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滨海水文

滨海水文

海水文是研究海岸带水域中海水的各种运动包括海浪、潮汐、近岸流及泥沙运动的特徵、分布变化规律

基本介绍

中文:滨海水文目的:研究海岸带水域中海水的各种运动

基本内容

研究海岸带水域中海水的各种运动,包括海浪、潮汐、近岸流及泥沙运动的特徵、分布及变化规律。海岸带是指陆地与海洋相互作用、相互交界的地带。按地貌分类,包括海湾、河口、海滩等边缘海区。海岸带自陆地向海分为海岸、潮间带和水下岸坡三部分。海岸是高潮线以上狭窄的陆上地带,它的陆向岸线是波浪作用的上限。潮间带是界于高潮线与低潮线之间,在高潮时淹没,低潮时露出的交替地带。水下岸坡是低潮线以下直至波浪的有效作用于海底的下限地带。一般海滨地区,波浪有效作用的下限水深可达-20~-40米左右。海岸带受潮汐升降和风暴的作用,能发生移动,在垂直方向海面的升降幅度可达10~15米,在水平方向的进退有时可达几十公里
海浪也称波浪,是海洋中複杂的波动现象引起原因很多,如风、大气压力、海底地震等。海浪一般是指由风引起的风浪,风停止减弱转向后产生的涌浪以及涌浪传向海岸时所形成的近岸波的统称。海浪的特徵以波高、波长、周期、波速等要素表示。风浪的大小取决于风速、风时、风区等因素。中国沿海海浪盛行浪向和盛行风向较为一致,冬春季多北向浪,夏秋季多南向浪。波高,北部小南部大,渤海沿岸约为0.3~0.6米,渤海海峡、黄海沿岸为0.6米,南海沿岸为1.0米;在颱风、寒潮的强风作用下,渤海海峡曾出现8.0米大浪,台湾海峡9.5米,南海沿岸最高达9.8米。当海浪由外海向近岸传播中,由于地形变化而引起折射、绕射、反射影响,波浪发生变化到一定水深后,波陡(波高与波长之比)迅速增大,最后卷倒或崩塌而破碎,并产生波浪流,因此,波浪在浅水地区变化极为複杂。
海浪具有巨大的能量,对海岸的侵蚀非常厉害,可击毁海洋工程,掀起海底泥沙冲动海滩卵石,淘刷岸滩,击落表层岩块,因此,对港口工程建筑物的使用年限、安全计算和海岸保护等有十分重要的意义。海岸工程中有关波浪要素的推算,波浪对海工建筑物的作用,以及折射、绕射、反射等计算,一般採用随机波理论,并通过物理模型和数学模型等方法验证

主要特徵

潮汐海水在月球和太阳引潮力的作用下产生的周期性运动,包括海面周期性垂直涨落(称天文潮)以及海水周期性的水平流动(称潮流)。潮汐以潮高、潮差、历时、间隙等表示其特徵。潮汐在大洋中较弱,潮差不超过1米,在近岸表现十分显着。由于颱风、寒潮等灾害天气系统带来大风,气压剧变,引起潮位异常上升现象,称风暴潮。中国是世界上多风暴潮灾害的国家之一。风暴潮引起增水相当可观,是海岸工程中不可忽视的水文资料,中国北部海区,一般受冬季寒潮大风,春、秋季冷空气和气旋配合的大风影响,形成强大的寒潮、气旋型风暴潮,如莱州湾羊角沟于1969年4月曾出现3.55米的增水。东海、南海多颱风影响形成颱风暴潮,如雷州半岛1980年7号颱风引起5.94米特大增水。
潮汐资料无论对海港工程的规划、设计和施工都是必须掌握的水文数据之一,而海岸工程中有关乘潮水位、设计水位、校核水位、潮汐预报、风暴潮的计算,目前广泛採用电子计算机进行。
海流具有相对稳定速度的海水流动。按其成因可分为漂流、风海流、梯度流、补偿流和潮流。在近岸主要是潮流以及江河径流、波浪破碎和地理因素等原因而产生的流动。海流以流向、流速表示其特徵,近岸水域的海流由于受外洋流和近岸流的影响,流系十分複杂。夏季,在中国沿岸大江口,由于淡水堆积,形成梯度流,也称沿岸流。它的消长变化和江河入海径流量及季风有密切的关係,流速一般较弱。潮流是一种周期性的水平移动,潮流和潮汐一样,具有全日型、半日型和混合型。由于受地形影响显着,又可分为往複流和迴转流。潮流为全日型迴转流,流速不大。
海流在海岸工程中有十分重要的作用,有关港址选择,水工建筑物和航道布置,抛泥区选择,水流力和船舶系泊力的确定以及沿岸泥沙沖淤等问题,均与海流有密切关係。海岸工程中通常把实测海流减掉周期性潮流后剩余的流动称为余流。余流是海岸带各种水流共同作用的综合性流,它标誌水体最终运动的方向。
泥沙运动海岸底质在波浪、潮汐、近岸海流、风等动力因素作用下产生的运动,泥沙运动通常发生在沙质海岸和淤泥质海岸,运动可分为:悬移运动、推移运动和底部流移运动。泥沙运动方向有沿岸的纵向运动和垂直于海岸线的横向运动。泥沙粒径、含沙量、含盐度和沿岸输沙率是研究泥沙运动的主要特徵参数,有关航道、港内水域淤积量、防波堤拦沙量等计算都必须考虑这些参数。
泥沙运动决定着海岸演变的全过程,它与海岸工程、港口建设、航道维护有十分密切的关係。关于这方面的研究,一般採用实地观测、理论分析、物理模型和数学模型试验,以及放射性示蹤技术,利用卫星照片进行相关模拟等手段。
展望海滨是国防的屏障,蕴藏着丰富的自然资源,是人类活动频繁的场所,在距海岸200公里的地区集中了世界人口的一半,百万人以上的港口和城市占73%。海滨地区各种地质因素作用显着,水文特徵变化複杂,为了给海岸工程规划、建设提供可靠的依据,建立海滨水文观测网,认真进行水文观测(包括潮汐、海流、波浪、水温、盐度、含沙量、冰况等)、长期积累水文资料,分析、整理、研究水文现象的分布及其变化规律,是海岸工程勘测中重要的组成部分,也是海洋物理、海洋生物等学科所关注的一门科学

参考书目

文圣常、余宙文:《海浪理论与计算原理》,第 1版,科学出版社,北京,1984。
陈宗镛:《潮汐学》,第1版,科学出版社,北京,1980。
薛鸿超等:《海岸动力学》,人民交通出版社,北京,1980。

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