一种波浪作用导致的软质海崖崖面侵蚀量预测方法
【专利摘要】本发明公开了一种波浪作用导致的软质海崖崖面侵蚀量预测方法，考虑了深水波浪衰减、水流流速、波浪压力和回流吸力等水动力条件，以及土体强度参数，基于极限平衡理论，建立了波浪导致崖面土体侵蚀量的预测公式，实现侵蚀量较为准确的预测；方便一般工程师掌握，具有可操作性强的特点；预测结果为认识陆地土体向海洋方向输运过程和海岸工程防护提供依据。
【专利说明】一种波浪作用导致的软质海崖崖面侵蚀量预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种波浪作用导致的软质海崖崖面侵蚀量预测方法。
【背景技术】
[0002] 软质海崖侵蚀是一个全球性的问题，世界上许多地区，如英国东海岸、波罗的海周 边、北海南部、北美大不列颠湖、美国科德角和加利福尼亚州西海岸等地区的海崖均遭受严 重的侵蚀和后退，最大蚀退速率可达l_2m/a。明确海崖在未来若干年后所处的位置和侵蚀 速率，即预测出海崖侵蚀量，对于海崖防护的实施和土地规划等具有重要意义。以往习惯用 历史数据进行速率推测法进行侵蚀量预测，较少几个理论计算模型均难以反映出波浪导致 崖面侵蚀的过程，也无法由波浪实际资料来预测侵蚀量大小。
【发明内容】
[0003] 本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种波浪作用导致的软 质海崖侵蚀量预测方法，实现对软质海崖未来后退的准确预测，为认识陆地土体向海洋方 向输运过程和海岸工程防护提供依据，具有可操作性强，预测准确的优点。
[0004] 本发明一种波浪作用导致的软质海崖崖面侵蚀量预测方法，包括如下步骤：
[0005] 步骤1、根据海洋观测站获取台风期间的波浪资料，包括观测点的水深tv波高4、 波长U和波浪周期τ^、崖面前的增水深度h，强波浪作用时间；
[0006] 步骤2、统计波浪作用时间内，第i个波高序列范围内的波浪数，即波高频数Ni，即 将波高离散为[0-l]m、[l-2]m、[2-3]m、…、[n-n+l]m序列，统计出各波高序列对应的波高 频数Ni;
[0007] 步骤3、测出海崖土体的强度参数，包括土体不排水抗剪强度τ和土体抗拉强度
[0008] 步骤4、确定海崖崖前的波高Hb，其计算公式为：
[0009]Hb=0·39g〇.2(T〇H〇2)0.4
[0010] 式中，g为重力加速度，Htl为台风期间观测点的波高，T。为观测点的波浪周期；
[0011] 步骤5、确定崖前的水流流速Ucr计算公式为：
[0012] U0 =(//,, /2)^]g/h
[0013] 式中，g为重力加速度，Hb为海崖崖前的波高，h为崖面前的增水深度；
[0014]步骤6、确定崖面受到的波浪压力Ptl，计算公式为：
[0015]P0=0.5Pwu〇2
[0016] 式中，Pw为海水密度，取1025. 22kg/m3,uQ为崖前的水流流速；
[0017] 步骤7、确定波浪造成的海崖崖面回流吸力p，即波浪对海崖的破坏力：
[0018] p=m0. 5Pwu〇2
[0019] 式中，m可取0·58?0·92,均值为0·75;
[0020] 步骤8、确定强台风作用一段时间时，导致的海崖崖面土体侵蚀量D为：
[0021]
【权利要求】
1. 一种波浪作用导致的软质海崖崖面侵蚀量预测方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤1、根据海洋观测站获取台风期间的波浪资料，包括观测点的水深b、波高4、波长 U和波浪周期T^、崖面前的增水深度h，强波浪作用时间； 步骤2、统计波浪作用时间内，第i个波高序列范围内的波浪数，即波高频数队，即将波 高离散为[〇_l]m、[l-2]m、[2-3]m、…、[n-n+l]m序列，统计出各波高序列对应的波高频数 Ni； 步骤3、测出海崖土体的强度参数，包括土体不排水抗剪强度t和土体抗拉强度〇t; 步骤4、确定海崖崖前的波高Hb，其计算公式为：
式中，g为重力加速度，％为台风期间观测点的波高，T^为观测点的波浪周期； 步骤5、确定崖前的水流流速叫，计算公式为：
式中，g为重力加速度，Hb为海崖崖前的波高，h为崖面前的增水深度； 步骤6、确定崖面受到的波浪压力P(l，计算公式为：
式中，Pw为海水密度，取1025. 22kg/m3,uQ为崖前的水流流速； 步骤7、确定波浪造成的海崖崖面回流吸力p，即波浪对海崖的破坏力：
式中，m可取0.58?0.92,均值为0.75 ; 步骤8、确定强台风作用一段时间时，导致的海崖崖面土体侵蚀量D为：
式中，n是波高序列数目，队为第i个波浪序列的波高频数，p为波浪造成的海崖崖面 回流吸力，t为土体不排水抗剪强度，〇1为土体抗拉强度，当p< 〇t时，D取零。
【文档编号】G06Q10/04GK104484710SQ201410663589
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】常方强 申请人:华侨大学