一种封闭式人工沙滩前的潜堤高程确定方法技术

本发明专利技术涉及一种沙滩潜堤高程的确定方法，包括：第一步、将针对的封闭式人工沙滩作为目标沙滩，采用其历史水文测验资料；第二步、根据高潮位最低值数据得出潜堤高程上限的候选值；第三步、根据含沙量数据得出潜堤高程下限；并从大于潜堤高程下限的候选值中选出潜堤高程上限；第四步、根据常浪向波高数据，得出潜堤高程的优选值；第五步、最终确定的潜堤高程参数由潜堤高程下限、潜堤高程上限、以及潜堤高程的优选值共同构成。本发明专利技术仅需要从历史水文测验资料中获取相应数据，即能最终得出合理的目标沙滩潜堤高程参数，简便易行，利于指导潜堤建设。

【技术实现步骤摘要】
一种封闭式人工沙滩前的潜堤高程确定方法
本专利技术涉及一种封闭式人工沙滩前的潜堤高程确定方法，属于封闭沙滩潜堤特征分析

技术介绍
据专利技术人所知，目前研究者针对沙滩前潜堤影响水动力泥沙的研究已有一些研究成果，如，马骎等进行了潜堤附近水流泥沙运动数值模拟研究；彭启秀等进行了水槽试验，研究了不同高度潜堤减淤效果；梁伟等进行了潜堤消浪效果的优化研究；蒋昌波等研究了潜堤对沙滩剖面变化实验研究；张甲波等研究了离岸潜堤在海滩养护中的作用；孟超等进行了拦沙堤与潜堤布置形式对沙滩的影响研究。目前研究主要集中在潜堤高程对波浪及沙滩剖面的影响，并未就潜堤高程对封闭式人工沙滩水动力、泥沙的影响作系统研究，因此不能作为封闭式人工沙滩前的潜堤高程设计的技术依据。经检索发现，申请号CN201080011819.8、申请公布号CN102348852A的中国专利技术专利申请，公开了一种用于防止海岸侵蚀和形成渔场的多谷多孔型潜堤以及潜堤用环保块体的制造方法。为了使用通过混合有效微生物(EM：EffectiveMicro-organisms))和黄土而形成的环保块体来在沿岸海域的海底面上形成谷的同时形成峰，用多个块体形成潜堤，由此净化水质以及预防赤潮发生，从而加快海洋树丛的形成，同时分别在底层和中间层以及上层吸收、分散涌浪型波浪的波浪能并衍射涌浪型波浪，由此消减波浪能，从而不仅可以显著地降低波高的高度，而且可以恢复因淤滩现象而被侵蚀的区域。然而，该技术方案仅专注于改进潜堤具体结构，并未涉及与潜堤高程相关的任何内容，无法对潜堤高程设计提供技术依据。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是：克服现有技术存在的问题，提供一种封闭式人工沙滩前的潜堤高程确定方法，能够根据沙滩实际情况合理确定潜堤高程。本专利技术解决其技术问题的技术方案如下：一种封闭式人工沙滩前的潜堤高程确定方法，其特征是，包括以下步骤：第一步、将针对的封闭式人工沙滩作为目标沙滩；采用目标沙滩附近海域或目标沙滩所处海域的历史水文测验资料，该历史水文测验资料中含有至少连续12个月的历史潮位数据；第二步、根据历史水文测验资料中按天记录的高潮位数据，先按1月份至12月份统计各月份的高潮位历史最低值，再将这些高潮位历史最低值分别作为潜堤高程上限的第一候选值；根据历史水文测验资料中按天记录的高潮位数据，按实际月份统计各月份的高潮位最低值，以这些高潮位最低值计算高潮位最低值的平均值，并将该高潮位最低值的平均值作为潜堤高程上限的第二候选值；第三步、根据历史水文测验资料中记录的目标沙滩前沿处水体含沙量数据，先按其中的水体含沙量垂线分布数据计算垂线平均含沙量，再按其中的表层含沙量变化与潮位关系数据、nH层含沙量变化与潮位关系数据进行统计分析，其中0<n<1，并得出水体含沙量高于垂线平均含沙量的潮位范围，之后根据该潮位范围计算潮位平均值，并将该潮位平均值作为潜堤高程下限；从各第一候选值、第二候选值中大于潜堤高程下限的数值中，选择一个数值作为潜堤高程上限；第四步、根据历史水文测验资料中记录的常浪向波高数据，计算在平均高潮位条件下，潜堤处于不同高程时目标沙滩内的常浪向波高变化关系，然后以波高不小于0.57m为筛选标准，将在平均高潮位条件下能满足该筛选标准的潜堤高程极大值作为潜堤高程的优选值；第五步、最终确定的潜堤高程参数由潜堤高程下限、潜堤高程上限、以及潜堤高程的优选值共同构成。由于封闭式人工沙滩的水平区与外海通过潜堤分割，且潜堤为密封结构，因此封闭式人工沙滩仅通过潜堤与外海进行连通。在上述方法中，确定潜堤高程上限的步骤可以使沙滩内水体有尽可能多的时间与外海连通，尽量缩短沙滩内水体与外海水体的分割时间，使沙滩能在更多时间中实现有流有浪；确定潜堤高程下限的步骤可以使潜堤尽可能挡住高含沙水体进入沙滩区域，避免在沙滩内有细颗粒泥沙淤积；确定潜堤高程的优选值可以使潜堤内沙滩区域保有一定的波浪强度，且不会太大，从而避免沙滩“泥化”或被泥沙侵蚀。