一种计算波浪作用下悬沙输移相位滞后效应的方法
【专利摘要】本发明提供了一种计算波浪作用下悬沙输移相位滞后效应的方法，包括将颗粒动能转换为势能确定在波浪半周期内颗粒的悬浮高度；通过对指数分布沿深度进行积分平均，获得颗粒悬浮层内水质点的深度平均的垂向流速；根据颗粒在沉降过程中受到颗粒之间的相互碰撞作用后的受阻碍沉速和颗粒悬浮层内水质点的深度平均的垂向流速修正获得波浪边界层内悬沙颗粒的沉速；根据波浪半周期内悬浮颗粒的沉降时段、波浪边界层内悬沙颗粒的沉速和颗粒的悬浮高度计算获得波浪半周期的相位滞后效应参数。本发明能够反应水质点垂向流速对悬浮颗粒在波峰半周期和波谷半周期内沉降的影响，考虑了颗粒之间的相互碰撞作用造成的能量耗散比例，因此计算结果更为准确。
【专利说明】一种计算波浪作用下悬沙输移相位滞后效应的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种计算波浪作用下悬沙输移相位滞后效应的方法，属于海岸工程泥沙输移计算【技术领域】。
【背景技术】
[0002]近岸地区波浪作用下的泥沙输移是一种非恒定输沙过程。相位滞后效应反映的是水体中悬沙的含量与近底水动力变化不同步的现象，其本质是在波浪前半个周期内被悬浮的泥沙不能在该半周期内及时沉降而是保持悬浮直至下半个周期内向相反方向继续输移沉降的过程。泥沙颗粒粒径越细、波浪周期越短、近底流速越大，波浪的非对称性越强、相位滞后效应就越明显。相位滞后效应的强弱能够影响波浪作用下净输沙率的大小和方向。
[0003]现有的技术方案中对相位滞后效应的定量刻画均是采用参数化处理，即悬浮颗粒沉降到床面上所需要的时长tfall与波浪周期内可供悬沙颗粒沉降时段t的比值P。
[0004]
【权利要求】
1.一种计算波浪作用下悬沙输移相位滞后效应的方法，其特征在于，包括: 通过将预定百分比的颗粒动能转换为势能确定在波浪半周期内所述颗粒的悬浮高度； 当波浪边界层内水质点时均垂向运动速度呈指数分布时，通过对所述指数分布沿深度进行积分平均，获得颗粒悬浮层内水质点的深度平均的垂向流速； 根据颗粒在沉降过程中受到颗粒之间的相互碰撞作用后的受阻碍沉速和所述颗粒悬浮层内水质点的深度平均的垂向流速修正获得波浪边界层内悬沙颗粒的沉速； 根据波浪半周期内悬浮颗粒的沉降时段、所述波浪边界层内悬沙颗粒的沉速和所述颗粒的悬浮高度计算获得波浪半周期的相位滞后效应参数。
2.根据权利要求1所述的计算波浪作用下悬沙输移相位滞后效应的方法，其特征在于，所述颗粒的悬浮高度通过以下公式计算获得:
3.根据权利要求2所述的计算波浪作用下悬沙输移相位滞后效应的方法，其特征在于，所述波浪边界层内水质点时均垂向运动速度呈指数分布满足以下公式:
4.根据权利要求3所述的计算波浪作用下悬沙输移相位滞后效应的方法，其特征在于，所述在颗粒悬浮层内水质点的深度平均的垂向流速通过以下公式计算获得:
5.根据权利要求4所述的计算波浪作用下悬沙输移相位滞后效应的方法，其特征在于，所述颗粒在沉降过程中受到颗粒之间的相互碰撞作用后的受阻碍沉速通过以下公式计算获得:
6.根据权利要求5所述的计算波浪作用下悬沙输移相位滞后效应的方法，其特征在于，所述波浪边界层内悬沙颗粒的沉速通过以下公式计算获得:
7.根据权利要求6所述的计算波浪作用下悬沙输移相位滞后效应的方法，其特征在于，所述波浪半周期的相位滞后效应参数通过以下公式计算获得:
【文档编号】G01M10/00GK103940580SQ201410155863
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】王玉海, 汤立群, 王崇浩, 关见朝, 孙高虎, 刘大滨, 郭传胜, 赵慧明, 王艳红, 陆培东 申请人:中国水利水电科学研究院