文摘

在任何沿海地区建设大型沿海结构不仅可以直接作用于附近的沿海环境也造成严重的财产损失。为了防止这个问题,可能影响应该赞赏之前建设和机制,可能导致任何可能的损害必须准确分析以及计划减少损失。本研究试图分析损坏的原因和机制对海岸造成人工结构通过回顾海滩侵蚀发生在海滩上韩国东海岸的人工结构的大型施工后,浪高的测量在附近的结构,和之间的相关性测量和分析数据的海浪和海岸侵蚀周围的海滩上进行了分析。此外,海岸侵蚀之间的相关性和波数据应用为了了解影响大型波浪与砂损失。因此,动床物理模型试验来评价导致海岸侵蚀发生的因素。

1。介绍

朝鲜东部海岸大约223公里长海岸线的性格相当均匀,松林和沙滩在一起形成一个宜人的环境。然而,大规模的港口设施和发电网站构造通过沿海发展促进了由国家或地方政府,在美丽的海滨环境中造成不利影响。波衍射发生由于新建或延长沿海结构(1)和海滩侵蚀发生在波集中的地方,导致海岸侵蚀。各种研究关于海岸侵蚀正在进行的许多研究人员,其中,Liou [1和金姆和垫片2安装一个波高计在目标区域,分析年度波分布,研究了波浪和海岸侵蚀事件异常之间的关系。克劳斯(3和金4]砂海堤建设造成的损失进行研究,并试图设计和建立等措施,减少损失。金(5)建立计划减少砂损失的适当性审查施工方法施工后通过监测环境。也有必要澄清海岸侵蚀的原因和对策通过测量,具体收集、总结和不同数据对入射波和地形变化对每一个目标区域。在这项研究中,一个位置侵蚀发生的大规模建设港口设施韩国东海岸的选择,进行了现场调查了解人工结构的建设带来了沿海环境的变化。海浪的高度测量的野外观测和海岸侵蚀之间的相关性发生在周围的海滩和波估计的数据分析。从海岸侵蚀和波数据之间的相关性,有效波数据,造成砂损失,和水工模型试验进行了目标。另外,目前发生的海岸侵蚀的原因和还原法检测。

2。现场调查

2.1。目标区域

研究领域是Wolcheon海滩在三陟大规模防波堤长度1.8公里一直在建造在28米深度的海水,促进天然气生产设施的运行平稳。损失有沙子在施工期间在波集中的地方是由波衍射造成的。施工完成后,造成的损害波漫溢到沿海公路和居民区的时候狂浪的袭击。混凝土块已经到位,作为应急措施保护后方地区,减少波浪。沙海滩有负面影响的损失和损害其形象作为一个海滩度假胜地,导致游客的数量明显减少。

2.2。波观测

为了调查沿海环境,分析水土流失情况,并预测未来的场景,波浪测量2点(W1 W2)见图1。数据从W1收集从2011年12月至2017年12月,73个月W2收集的数据在短时间内从2012年3月到2012年9月。所收集的数据用于分析的频率变化的季节和巨浪由台风引起的异常和异常的大气压力槽的形成。设备用于波测量位置是不同的。AWAC(声波和当前的分析器,表1)为W1测量安装内存波高计使用超声波,使波高的同步观测,波方向,流向和流速6,7]。的观察进行了超过10分钟每小时和观测之间的时间间隔是0.5秒。

波猎人- 301(表2)用于W2是一种压力,使波高的同步观测,波方向,流向和流速8]。表1和2两个波高米的表演。

由于液压波高计可以变化数据的压力波的能量,这是需要压力变化数据转换为水位波动,得到系列水位波动的时间波形。图2显示了转换的过程从压力传感器的压力数据波高数据。在这里,是时候系列液压变化数据,液压压力变化数据在频域,海面变化数据在频域,是时间序列海面变化数据,压力响应函数的频率。在图2,FFT(快速傅里叶变换)的方法是一个通用的方法,将压力波形转换为水位波动的时间序列,如果线性规则波、不规则波重叠的压力波形可以表示为组件波在频域重叠的傅里叶变换。如果压力的时间序列 ,组件波在频域可以被描述为(1)。

