[发明专利]一种沙滩侵蚀量预测方法

说明书

一种沙滩侵蚀量预测方法，包括如下步骤：1)计算破碎波波高H_b，H_b＝0.39g^0.2(TH₀²)^0.4，g为重力加速度，H₀为深水波波高，T为波浪周期，h为沙滩增水深度；2)计算沙滩处波浪速度u₀：3)计算不同波高对应的波浪数目N_i；4)计算波浪对滩面造成的侵蚀剪应力：τ_w＝0.5F_wρ_wu₀²，式中，F_w为水流与土体之间的摩阻系数，ρ_w为海水密度；5)计算砂土抗侵蚀临界剪应力：式中，d_s为砂土中值粒径，ρ_s为砂粒密度为砂土的内摩擦角；6)计算沙滩的侵蚀量：式中，E_s为波浪侵蚀量，N_i为第i个波高对应的波浪数，n为波高数，K_s和a均为将侵蚀力转化为侵蚀量的转化系数，a取1.0。本发明具有步骤简单、结果可靠的优点，旨在为砂滩减灾和防护提供理论指导。

技术领域

本发明涉及一种用于台风天气强波浪作用下的沙滩侵蚀量的预测方法。

背景技术

我国东南沿海每年都遭受几次强台风的影响，台风引起的强波浪对海滩砂土影响较大，波浪导致沙滩砂粒悬浮，在波浪动力作用下被带到更深的水深处，造成海滩砂土严重侵蚀。以2016年“莫拉蒂”台风为例，该台风引起的波浪造成了厦门沙滩的严重侵蚀，据调查，海沧吴冠沙滩侵蚀量达到10～15cm高度，同安后田社区一带人造沙滩侵蚀量达到23～54cm高度。对于沙滩的侵蚀量，除了现场调查外，采用理论模型进行预测是一种较好的方法，目前的预测方法大都基于泥砂的输运模型、泥砂来源和波流特点建立的，这些方法大都比较复杂，某些参数难以确定，不便于工程师掌握使用。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种基于波流侵蚀力和砂土抗剪强度模型的沙滩侵蚀量预测方法，具有使用简单、结果可靠的优点，旨在为沙滩减灾和防护提供理论指导。

本发明采用如下技术方案：

一种沙滩侵蚀量预测方法，包括如下步骤：

1)计算破碎波波高H_b，H_b＝0.39g^0.2(TH₀²)^0.4，g为重力加速度，H₀为深水波波高，T为波浪周期，h为沙滩增水深度；

2)计算沙滩处波浪速度u₀：

3)计算不同波高对应的波浪数目N_i；

4)计算波浪对滩面造成的侵蚀剪应力：

τ_w＝0.5F_wρ_wu₀²

式中，F_w为水流与土体之间的摩阻系数，ρ_w为海水密度；

5)计算砂土抗侵蚀临界剪应力：

式中，d_s为砂土中值粒径，ρ_s为砂粒密度为砂土的内摩擦角；

6)计算沙滩的侵蚀量：