叠加波浪场作用下裂流三维分布特征研究

明晰叠加波浪场作用下裂流三维分布特征，有助于全面深入开展海岸裂流的演化规律和致灾机理研究.为分析丁坝、沙坝和沟槽对裂流三维特征的影响，通过对沟槽内和槽外沙坝上两个不同节点位置ADV流速测量，实验研究了有槽沙坝海岸交叉叠加波浪的裂流垂向分布.结果表明：对沟槽内和沙坝上节点断面，裂流头区域表现为靠近水表面具有较大速度的表面流特征.而对于裂流颈位置则有不同，沙坝上的裂流垂向结构变化较大，沟槽内的裂流垂向数值较为均匀.沟槽内断面的裂流垂向分布符合对数分布规律.裂流沿岸速度分量表现为上大下小的规律，但对于不同周期略有不同.丁坝通过控制近岸环流系统而影响裂流沿岸速度分量的波动特征，导致沟槽内裂流的沿岸速度分量指向丁坝方向，对距离丁坝较远的沙坝上裂流的沿岸速度分量影响减弱.     

叠加波浪有槽缓坡沙坝地形裂流试验

进行了有裂流槽缓坡沙坝地形下,由反射壁反射的交叉叠加波浪形成的沿岸波高周期性变化所产生的裂流试验研究.试验中波浪场由斜向入射波浪在反射壁上的反射波和入射波交叉生成,交叉波浪是具有等波幅和等频率但入射角相反的两列规则波波列.通过对交叉叠加波浪下裂流槽附近范围的波浪场和流速场测量分析了有裂流槽缓坡沙坝地形情况下的裂流特性.通过不同周期引起的叠加波浪节腹点位置的变化,分析了不同周期对裂流槽中裂流的影响,表明在裂流槽地形下裂流受到周期和裂流槽的共同影响.     

随机波浪丁坝反射叠加形成的裂流实验

为研究随机波浪遇丁坝反射形成的裂流的特征，进行了沙坝地形丁坝反射所形成的叠加波浪生成裂流的实验。研究结果表明，沿岸一致的沙坝地形使得所形成的裂流主要受控于沿岸周期性变化叠加波浪。裂流的驱动力主要取决于节腹点之间的平均水面沿岸压力梯度，而节腹点波高差异形成的沿岸辐射应力贡献很小，驱动力的量值与范围受到波浪周期的影响。裂流的位置和宽度完全受控于波浪节点，叠加波浪场在叠加区沿岸方向上形成交替出现的环流系统和大尺度涡，此环流系统由围绕波浪节点的离岸裂流、围绕波浪腹点的向岸流和由波腹点向波节点汇聚的沿岸方向的补偿流组成。     

不规则波致沿岸流不稳定运动时空变化研究

基于Morlet小波与沿岸流不稳定运动流速时间历程形态相似的原则,采用Morlet复小波作为基小波,得到沿岸流不稳定运动流速时间历程的小波功率谱,以此分析了1∶100和1∶40平直斜坡不规则波条件下观测到的沿岸流不稳定运动时空变化特性,并分析了坡度对沿岸流不稳定运动时空变化的影响.通过分析各个波况下距岸线不同位置处小波谱能量分布的变化,得到沿岸流不稳定运动随时间、空间的变化特性,同时通过分析在坡度不同其它波况相近的情况下小波谱中能量分布的不同,得到坡度对沿岸流不稳定运动的影响.结果表明沿岸流不稳定运动随着时间的变化不会和低频波以及其它模式的低频成分有能量交换;随着距岸线距离的增大,沿岸流不稳定运动获得能量的时间提前,在时均沿岸流最大值附近获得能量最早;从地形影响角度看,地形坡度增大使得沿岸流不稳定运动在垂直岸线和沿岸方向的作用增大.该研究结果可以应用于沿岸流不稳定运动对近岸泥沙、污染物输移影响等的经验参数的标定.     

平直缓坡上破波带内污染物输移速度实验研究

破波带内是接受海陆交接处污染物最多的区域,掌握破波带内污染物输移规律尤为重要.为此,通过实验,研究了平直斜坡上破波带内污染物在沿岸方向与垂直岸线方向的输移规律.实验采用的入射波分为规则波和随机波,主要分析了这两种入射波情况下入射波高、周期对污染物沿岸方向输移速度的影响;垂直岸线方向输移速度Vdx与沿岸方向输移速度Vdy比值关系;污染物沿岸方向输移速度与时均沿岸流最大值的比值.污染物在破波带内输移速度通过追踪污染团浓度等值线的额点来获得.结果表明,规则波和不规则波情况,污染物沿岸方向输移速度随着入射波周期和波高的增大而增大,污染物基本都有向岸线方向输移的趋势;规则波情况下,|Vdx|/|Vdy|在0.04～0.11范围内,不规则波情况,则在0.11～0.29范围内.污染团向岸线方向输移速度不规则波情况比规则波情况时大;规则波情况下,污染物沿岸方向输移速度约为时均沿岸流最大值的36%～90%,而不规则波情况下,则为61%～75%.     

