波浪动力学

波浪掀沙是指在波浪作用下泥沙颗粒脱离床面在水体中扬起的过程。海岸带底质多为沙、粉沙和淤泥，在波浪作用下极易起动。波浪掀沙过程机理复杂，量测也存在很多困难。在波浪作用下泥沙颗粒会产生扬动，扬动泥沙又会反过来影响水流。在量测过程中，靠近床面附近的区域是最重要的，在这里流速梯度和含沙量梯度都比较大，但此区域的厚度却很小，现有的测流取沙仪器往往不能深入到这个区域，且波浪掀沙过程属于动床过程，量测仪器靠近床面时会引起局部扰动，使该处的边界条件和水流情况发生变化，扬起的床面泥沙会增加近底水体的浑浊度，使直接观测泥沙运动更加困难，另外在天然海岸带，由于波浪水流的多变及其三维特性，致使波浪掀沙量测过程中的困难就更大了。

对波浪作用下泥沙起动问题的研究已有大量成果，从试验角度来说，对该过程的研究主要有三种方式，即Bagnnold及Mnaohar的振荡底板法，Rnace和Warren的振荡水洞法和Egaleson等人的波浪水槽法。振荡底板法可以获得与实际情况等效的波浪形式，但此方法会使作用于床面泥沙颗粒的压力偏大；振荡水洞法可以获得原型量级的周期、振幅和速度；应用波浪水槽也可实现波浪掀沙过程的研究，但一般的波浪水槽所能产生的波周期常局限于2～3秒以下，这与实际情况有差别。泥沙起动的判别方法也有三种，即观察法、推移质输沙法和近底泥沙浓度法。观察法是指通过肉眼观察认定床面恰有泥沙起动时作为波浪掀沙的起点；推移质输沙法指当通过某种方法确定在波浪作用下床面泥沙的推移质输沙量恰大于0时作波浪掀沙的起点；近底泥沙浓度法是以在波浪作用下近底水体泥沙浓度由较小突然变大的时候，作为波浪掀沙运动的起点。

针对波浪掀沙原理的研究，目前主要有三类成果：

(l)单向水流成果引申成果：借鉴单向水流中泥沙起动的研究成果，绘制波浪作用下泥沙颗粒的起动曲线；

(2)经验归纳成果：直接处理试验及实地观测的波浪掀沙数据，归纳总结描述波浪掀沙过程的经验公式；

(3)理论推导成果：对床面单颗粒泥沙进行受力分析，利用泥沙起动状态时的受力平衡推导描述波浪掀沙过程的理论公式。

潮流挟沙原理

泥沙在潮流速动力因子的作用下，极易使泥沙悬浮和输移。潮流主要通过紊动而使泥沙悬浮,根据窦国仁的研究，潮流作用下挟沙能力公式为：

式中：为系数，水容量，s为泥沙颗粒容量，c为谢才系数，h为水深，

v为流速，为沉速。

由上式可知，潮流的流速越大而挟沙能力越小，水深越大而挟沙能力越大。