海岸動力學-嚴以新-習題講解學習

1、第一章1 1 建立簡單波浪理論時，一般作了哪些假設？1 2 試寫出波浪運動基本方程和定解條件，并說明其意義。1 3 試寫出微幅波理論的基本方程和定解條件，并說明其意義及求解方法。 1 4 線性波的勢函數(shù)為gh cosh k h zsin kx t2 cosh kh 證明上式也可寫為Hc cosh k h zsin kx t2 sinh kh1 5 由線性波的勢函數(shù)證明水質點軌跡速度H cosh k h zu cos kx t T sinh khH sinh k h zsin kx tT sinh kh0， /2 ，并繪出相位 kx t =02 時自由表面處的質點軌跡速度變化曲線以及相位等于，

2、3 /2 和 2 時質點軌跡速度沿水深分布。16 試根據(jù)彌散方程， 編制一已知周期 T 和水深 h 計算波長、波數(shù)和波速的程序，并計算出 T =9s， h分別為 25m 和 15m 處的波長和波速。1證明只有水深無限深時，水質點運動軌跡才是圓。1證明線性波單位水柱體內的平均勢能和動能為116 gH 2 。1在水深為 20m 處，波高 H =1m ，周期 T =5s，用線性波理論計算深度z = 2m、5m、 10m 處水質點軌跡直徑。用線性波理論計算深度z = 2m、110 在水深為 10m 處，波高 H =1m ，周期 T =6s， 5m 、 10m 處水質點軌跡直徑。最大壓力1 1 在 某

3、水 深 處 的 海 底 設 置 壓 力 式 波 高 儀 ， 測 得 周 期 T =5s，2），最小壓力 pmin76250 N /m2 ，2pmax 85250 N /m （包括靜水壓力， 但不包括大氣壓力 問當?shù)厮?、波高是多??112 若波浪由深水正向傳到岸邊，深水波高H 0 2m，周期 T 10s ，問傳到 lkm長的海岸上的波浪能量 （以功率計 ）有多少？設波浪在傳播中不損失能量。113 在水深為 5m 處，波高 H 1m，周期 T 8s ，試繪出二階斯托克斯波與線性波的波剖面曲線及近底水質點速度變化曲線并比較之。1 14 如果二階斯托克斯波 的附加項 （非線性項 ）的振幅小于線性項

4、的 5時，可以略 去附加項而應用線性波理論， 問在深水處應用線性波理論的最大允許波陡是多大？在相對水 深 hL=02 處應用線性波理論的最大允許波陡又是多大。115 在水深為 5m 處， H 1m，T 8s ，試計算斯托克斯質量輸移速度沿水深的分 布并計算單位長度波峰線上的質量輸移流量。1 16 試述波浪頻譜和波浪方向譜的意義。117 已知一波浪系列的有效波高 Hs 為 4 7m ，有效波周期為 4 7s，問該波列的平 均波高是多少？大于 6m 的波高出現(xiàn)的機率是多少？第二章2 1 試述波浪守恒和波能守恒的意義 ?何謂波浪淺水變形 ?2 2 何謂波浪折射？斯奈爾折射定律意義何在?23 若深水波

5、高廳 Hs = lm，周期 T = 5s，深水波向角 0 45 ，等深線全部平行， 波浪在傳播中不損失能量，計算在水深h = 10m、5m、2m 處的波高 （用線性波理論 ）。24 上題中求水深 h = 10rn 、 5m、2m 處底部水質點軌跡速度的最大值及床面剪切應 力的最大值，假定床面平坦，泥沙粒徑D =0 01mm。25 若深水波高廳 H0 1m，周期 T = 10s，等深線全部平行，波浪正向入射，波浪 在傳播中不損失能量， 分別用線性波理論及考慮非線性影響 （用巖垣公式 ）求水深 h = 2m 處的 波高。2，6 若波浪由深水正向傳到淺水，深水波高為H 0，周期為 T ，海床底坡為

6、m，波浪沒有折射，但必須考慮底部摩阻損失，已知摩阻系數(shù)為 fw ，試編制一計算淺水中任一點的 波高的程序。27 當波浪斜向進入淺水區(qū)時，若海底等深線平行，證明： 兩相鄰波向線在任意水深 處所截的等深線段為常數(shù)，由此證明任意點的折射系數(shù)k cos 0cos其中 0 為深水波向角， 為該點的波向角。28 在深水中， 1s、 5s、10s 周期的波浪不破碎可能達到的最大波高是多大？在水深 為 10m 處及水深為 lm 處可能達到的最大波高各為多大？設海灘坡度極為平緩。29 若海灘波度為 120，深水波高廳 H 0 1m，周期 T = 5s，等深線完全平行，求 波浪正向入射時，波浪在海灘上破碎時的破波

7、水深及破波高。210 上題若波浪斜向入射，深水波向角0 =45 0，求破波水深及破波高。211 一個波流共存場， 已知水深 h = 20m，無流時的波周期 Ts 10s ，波高 Hs 2m， 波浪傳播方向與水流方向夾角為1500，試求出波流共存時的波長、波速和波高。第三章3 1 近岸流方程是如何得到的？簡述方程中各項的物理意義。3 2 簡述輻射應力在淺水區(qū)和破波帶的變化規(guī)律。3 3 波浪增減水是如何發(fā)生的 ?3 4 波浪斜向入射平直海灘時沿岸流的生成機理是什么?35 假定波浪斜向入射平直海岸， 等深線相互平行， 深水波角為 0 ，深水波高為 H0 ， 試根據(jù)能量守恒和 Snell 定律導出破波