缓坡平均沿岸流速度分布拟合研究

沿岸流对沿岸输沙和近岸物质输移扩散等有重要影响,研究沿岸流分布具有重要的现实意义。基于1:100坡度缓坡沿岸流实验结果,利用Matlab拟合工具箱,分别采用Rational和Gauss拟合曲线以及自定义的Allen拟合曲线对实验不同波高和不同周期作用下的平均沿岸流速度分布进行了拟合分析,结果表明:缓坡1:100平均沿岸流最大值近岸一侧呈下凹趋势,3种曲线均能较好地拟合平均沿岸流速度分布,不过与其他2个函数相比,Allen拟合曲线较为平滑且函数形式较为简单,能更好的应用于工程实际。     

地震动参数对高层混合结构破坏的影响

采用15条地震波对3个层高不同周期不同的钢框架-钢筋混凝土剪力墙混合结构进行动力时程分析,以了解地震波的峰值速度与峰值加速度的比值、峰值加速度、以及强震持时对结构破损程度的影响.结果表明:地震波的幅值相同时,结构的破坏程度与地震波峰值速度与峰值加速度的比值呈正比;地震波峰值加速度的增大使结构破坏程度不断提高,提高的速度先急后缓;地震波强震持时对结构破坏的影响随结构自振周期增大而增大.根据研究结果提出了结构破损计算公式,该公式综合反映了地震波幅值、频谱特性对不同周期结构破坏的影响,利用它能较为准确地判断地震波对结构的破坏能力.     

青岛市汇泉湾海水浴场表层沉积物粒度特征及输运趋势

粒径趋势分析以其省力、准确地预测沉积物的输运趋势等优点,在多种海洋环境研究中得到应用,但对研究区域冲淤变化的预测却无能为力.为了弥补这一缺陷,采集并分析了青岛市汇泉湾海水浴场149个表层样品的粒度参数特征,结合沉积物水动力观测资料,对海水浴场沉积物的粒径分布特征及输运趋势进行了研究.结果表明,汇泉湾海水浴场沉积物的分布特征与湾内的水动力条件关系密切,湾内由西向东的沿岸流驱动颗粒较细的泥沙顺海岸线向东运动,而较粗颗粒留在了原地,进而产生了由西北向东南,沉积物类型由细砾、粗沙、中沙、细沙依次分布的特征,且表层沉积物类型分布与平均粒径分布呈现出很好的对应关系.汇泉湾海水浴场由高潮线到沙坝的沉积物输运方向为南东向,沙坝向海一翼的沉积物输运方向为北西向;地形测量数据显示侵蚀区域主要分布在3月份沙坝脊线附近,研究期间总侵蚀量为656.17 m3,而3月份槽线附近为主要的堆积区,研究期间总淤积量为12415.96 m3.潮流观测和地形测量数据很好地验证了粒径分布趋势的分析结果,并弥补了粒径分布趋势分析在预测沉积物输运方面的不足.     

深圳老街地铁车站自由场地地震动力特性数值分析

目的探讨场地类别差异对峰值加速度和反应谱卓越平台值的影响.方法建立深圳某地铁车站自由场地动力有限元数值模型,采用Lanczos特征值法提取自然频率与振型,通过Newmark逐步积分方法,求解考虑几何和材料非线性的动力平衡方程,并在此基础上,针对地震力作用下自由场地,进行了动力固有特性和动力响应时程分析.结果该场地在以淤泥质土、砂质黏土为主软土层内,频宽变窄,极值谱幅增大,6Hz以上高频成分谱值显著减弱,频谱分布呈现典型的软土双峰特征;在以粗砂、人工填土为主的土层双峰特征变弱,卓越平台幅值增大.结论该自由场地地震动频谱和加速度谱呈现出低频放大、高频过滤典型中软场地地震动特征.     

青岛市汇泉湾海水浴场表层沉积物粒度特征及输运趋势

粒径趋势分析以其省力、准确地预测沉积物的输运趋势等优点，在多种海洋环境研究中得到应用，但对研究区域冲淤变化的预测却无能为力。为了弥补这一缺陷，采集并分析了青岛市汇泉湾海水浴场149个表层样品的粒度参数特征，结合沉积物水动力观测资料，对海水浴场沉积物的粒径分布特征及输运趋势进行了研究。结果表明，汇泉湾海水浴场沉积物的分布特征与湾内的水动力条件关系密切，湾内由西向东的沿岸流驱动颗粒较细的泥沙顺海岸线向东运动，而较粗颗粒留在了原地，进而产生了由西北向东南，沉积物类型由细砾、粗沙、中沙、细沙依次分布的特征，且表层沉积物类型分布与平均粒径分布呈现出很好的对应关系。汇泉湾海水浴场由高潮线到沙坝的沉积物输运方向为南东向，沙坝向海一翼的沉积物输运方向为北西向;地形测量数据显示侵蚀区域主要分布在3月份沙坝脊线附近，研究期间总侵蚀量为656.17 m^3，而3月份槽线附近为主要的堆积区，研究期间总淤积量为12 415.96 m^3。潮流观测和地形测量数据很好地验证了粒径分布趋势的分析结果，并弥补了粒径分布趋势分析在预测沉积物输运方面的不足。