在这里,和分别是频率和相位角。(振幅)的价值是由FFT,当压力响应函数的线性响应函数是每个频率的函数,和每个频率的响应函数的值可以通过(2)。 自海面波形也可以被描述为组件波在频域中的总和,海面波形可以估计(3)。 在这里,可以计算(4)。

水位波动的时间序列可以获得(3基于逆FFT。

2.3。波观测结果

数据的分析结果以W1透露,在秋天(September-December)和冬季(1)巨浪向目标区域发生频繁。秋天的数据关于最大的高频率波组织数据3- - - - - -5。图3显示了时间序列分为每个类波的高度测量期间。分析结果显示,大多数重要的波(H_1/3)发生的平均身高1 m - 2 m的平均显著(T_1/3)6 - 8秒。

最大的波高和周期2 m3 m平均6 - 8秒,分别。有效波高和周期和最大的波高和周期是用来描述波的出现率(图4)。分析结果表明,波浪的高度小于1.5米最常发生(超过80%)当波时间小于7秒。大部分的最大浪高0.5米- 2.0米,周期是5 - 7秒。

波方向是主要分布在东北~ ESE,与东北偏东方向,其中波被发现出现最多。这些结果W1相关。W2得到大约3个月的数据从7月1日,2012年,2012年9月25日。分析表明,巨浪,发生在7月和9月的十五被认为是由于台风的影响;其他重要的海浪高度1米和有效波小于3秒。这些结果总结在时间序列数据描述在图6。

从观察结果,海浪出现率最高的是那些发生在平时。然而,尽管强烈的衍射波的波前和高不频繁发生,不仅造成大量的砂损失和其他严重损害由于波漫溢也成为一个加速度的因素侵蚀现象。

3所示。物理模型试验

3.1。实验设置

短期和长期的观察分析显示的发病率显著波更经常发生在秋天年度平均水平相比。

如图5表示,因为波异常高的发病率也明显持续时间更长,沿海环境变化的大量沉积物运移,当有任何直接影响巨大的波浪能量施加于一个海滩9- - - - - -11]。此外,由于持续时间的增加导致更严重的海滩侵蚀,巨浪的预测必须准确预期,应该建立适当的对策12,13]。

虽然有各种方法为研究地形变化,物理模型试验结果是已知的画,这是最接近实际的现象。因此,目标区域在实验室复制使用1/80的规模,和沿海的位置和大小结构复制相同的现场条件。模型的目的是检查结构背后的物理现象在该地区由于沉积物运移通过创建一个侵蚀波的观测结果。模型试验的边界在图c区1,其中X是3.6公里,Y是2.5公里,水深达-35 m是复制。应用于实验条件如表所示3。

3.2。测试方法

实验后在一个固定的条件下,建立海底海浪是否被确认复制对应于这些观察到的。异常状况的巨浪被选那些观察到W2(图1)的校准波了。选择和复制的原因的异常波测试是沙子的数量目标区域移动到北在区域沉积(图1)逐渐增加,沙子的运动主要由台风引起的或异常的巨浪;显然这是由于沉积物运移现象发生在秋季和冬季。

关于沉积物运移研究中,可移动的测试进行了广泛的研究,通过文献是众所周知的。而多样化的经验方程的标准在海滩侵蚀和沉积沙被Nayak[建议14),院长(15],Sunamura和Horikawa [16),服部年宏和川俣町17),和一些其他人,(6)建立了迪恩和Sunamura Horikawa,像(5),在这项研究中采用的实验调查是否发生侵蚀。

F₀是院长,H₀深水波高,Vt结算速度,和T波的周期。当F₀< 1,吸积发生,当F₀> 1、水土流失发生(18]。

在(6),C是一个无因次系数确定的价值流失或沉积。H₀是深水波高,L₀深水波长,是海滩坡度,d₅₀粒子的平均直径。在模型试验的条件,当C < 4,沉降发生;部分的4 C≤≤8,侵蚀和沉积发生多次;当C > 9,侵蚀发生(16]。

表4显示了建模考虑腐蚀性或吸积特征值根据每一波基于经验公式的条件。当前海滩条件与紧急修复完成了被视为没有结构和条件erosion-preventing设备安装为目的的保护相关部门被认为是“结构”。当应用于(5),所有病例预计作为侵蚀类型时(6)侵蚀和吸积是反复发生。

