淤泥质侵蚀性海岸的影响--以茅家港环抱式突堤航道防护工程为例 [J], 王轲道;王建
2.平均高潮位记录分析淤泥质海岸的相对海面变化--以江苏淤泥质海岸为例 [J], 王艳红;张忍顺;谢志仁
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海滩平衡剖面研究述评
海滩平衡剖面研究述评◎ 吴瀚彬 中国海洋大学摘 要：平衡剖面是指在波浪、潮流等动力要素和泥沙特性不变的条件下，海滩剖面会逐渐趋于平衡。
平衡剖面理论对海岸工程的建设，海滩养护的设计等具有重要的指导意义。
回顾了国内外对海滩平衡剖面理论的研究进展，从平衡剖面的经验形态函数、水沙运动机制和平衡时间尺度三个方面，系统概述了该领域的研究现状与发展趋势，归纳了现有研究的局限性，提出了相应的研究展望。
关键词：平衡剖面；动力机制；平衡尺度1.引言近岸区域一般是指从海岸向海延伸大约10~20米以浅的海域，是海洋和大陆交汇的敏感区域，涉及复杂的地形与驱动泥沙的浪潮流等动力要素的非线性耦合，是多学科交叉研究的热点与前沿领域。
海滩平衡剖面在海洋地质学[1]中的定义为：近岸海区从水深等于盛行波1/2波长的深处，至暴风浪可达到的岸滩最高点之间，由粒径相同和比重相同的泥沙构成坡度均匀的海底，在波浪的作用下，其侵蚀和堆积处于相对平衡状态的海底剖面。
平衡剖面表征波浪、波生流等动力因素与地貌形态和泥沙特性在长时间尺度上的非线性耦合作用。
研究平衡剖面理论有助于提高养滩工程的效率，减少养滩工程的成本，尤其是对于补沙位置以及补沙周期的选取。
此外，对于研究海平面上升下的岸滩侵蚀也具有十分重要的意义。
本文在回顾国内外平衡剖面理论研究的基础上，从平衡剖面的经验形态和动力机制两个方面概述了该领域的研究现状以及发展趋势，总结并提出已有研究存在的不足及今后需要进一步研究的课题。
2.平衡剖面的经验形态近岸地貌形态总体上表现为上凹形，坡度从岸线向海方向递减，大量的研究致力于使用基于统计学规律的经验性数学表达式描述剖面的几何形态。
此类经验模型根据公式的复杂程度可以分为单调式、分段式以及复合式。
单调式的平衡剖面形态以幂函数为代表，用以表征水深与离岸距离之间的关系。
此类函数的模式（h=A x m）由Br uu n率先提出，之后由Dean加以完善，因此也被称为Br uu n-D e a n模型。
【高中地理】海岸地貌和冰川地貌课 2023-2024学年高中地理人教版(2019)必修一
冰蚀湖、冰斗湖：由冰川刨蚀、掘蚀作用产生凹地积水而成
北美五大湖——冰蚀湖
低洼谷地的软弱岩层逐渐受到冰川 的刨蚀，扩大而成今日的湖盆。当 大陆冰川后退时，冰水聚积于冰蚀 洼地中，便形成五大湖的水面。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
③冰川堆积与冰碛垄形成
• 冰川的侵运作用所产生的大量松散岩屑和从 山坡崩落的碎屑会进入冰川系统，随冰川一 起运动，这些被搬运的岩屑称为冰碛（qì） 物。
海滩、沙坝。
分
碳酸盐岩出露地区。 如我国云贵高原和
上游、中游、下游、 主要分布在干旱半干 河口段，不同地段 旱地区。如我国西北
布
滇南谷地。
的地貌有显著差异。 地区。
海岸边。
材料探究
材料一：松恩峡湾是挪威最大的峡湾，也是世界上 最深的峡湾，全长204千米，最深处达1 308米。两 岸山高谷深，谷底山坡陡峭，垂直上长，直到1 500 米的峰顶。两岸山峦起伏层林叠翠，忽而云雾缭绕 虚无缥缈，忽而白雪皑皑寒气逼人，峡湾的水清澈 透明水面如镜。坐船行驶在峡湾里，如入仙境。
景观
地貌特点
典型的冰斗由岩盆、岩壁和岩槛3部分组成。底部为
岩盆，平面上呈半圆形；三面环以陡峭的岩壁；出口 冰斗
处为一高起的岩槛，常有羊背岩位于其上。岩盆是一
个封闭的洼地，冰川消退后积水成湖，叫冰斗湖
角峰为尖状金字塔形的山峰，由数个冰斗包围形成， 角峰
其发育程度是冰川地形发育成熟与否的标志之一
刃脊为刃状山脊，由冰斗的不断扩大，斗壁后退，相 刃脊
态
终碛垄
分布于冰川前缘地带，由终碛组成的弧形垄状地形。内 侧缓，外侧陡，相对高度因地而异
冰水扇