采用该方法最终确定潜堤高程参数后，在潜堤建设时，既要注意所建设潜堤的高程应处于潜堤高程下限和潜堤高程上限形成的范围内，又要注意所建设潜堤的高程应尽可能靠近潜堤高程优选值。本专利技术进一步完善的技术方案如下：优选地，第二步中，所述历史水文测验资料还包括实测潮位资料时间累积曲线图，根据由该曲线图得出的曲线拟合方程，计算在不同潮位值下实际潮位高于该潮位值的累积时间，将累积时间处于预设范围内的潮位值分别作为潜堤高程上限的第三候选值；第三步中，在得出潜堤高程下限后，从各第一候选值、第二候选值、第三候选值中大于潜堤高程下限的数值中，选择一个数值作为潜堤高程上限。采用该优选方案后，可进一步以沙滩内水体与外海水体的连通时间为依据，从而能更好地以有流有浪为原则确定潜堤高程上限。优选地，第三步中，所述目标沙滩前沿处水体含沙量分布数据包括在不同潮位条件下的水体含沙量垂线分布数据、表层含沙量变化与潮位关系数据、nH层含沙量变化与潮位关系数据；先选取与平均高潮位的数值接近的一个潮位，再按该潮位下的水体含沙量垂线分布数据、表层含沙量变化与潮位关系数据、nH层含沙量变化与潮位关系数据进行相应的计算，并最终得出潜堤高程下限。采用该优选方案后，可进一步以接近平均高潮位的实际潮位条件下相关数据为依据，从而能更好地以避免在沙滩内有细颗粒泥沙淤积为原则确定潜堤高程下限。更优选地，第三步中，计算潮位平均值时，采用潮位范围的两端点值进行计算；n＝0.2、0.4、0.6或0.8。采用该优选方案后，可进一步简化计算过程。优选地，第四步中，根据历史水文测验资料中按天记录的高潮位数据，所述平均高潮位为所有高潮位的平均值；在平均高潮位条件下潜堤处于不同高程时目标沙滩内的常浪向波高的计算过程为：首先，根据历史水文测验资料中记录的常浪向波高数据，计算未设潜堤时目标沙滩内的常浪向波高，并以此作为入射波高，用于后续计算；其次，采用杨正己公式计算潜堤处于不同高程时的透射系数，所述杨正己公式为：当R/H≤0时，透射系数为：当R/H＞0时，透射系数为：式中：范围内；B为潜堤顶宽；H为入射波高；h为水深；L为波长；R为静水到堤顶的高度，堤顶在水面以上取正，水面以下取负值；最后，将入射波高按潜堤处于不同高程时的透射系数分别进行折算，即得在平均高潮位条件下潜堤处于不同高程时目标沙滩内的常浪向波高。采用该优选方案后，可更加方便地得出目标沙滩内的常浪向波高变化关系。优选地，第四步中，以潜堤高程的优选值±0.02m作为潜堤高程优选值范围。采用该优选方案后，可在潜堤建设时作为靠近潜堤高程优选值的指导标准。优选地，所述方法还包括：流速影响验证步、所述历史水文测验资料中还包括流速随潮位变化关系的数据，该数据包括随潮位变化的垂线平均流速、表层流速、nH层流速；根据该数据，计算并绘制在目标沙滩内、当潜堤处于不同高程时以垂线平均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种封闭式人工沙滩前的潜堤高程确定方法，其特征是，包括以下步骤：/n第一步、将针对的封闭式人工沙滩作为目标沙滩；采用目标沙滩附近海域或目标沙滩所处海域的历史水文测验资料，该历史水文测验资料中含有至少连续12个月的历史潮位数据；/n第二步、根据历史水文测验资料中按天记录的高潮位数据，先按1月份至12月份统计各月份的高潮位历史最低值，再将这些高潮位历史最低值分别作为潜堤高程上限的第一候选值；根据历史水文测验资料中按天记录的高潮位数据，按实际月份统计各月份的高潮位最低值，以这些高潮位最低值计算高潮位最低值的平均值，并将该高潮位最低值的平均值作为潜堤高程上限的第二候选值；/n第三步、根据历史水文测验资料中记录的目标沙滩前沿处水体含沙量数据，先按其中的水体含沙量垂线分布数据计算垂线平均含沙量，再按其中的表层含沙量变化与潮位关系数据、nH层含沙量变化与潮位关系数据进行统计分析，其中0<n<1，并得出水体含沙量高于垂线平均含沙量的潮位范围，之后根据该潮位范围计算潮位平均值，并将该潮位平均值作为潜堤高程下限；/n从各第一候选值、第二候选值中大于潜堤高程下限的数值中，选择一个数值作为潜堤高程上限；/n第四步、根据历史水文测验资料中记录的常浪向波高数据，计算在平均高潮位条件下，潜堤处于不同高程时目标沙滩内的常浪向波高变化关系，然后以波高不小于0.57m为筛选标准，将在平均高潮位条件下能满足该筛选标准的潜堤高程极大值作为潜堤高程的优选值；/n第五步、最终确定的潜堤高程参数由潜堤高程下限、潜堤高程上限、以及潜堤高程的优选值共同构成。/n...