在目标区域,海浪接近垂直地向海滩沉积物运移的影响。然而,波和当前并存导致更多的沉淀物运输自该地区的海边当前发展中沿着海岸线长,海关:3.75厘米,Ts: 1.12秒,在桌子上4这是最类似于腐蚀性波,采用动床试验。

实验结果由案例典型地总结3和6有大量的沙运动。

三维激光扫描仪通常是用于现场地形测量(19- - - - - -21)和地形数据是通过使用激光传感器和广角相机,最近被安装在无人机上(22,23]。然而,到目前为止,没有3 d扫描仪用于测量与动床试验,并且只有很少的研究表明任何精确的分析结果。

在这项研究中,沉积物运移变化由于波浪作用是使用三维激光扫描仪测量每0.5小时(Topcon gl - 2000)。是判断一个精确的结果将是获得相比之前的地理调查结果,获得了通过使用一个测量杆。表5显示三维激光扫描仪的规范用于实验。

3.3。测试结果

关于波变形实验的基础上进行了数据从观察获得W1和W2。波异常波执行校准(腐蚀性波;海关:3.75厘米,Ts: 1.12秒)在各种条件。每个点的测量进行了整个海滩的海滩区域;然而,本文只显示值了W2的现货。能力类型波高米(CHT6-60E)被用于校准目标海浪的高度和时间。8192的数据项波方向集中度25 (Smax,峰值传播参数)的间隔20 Hz收集进行分析。例3的分析结果和实验计划如图67,当修改Bretschneider-Mitsuyasu类型用于光谱。

从海上波传播到近岸时,波能量变化根据水之间的非线性相互作用粒子由于防波堤的形状和水深的变化(24- - - - - -26]。建立了一个相对较大的能量分布在短周期区域所示的实验结果。然而,随着光谱的峰值和整体能量密度是类似于目标值,分析结果是设置为波信号。总共有6个条件申请地形变化的实验。介绍了案例3和6的条件,这两个不同的沉积物运移趋势。目标区域的复制与d的沙子₅₀:0.1毫米-10米,水深的地方范围应用于图中所描述的实验8。

在实验之前,组织相同的条件与实际海底条件,波生成10分钟让沙波纹。波的应用后,每三十分钟测试进行评估的地形发生了多大的变化,直到经过4.5小时。摄像机安装在头部的三维扫描仪用于动床试验是针对测量用于扫描的区域,地形变化测量时在3毫米的间隔dx和dy,考虑到激光的阴影面积没有达到,测量是由S1 ~ S3。三个位置的测量数据结合分析程序(回顾2018)。这个过程被重复在每个时间间隔和每个测试用例。确认砂运动的变化,初始条件之间的差异进行了分析和测量数据的数据9和10显示分析结果。的实验条件如果没有结构导致侵蚀整个海滩,海边的沙子是转移向北部海岸,海边沉积;最大侵蚀高度40毫米。条件中有一个结构来减少水土流失(6例),南部海滩上的沙子运动并不太不同的比例3。然而,侵蚀北被发现大幅减少,这表明防止侵蚀的设施是非常有效的控制沉积物运移的程度。

4所示。结论

侵蚀机理、发生由于波浓度和背面的海边电流变化时的结构腐蚀的波被沿海结构变形,进行了分析。见图1数据收集,每年使用超声波传感器和一个压力式传感器在2点(W1和W2)测试。数据分析显示,向海岸增加入射波在秋季和冬季和春季和夏季相比,和海浪的高度在3米的出现率也增加。此外,高持续时间的增加入射波被发现与海滩的变形产生影响。

沉积物运输测试的结果表明,侵蚀发生在整个海滩,侵蚀沙滩走向大海形成沙洲。

与此同时,海岸线回归是由于b区侵蚀(图复制1),在居民区十分拥挤。实验结果表明,发生在目标区域的腐蚀主要是由波引起的浓度由于大型人造结构安装在临滨和当前从b区区域强烈的海边。作为对策,一个侵蚀控制装置安装在为了控制波的浓度在b区和当前面临北方的海边。从实验结果,地形变化在b区(图1)是减轻和搬到区域的沉积物运移量也减少。

数据可用性

野外观测和物理模型试验的数据用于支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是支持的韩国天然气公司(天然气)。