【摘 要】
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海岸风沙灾害的防治是海洋防灾减灾的重要内容。本文聚焦海岸风沙海、陆、气交互耦合的独特环境特征,选择风力强劲、物源区宽广的强潮强风海滩后滨开展野外试验。从后滨风沙运动独特性着手,在掌握强潮强风动力条件对海岸风沙起动和搬运影响的基础上,进一步开展不同型式栅栏的风沙防护效应研究。对比分析不同孔隙率栅栏作用下,形成风沙堆积体的形态演进过程和积沙效率差异,结合栅栏前后风沙堆积体不同位置沉积物粒径分布特征,探
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海岸风沙灾害的防治是海洋防灾减灾的重要内容。本文聚焦海岸风沙海、陆、气交互耦合的独特环境特征,选择风力强劲、物源区宽广的强潮强风海滩后滨开展野外试验。从后滨风沙运动独特性着手,在掌握强潮强风动力条件对海岸风沙起动和搬运影响的基础上,进一步开展不同型式栅栏的风沙防护效应研究。对比分析不同孔隙率栅栏作用下,形成风沙堆积体的形态演进过程和积沙效率差异,结合栅栏前后风沙堆积体不同位置沉积物粒径分布特征,探索海岸风沙灾害的针对性防护措施。研究结果如下:(1)海滩后滨风沙起动受风力和表层沉积物含水率变化综合作用,二者作用机制存在正负反馈差异。摩阻风速增大,起动模式由流体起动逐步转化为冲溅起动,流体起动的临界摩阻风速大于冲溅起动。湿度增加,起动风速呈线性增加趋势。低含水率下,临界起动摩阻风速阈值约为0.4m/s,高含水率下,临界起动摩阻风速接近低含水率的两倍。(2)明确风力和湿度两种不同因素主导下相应的输沙率计算公式,以及潮汐作用下风区长度变化引起的后滨输沙差异。强风作用下远垱澳海滩后滨更加适用拜格诺输沙模型,模型的经验系数通过实测数据进一步确定。利用霍特输沙模型得到湿度影响下的输沙率计算公式。潮汐过程中,风区长度与水位呈反相周期性变化导致输沙差异,但不及湿度变化对后滨风沙运动过程影响显著,远垱澳海滩的临界风区长度小于85m。(3)栅栏孔隙率减小,风沙堆积体的形态整体向栅栏迎风侧发展,堆积形态存在差异。这是由于风沙流穿越孔隙能力降低,并导致栅栏背风侧展向流结构分区增加。堆积形态分别对应馒头沙丘、新月形沙丘和横向沙丘三种不同类型海岸前丘形态。对比不同型式栅栏前后的积沙总量和总积沙效率,结合栅栏堆积强点处的最大积沙高度,孔隙率40%的栅栏是适用于远垱澳海滩的最佳栅栏型式。(4)远垱澳海滩后滨沉积物的平均粒径属于中砂级别,呈单峰形态,兼具活跃沙丘砂和海滩砂的特性。随着孔隙率的降低,栅栏对风沙的“筛选”作用略有增强,但由于远垱澳海滩后滨粒径分布集中,整体差异性并不显著。
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