【技术特征摘要】
1.一种封闭式人工沙滩前的潜堤高程确定方法，其特征是，包括以下步骤：
第一步、将针对的封闭式人工沙滩作为目标沙滩；采用目标沙滩附近海域或目标沙滩所处海域的历史水文测验资料，该历史水文测验资料中含有至少连续12个月的历史潮位数据；
第二步、根据历史水文测验资料中按天记录的高潮位数据，先按1月份至12月份统计各月份的高潮位历史最低值，再将这些高潮位历史最低值分别作为潜堤高程上限的第一候选值；根据历史水文测验资料中按天记录的高潮位数据，按实际月份统计各月份的高潮位最低值，以这些高潮位最低值计算高潮位最低值的平均值，并将该高潮位最低值的平均值作为潜堤高程上限的第二候选值；
第三步、根据历史水文测验资料中记录的目标沙滩前沿处水体含沙量数据，先按其中的水体含沙量垂线分布数据计算垂线平均含沙量，再按其中的表层含沙量变化与潮位关系数据、nH层含沙量变化与潮位关系数据进行统计分析，其中0<n<1，并得出水体含沙量高于垂线平均含沙量的潮位范围，之后根据该潮位范围计算潮位平均值，并将该潮位平均值作为潜堤高程下限；
从各第一候选值、第二候选值中大于潜堤高程下限的数值中，选择一个数值作为潜堤高程上限；
第四步、根据历史水文测验资料中记录的常浪向波高数据，计算在平均高潮位条件下，潜堤处于不同高程时目标沙滩内的常浪向波高变化关系，然后以波高不小于0.57m为筛选标准，将在平均高潮位条件下能满足该筛选标准的潜堤高程极大值作为潜堤高程的优选值；
第五步、最终确定的潜堤高程参数由潜堤高程下限、潜堤高程上限、以及潜堤高程的优选值共同构成。


2.根据权利要求1所述的潜堤高程确定方法，其特征是，第二步中，所述历史水文测验资料还包括实测潮位资料时间累积曲线图，根据由该曲线图得出的曲线拟合方程，计算在不同潮位值下实际潮位高于该潮位值的累积时间，将累积时间处于预设范围内的潮位值分别作为潜堤高程上限的第三候选值；
第三步中，在得出潜堤高程下限后，从各第一候选值、第二候选值、第三候选值中大于潜堤高程下限的数值中，选择一个数值作为潜堤高程上限。


3.根据权利要求1所述的潜堤高程确定方法，其特征是，第三步中，所述目标沙滩前沿处水体含沙量分布数据包括在不同潮位条件下的水体含沙量垂线分布数据、表层含沙量变化与潮位关系数据、nH层含沙量变化与潮位关系数据；先选取与平均高潮位的数值接近的一个潮位，再按该潮位下的水体含沙量垂线分布数据、表层含沙量变化与潮位关系数据、nH层含沙量变化与潮位关系数据进行相应的计算，并最终得出潜堤高程下限。


4.根据权利要求3所述的潜堤高程确定方法，其特征是，第三步中，计算潮位平均值时，采用潮位范围的两端点值进行计算；n＝0.2、0.4、0.6或0.8。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32