融水河流带泥沙堆积，多个冰水扇连成一片形成外冲平 原
基于洞头区东岙湾沙滩修复工程的沙滩修复技术
·38·第 4期 总第 218 期2018 年 7 月浙江水利科技Zhejiang Hydrotechnics No . 4 Total No . 218Jul 2018基于洞头区东岙湾沙滩修复工程的沙滩修复技术李水泷，冯 闪（浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002）摘 要：近年来，我国海洋生态环境形势严峻，海岸线过度开发利用，海岸线修复整治迫在眉睫。
沙滩修复作为海岸线整治的重要措施之一，因其施工简单、成效快、经济效益高等优点而备受青睐。
阐述洞头区东岙湾沙滩修复工程设计中平面布置、剖面设计、铺设沙料控制、监测与养护等技术，并对修复前后进行了比较，结果表明修复达到了预期效果，使社会效益与经济效益双丰收。
关键词：人工沙滩；平面布置；剖面设计；洞头区东岙湾中图分类号：TV853 文献标识码：B 文章编号：1008 - 701X (2018)04 - 0038 - 03DOI ：10.13641/j .cnki .33 - 1162/tv .2018.04.010收稿日期：2018-03-22作者简介：李水泷(1978 - )，男，高级工程师，大学本科，主要从事水利水电设计工作。
E - mail ：544309276@1 问题的提出近年来，我国海洋生态环境形势严峻，近岸海域环境问题突出，比如陆源污染严重，滨海湿地面积缩减，自然岸线减少，海岛岛体受损以及生态系统受到威胁等。
由此以实现“水清、岸绿、滩净、湾美”为目标的海洋生态整治修复工作应运而生。
海岸线作为海洋经济发展的“生命线”“黄金线”，具有重要的生态功能和资源价值。
长期以来，我国海岸线过度开发利用导致海岸侵蚀、景观破坏、海水入侵、沙滩退化，公众的亲海空间日益缩减，部分地方滨海环境严重损害。
这与人民群众日益增强的环境保护意识，对宜人滨海环境的不断追求形成鲜明对比，因此海岸线修复整治迫在眉睫。
沙滩修复作为海岸线整治的重要措施之一，因其施工简单、成效快、经济效益高等优点而备受青睐。
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（5）c=k2 uw
理论背景
• 用公式（5）乘以垂直岸线方向的速度，可以得到冲流带泥沙输运的 粗略模型，与Bagnold-type公式类似，由扰动项和输运项组成 q=k2|uw|u （6） • 为了检验紊动特征和紊动对于泥沙再悬浮的重要性，紊动信号应当从 u和w的时间历程中去除，这样得到动能的表达式为 TKE 1/ 2(u v w ) • 如果假定w’与u’和v‘有某种特定的比例关系，则紊动动能 TKE w
'2 '2 '2
'2 2
实验场地和仪器
（1）实验场地
• 场地1:丹麦北海的skallingen，2002年8月~9月 • 场地2：荷兰中部海岸的Egmond ann zee，2002年10月~11月 • 两个场地的区别（1）年平均波高：skallingen为1m；egmond为1.2m （2）平均潮差：skallingen为1.5m，在大潮和潮间带会增加到1.8m； egmond为1.65m，在大潮时会增加到2.1m（3）泥沙平均粒径：
•
• •
• •
理论背景
• 现有的碎波带的泥沙输运模型表明含沙量c是扰动项U的函 数，即c=K1u^2，U是垂直岸线方向的速度与沿岸方向的速度的矢 量积，k 是摩擦比例系数。 • 当沿岸方向的速度等于零时，则q= k u^3,该公式是基于τ=ρcfu^2，其 中ρ是流体密度，cf是摩擦系数 • 本文只关注悬移质，考虑床底剪应力的显性公式，垂直于 岸线方向的紊流动量流量可以用下述公式表述：其中v 是 涡粘系数，τ是水平切应力，u，w分别是垂直岸线方向的 =-（u w ） -（u w ）+v 速度与沿岸方向的速度，v是运动粘度 v du dz • 忽略层流粘性，床底剪应力有两项：一项是波运动，一项 是紊动，基于上述公式，冲流带的含沙量可以这样表示：
实验结果
（1）冲流带的泥沙输沙率
