一種計算波浪作用下懸沙輸移相位滯后效應(yīng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種計算波浪作用下懸沙輸移相位滯后效應(yīng)的方法，包括將顆粒動能轉(zhuǎn)換為勢能確定在波浪半周期內(nèi)顆粒的懸浮高度；通過對指數(shù)分布沿深度進行積分平均，獲得顆粒懸浮層內(nèi)水質(zhì)點的深度平均的垂向流速；根據(jù)顆粒在沉降過程中受到顆粒之間的相互碰撞作用后的受阻礙沉速和顆粒懸浮層內(nèi)水質(zhì)點的深度平均的垂向流速修正獲得波浪邊界層內(nèi)懸沙顆粒的沉速；根據(jù)波浪半周期內(nèi)懸浮顆粒的沉降時段、波浪邊界層內(nèi)懸沙顆粒的沉速和顆粒的懸浮高度計算獲得波浪半周期的相位滯后效應(yīng)參數(shù)。本發(fā)明能夠反應(yīng)水質(zhì)點垂向流速對懸浮顆粒在波峰半周期和波谷半周期內(nèi)沉降的影響，考慮了顆粒之間的相互碰撞作用造成的能量耗散比例，因此計算結(jié)果更為準(zhǔn)確。
【專利說明】一種計算波浪作用下懸沙輸移相位滯后效應(yīng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種計算波浪作用下懸沙輸移相位滯后效應(yīng)的方法，屬于海岸工程泥沙輸移計算【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近岸地區(qū)波浪作用下的泥沙輸移是一種非恒定輸沙過程。相位滯后效應(yīng)反映的是水體中懸沙的含量與近底水動力變化不同步的現(xiàn)象，其本質(zhì)是在波浪前半個周期內(nèi)被懸浮的泥沙不能在該半周期內(nèi)及時沉降而是保持懸浮直至下半個周期內(nèi)向相反方向繼續(xù)輸移沉降的過程。泥沙顆粒粒徑越細、波浪周期越短、近底流速越大，波浪的非對稱性越強、相位滯后效應(yīng)就越明顯。相位滯后效應(yīng)的強弱能夠影響波浪作用下凈輸沙率的大小和方向。
[0003]現(xiàn)有的技術(shù)方案中對相位滯后效應(yīng)的定量刻畫均是采用參數(shù)化處理，即懸浮顆粒沉降到床面上所需要的時長tfall與波浪周期內(nèi)可供懸沙顆粒沉降時段t的比值P。
[0004]
【權(quán)利要求】
1.一種計算波浪作用下懸沙輸移相位滯后效應(yīng)的方法，其特征在于，包括: 通過將預(yù)定百分比的顆粒動能轉(zhuǎn)換為勢能確定在波浪半周期內(nèi)所述顆粒的懸浮高度； 當(dāng)波浪邊界層內(nèi)水質(zhì)點時均垂向運動速度呈指數(shù)分布時，通過對所述指數(shù)分布沿深度進行積分平均，獲得顆粒懸浮層內(nèi)水質(zhì)點的深度平均的垂向流速； 根據(jù)顆粒在沉降過程中受到顆粒之間的相互碰撞作用后的受阻礙沉速和所述顆粒懸浮層內(nèi)水質(zhì)點的深度平均的垂向流速修正獲得波浪邊界層內(nèi)懸沙顆粒的沉速； 根據(jù)波浪半周期內(nèi)懸浮顆粒的沉降時段、所述波浪邊界層內(nèi)懸沙顆粒的沉速和所述顆粒的懸浮高度計算獲得波浪半周期的相位滯后效應(yīng)參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算波浪作用下懸沙輸移相位滯后效應(yīng)的方法，其特征在于，所述顆粒的懸浮高度通過以下公式計算獲得:

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計算波浪作用下懸沙輸移相位滯后效應(yīng)的方法，其特征在于，所述波浪邊界層內(nèi)水質(zhì)點時均垂向運動速度呈指數(shù)分布滿足以下公式:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的計算波浪作用下懸沙輸移相位滯后效應(yīng)的方法，其特征在于，所述在顆粒懸浮層內(nèi)水質(zhì)點的深度平均的垂向流速通過以下公式計算獲得:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的計算波浪作用下懸沙輸移相位滯后效應(yīng)的方法，其特征在于，所述顆粒在沉降過程中受到顆粒之間的相互碰撞作用后的受阻礙沉速通過以下公式計算獲得:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計算波浪作用下懸沙輸移相位滯后效應(yīng)的方法，其特征在于，所述波浪邊界層內(nèi)懸沙顆粒的沉速通過以下公式計算獲得:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的計算波浪作用下懸沙輸移相位滯后效應(yīng)的方法，其特征在于，所述波浪半周期的相位滯后效應(yīng)參數(shù)通過以下公式計算獲得:
【文檔編號】G01M10/00GK103940580SQ201410155863
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】王玉海, 湯立群, 王崇浩, 關(guān)見朝, 孫高虎, 劉大濱, 郭傳勝, 趙慧明, 王艷紅, 陸培東 申請人:中國水利水電科學(xué)研究院