[發(fā)明專利]沙灘潮間帶剖面平衡坡度的分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810116419.1
• 申請(qǐng)日: 2018-02-06
• 公開（公告）號(hào): CN108121888B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 南京艾普利德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32297
• 代理人: 周海斌

1.沙灘潮間帶剖面平衡坡度的分析方法，其特征是，包括以下步驟：

第一步、確定目標(biāo)沙灘海域的主要的來浪方向；

其中，確定目標(biāo)沙灘主要來浪方向的過程為：

以東南西北四個(gè)方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，每隔22.5度定為一個(gè)方向，一共確定16個(gè)方向；將目標(biāo)沙灘海域所有來浪方向中頻率百分比最高的三個(gè)方向作為主要的來浪方向，即所述來浪方向有三個(gè)；

第二步、針對(duì)每個(gè)來浪方向的波浪，分別從觀測(cè)數(shù)據(jù)中獲取其波浪平均波高和波浪平均周期；計(jì)算所有波浪平均波高的算術(shù)平均值，記為H；計(jì)算所有波浪平均周期的算術(shù)平均值，記為T；

其中，三個(gè)來浪方向的波浪平均波高分別為H₁、H₂、H₃，波浪平均周期分別為T₁、T₂、T₃；且

第三步、根據(jù)H和T，按式一計(jì)算tanθ的值，

式一：

其中，f為水流運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，單位為m²/s；g為重力加速度，單位為m/s²；θ為沙灘傾角；

計(jì)算所得tanθ值即為目標(biāo)沙灘潮間帶剖面的平衡坡度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沙灘潮間帶剖面平衡坡度的分析方法，其特征是，當(dāng)f值在0.01×10^-4～0.02×10^-4m²/s之間時(shí)，假設(shè)tanθ值處于0.01-0.2之間，則第三步按式二計(jì)算tanθ的值，

式二：

算得tanθ值后，判斷tanθ值是否處于0.01-0.2之間，若判斷結(jié)果為是，則該tanθ值即為目標(biāo)沙灘潮間帶剖面的平衡坡度；若判斷結(jié)果為否，則仍按式一計(jì)算tanθ的值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沙灘潮間帶剖面平衡坡度的分析方法，其特征是，式二的推導(dǎo)過程如下：

因tanθ遠(yuǎn)大于f，所以將tanθ+f、tanθ-f分別視同于tanθ；

因tanθ值處于0.01-0.2之間，則cosθ值大于0.98，所以將視同于1；

式一由此變?yōu)椋?/p>

將g取值為9.8m/s²，則上式近似為

進(jìn)一步即得：此即式二。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沙灘潮間帶剖面平衡坡度的分析方法，其特征是，所述沙灘潮間帶是潮水漲落變化頻繁的區(qū)域，具體是指波浪不停破碎及破碎水體上爬和回落的區(qū)域；其中，水體上爬是指潮間帶波浪破碎以后，波能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使水體獲得一定流速向岸運(yùn)動(dòng)并形成上爬區(qū)的過程；水體回落是指上爬水體到頂后回落入海并形成回落區(qū)的過程；

第三步中式一的推導(dǎo)過程如下：

S1、將波浪破碎前單位總波能E_w、破碎后單位水體動(dòng)能E_k兩者視為相等，進(jìn)而推導(dǎo)出波浪破碎后水體初始速度V₁與波浪平均波高H_i的換算關(guān)系式，i為來浪方向的數(shù)字序號(hào)；此外，將波浪破碎后水體初始速度V₁的方向視為垂直岸線，根據(jù)波浪破碎后水體上爬時(shí)的受力狀態(tài)得出波浪破碎后水體初始速度V₁、水體上爬時(shí)間t₁以及沙灘傾角θ之間的換算關(guān)系式；

S2、將波浪破碎后水體上爬距離S₁、上爬水體到頂后回落入海距離S₂兩者視為相等，進(jìn)而推導(dǎo)出水體上爬時(shí)間t₁、水體回落時(shí)間t₂以及沙灘傾角θ之間的換算關(guān)系式；

S3、將沙灘視為沙灘泥沙與挾沙水體沒有交換的理想狀態(tài)；將水體挾沙流動(dòng)過程視為：上爬水體挾沙上行，水體到頂后再挾沙回落入海并與下一個(gè)破碎波相遇，使水體所挾沙回到起點(diǎn)，使沙灘面形成平衡；將波浪平均周期T_i視為水體上爬時(shí)間t₁和水體回落時(shí)間t₂之和，進(jìn)而推導(dǎo)出波浪平均周期T_i、波浪平均波高H_i以及沙灘傾角θ之間的換算關(guān)系式，即下式：

S4、在S3所得式中，將T_i替換為T，將H_i替換為H，即得式一。