• 净泥沙输沙率与泥沙在冲流带内的相对位置密切相关，为了区分相对 位置，冲流带可分为上冲流带、中冲流带、低冲流带 • 净悬沙输运量在两个海滩的整体特性是相似的。在低潮位时当传感器 位于冲流带的最上方，泥沙输沙量相当小并且方向指向近岸边。随着 仪器浸入水中部分的增加，即平均水位的增加，近岸输沙率也随之增 加，然而输运量减小。当仪器位于低冲流带时，泥沙输运量变大并且 指向离岸方向，而且内碎波带的净泥沙输运量也是指向向海方向。净 泥沙输沙率在涨落潮时没有明显区别。如下图。
引言
•
•
•
冲流带是海滩的重要组成部分，在冲流带中海岸线随着与入射短波和长重力波相关的 频率而来回移动。 冲流带是指滩面上下冲流联合作用的区域, 也就是以几分钟或几秒钟的间隔间歇性的暴 露在空气中的那一部分滩面, 其区域中心位置和范围由于受潮位、潮流及冲流等因素的 影响而不断变动, 具有一定的时空变化特性，海滩冲流带是陆海相互作用最直接的区域 之一, 是近岸过程变化的敏感和集中区域。 2种冲流状态：（1）滩面较陡时，冲流主要由短波驱动 （2）滩面较缓时，冲流主要由长重力波驱动
重力作用下的前滩堆积和滩面坡度增加需要由不对称上冲流/回流速度或者在上冲流和 回流的不对称泥沙悬浮数量决定。实地观察也显示在上冲流带的悬沙含量比回流带的 大 一个典型的冲流带泥沙输运模型-------Bagnold-type energetics model即q=ku^3,k---摩 擦刻度系数. 实验表明Kup>Kback，这一结果与cox和conley观察到的结果一致，与回流带相比，上 冲流的平均底床剪应力和摩擦因子比较大。这就表明了Bagnold-type energetics model 省略了某些关键的物理量。 对于上冲流的平均底床剪应力和摩擦因子比较大，大致有4种解释 以上的论述表明：紊动是冲流带内泥沙悬浮的重要因素
（2）实验仪器
• • • • •
UFOBS:光纤后向散射浊度计 EM:电磁流量计 PT:压力传感器 OB• OBS即光学后向散射浊度计(Optical BackScatter Sensor)，是一种光学 测量仪 器,它通过接收红外辐射光的散射量监测悬 浮物质,然后通过相关分析,建 立水体浊度与 泥沙浓度的相关关系,进行浊度与泥沙浓度 的转化,得到泥沙含量
skallingen为240μm，egmond为260μm（4）滩面坡度： skallingen为0.032，egmond为0.036（5）离岸波高：skallingen大部 分低于0.5m~0.6m，但可达到2.1m，egmond可达到3.75m（6）入射 波周期：skallingen：4~8s，egmond：6~9s
Fig3
• 用二次多项式拟合这些数据点，得到一个泥沙输运量的形状函数，即 y=-0.00043x^2+0.032x-0.08，其中y是净泥沙输沙率，x是仪器浸入水中的百
• • 分比。 由此可以看出，最大的近岸输沙率发生在中冲流带和上冲流带之间，最大的 离岸输沙率发生在冲流带的底部 由图还可以看出在中冲流带和上冲流带内泥沙输运几乎都是向陆方向，在低 冲流带泥沙输运都是离岸方向。这一点与Butt和Cox等人观察到的一致，他们 观察到上冲流带存在近岸方向的平均底床剪应力和低冲流带存在离岸方向的 平均底床剪应力
耗散型海滩冲流带的泥沙悬浮和紊动
• • • • • • • 摘要 引言 理论背景 实验场地和仪器 实验结果 讨论 结论
摘要
• 这篇文章主要是通过水平和竖直流速，水深以及含沙量的实地测量来 探讨冲流带长重力波范围内的悬浮泥沙的扰动和输运规律 • 数据表明由粘性涡流产生的竖向速度波动对于泥沙悬浮很重要，而且 竖向速度波动可以引起冲流周期内上冲流相和回流相之间的泥沙输沙 率的不对称分布。 • 这一结果还表明了当把能量型的泥沙输运模型应用于冲流带时，底床 剪应力的计算仅仅只基于流速的水平分量是不够的 • 本文得出了一个基于流速水平分量和竖直分量相关度的公式，虽然做 了改进，但仍需要很多数据的验证，而且，数据表明刻度系数存在着 些问题。能量模型的刻度系数不但在上冲流和回流之间有区别，而且 随着在冲流带中位置的不同而变化，尤其在上冲流相。