8、帶外平均水位 x 的表達式。S36 波浪斜向入射平直海岸，等深線相互平行，試證明破波帶外從深水到淺水 xy 沿 程不變。3 7 若等深線平行，深水波高H 0 2m ，周期 T 8s ，深水波角 0 =300，海灘坡度 m = 1 30，問碎波帶內平均沿岸流流速有多大P3 8 上題若取N 1 K mCf0.35，摩阻系數(shù) C f0.01，若考慮側向混合影響，計算沿岸流流速在海灘橫斷面上的分布。3 9 假定海灘坡度均勻一致，岸線平直，波浪正向入射，沿岸方向波高不等，破波 高度的沿岸梯度 y 為已知。垂直于岸線的流速可忽略不計，不考慮側向摻混。試根據(jù)沿 岸流控制方程，導出沿岸流速度表達式。第四章41

9、平衡潮理論和實際潮汐的差異是由哪些因素造成的/42簡述地球自轉對外海潮流的影響。43簡述自轉力對河口潮汐和潮流的影響。44潮波進入河口后會發(fā)生哪些變化 ?45簡述潮波在大陸架的傳播特征。46無潮點是如何形成的 ?47半封閉狹長海灣發(fā)生共振的條件是什么？如灣口開邊界處外海潮波周期為124h，海灣水深為 50m，那么海灣長度為多大時會發(fā)生共振？簡述共振時海灣內水面變化 特征。48 河口的寬度和深度向口門方向呈線性緩慢增加， 在口門 x l 處，h h0 ，B B0t cos t2 。試確定河口水面的沿程變化。4 9 有一狹長海峽，寬為 30km，長為 766km ，水深沿程不變?yōu)?30m，海峽地處

10、北緯 350，該處潮汐為正規(guī)半日潮，周期為12h25min ，潮波振幅 0 1.5m ，傳播方向自海峽左端傳向右端。若將 x 軸置于海峽中心線，原點置于海峽左端，試求該自由潮波(不考慮摩阻影響)受地轉影響后，在 y = 0， 7 5， 15km 處的凱爾文波的振幅及潮流速最大值。410 上題中如果將海峽在右端 (x = 766km) 處封閉，試繪出海峽內的同潮時線及等振 幅線。4 11 海峽中自由潮波考慮摩阻 (不考慮地轉影響 )時，達西一韋斯巴赫摩阻系數(shù)為 0.25105，用題 49 中的數(shù)據(jù)，計算：(a) 在 x = 766km 處的潮波振幅及潮流流速最大值；(b) 潮流和潮位的相位差；(

11、c) 潮波波長及傳播速度。第五章5 1 簡述波浪從深水經(jīng)淺水到岸邊的傳播過程中，泥沙運動方式的變化過程。5 2 簡述沙紋床面上泥沙懸浮的基本機理。5 3 波浪作用下床面泥沙受到哪些作用力 ?5 4 波浪作用下推移質輸沙的準穩(wěn)定流模型的物理意義是什么 ?5 5 簡述沙紋波長與波浪水質點運動軌跡直徑的比值對泥沙運動的影響。5 6 影響離岸一向岸輸沙方向的主要因素有哪些 ?5 7 破波作用下含沙量垂向分布的特點是什么 ?5 8 “載沙量”的物理含義是什么 ?5 9 波浪正向入射海岸，波高為 3m，周期為 15s。在水深 20m 處，波浪作用下泥沙 起動的最大粒徑為多大 (v = 106m2 s)?5

12、10 海床泥沙粒徑 D = 0 2mm，深水波高 H 0 2m ，周期為 5s，波浪無折射，問 泥沙在多大深度上開始運動 ?511 在 8m 水深處，波高為 2 5m，周期為 8s，泥沙粒徑 04mm，床面為平坦， 問泥沙是否起動？若當?shù)赜幸慌c波向相垂直的寬度為200m 的挖槽， 問一晝夜槽內的泥沙平均淤積厚度是多少 (淤積后泥沙的空隙率為 0 4)?5 12 上題若波浪水質點速度用二階斯托克斯波理論計算，僅考慮波浪水質點速度不 對稱的影響，問單位長度波峰線上的推移質輸沙率是多少(按淤積狀態(tài)的體積輸沙率計 )?513 層移運動發(fā)生的界限是 M = 240，若海灘波度為 1/30，泥沙粒徑 D

13、= 02mm， 破波高為 2m，破波水深為 2 5m，問碎波帶內多大寬度范圍內的泥沙運動為層移運動514 在 6m 水深處， 波高 H = 2m，周期 T = 5s，床面平坦， 泥沙粒徑 D = 01mm( 沉 速0.009m/s)， f0.0075 ，求懸移質含沙量 (以 kgm3計)沿水深的分布。515 上題中若潮流速 uc = 08ms (沿水深平均流速 )，用貝克爾方法計算潮流與波 浪共同作用的全沙輸沙率，沙紋因子取1。5 16 波高為 3m，周期為 15s 的波浪在水深為 20m 的水平底上傳播，泥沙中值粒徑 為 0 8m。穩(wěn)定流方向與波向垂直，其表面速度為o4m s，試計算懸移質輸沙率和總輸沙率。第六章61 某海灘坡度為 120，深水波高 H0 = 2m，周期 T = l0s ，組成海灘的泥沙粒徑為 04mm。試用不同方法判斷該海灘剖面的最終形式及泥沙向離岸運動的情況。6 2 某平直海岸修建一長 500m 的突堤，試根據(jù)以下條件求岸線變形情況(1)已知灘肩頂面標高為 +