近岸波动平均水动力方程与波浪漫滩边界耦合的理论模型

波浪漫滩不仅影响局地水动力,对邻近拍岸浪区的水动力和泥沙运动也有重要影响。但是,近岸波动平均的流场计算尚没有包含波浪漫滩边界的影响。本文建立包含拍岸浪区的近岸波动平均水动力方程,它耦合了波浪漫滩区水流积分的波动平均方程。拍岸浪区和波浪漫滩区相互作用机制是水体、动量交换,它们由波浪漫滩区水流的波动平均值或水流积分的波动平均值提供,可以根据波浪漫滩区海滩坡度、海底摩擦及与拍岸浪区交界位置的波高、波向、波周期计算。这些水体和动量交换项可以作为近岸波动平均水动力方程的波浪漫滩边界条件,为考虑波浪漫滩影响的近岸波动平均流场计算提供理论基础。     

开敞式海岸消浪堤掩护作用下排洪闸前波浪数值模拟

基于福建长乐市外文武围海工程排洪闸前修建消浪堤消浪保闸的有效实践,提出在未来风浪恶劣的开敞式海岸围海工程的排洪闸前修建消浪堤消浪保闸措施,以福建沙头围海工程排洪闸的消浪保闸建设为例,应用MIKE21中的BW波浪模块结合出水潜堤堤后波高估算的方法模拟物理模型中对应的各种工况,并与物理模型中所对应的各点波高测量值进行比较,说明数值计算方法的可行性,为开敞式海线围海工程中的排洪闸前消浪堤的设计提供一套可行方法,以此确定消浪堤建设方案。     

浙江省岱山栲门海堤现场测波系统研究

现场测波系统能有效地测量海堤堤前波要素——迎浪面波浪爬高、坡面波压力和堤顶越浪量，为防台抗台提供可靠的科学依据.文中叙述了测波系统的观测内容和对观测内容的解释.由于该系统具有使用方便、精度高、能在非常条件下工作的优点，因此测波系统具有宽广的应用前景.     

直立式防浪墙对单坡斜坡堤越浪量分布的影响

考虑到国内普遍带有防浪墙的斜坡堤在风暴潮下受到最大越浪量的破坏威胁,采用波浪水槽试验测定了破碎波情况下单坡带有直立式防浪墙上的单波越浪量,基于现有的单坡无防浪墙的越浪量分布计算公式,引入防浪墙影响因子,推导出单坡带有防浪墙的越浪量分布形状参数和越浪概率的计算公式.研究结果表明,越浪量分布形状参数、越浪概率都与相对出水高度、防浪墙相对高度有关.随着防浪墙相对高度的增大,形状参数呈指数增大趋势,而越浪概率呈指数减小趋势.研究结果可为海堤设计提供参考.     

台阶式海堤结构参数对堤前波浪特性的影响研究

采用数值分析与物理模型试验相结合的方法,探讨了台阶式海堤与波浪相互作用的基本规律以及海堤的坡度和台阶高度对堤前波浪特性的影响.研究结果表明:当海堤台阶高度一定时,海堤的坡度越缓,台阶的相对宽度越大时,因堤前波浪壅高增大会导致波浪的反射系数越大,此时波浪在海堤台阶溯上流下过程中消耗的波浪能就会越多,波浪爬高会越小;当海堤坡度一定时,海堤台阶高度越大,台阶的相对高度越大时,因堤前增多的反射波与入射波叠加剧烈而会导致波浪的反射系数越大,此时因为海堤台阶上残余的波浪减少而导致转化成的波浪势能越少,所以波浪爬高也会越小.     

浅谈南日海堤消浪加固工程措施

南日海堤外临台湾海峡外开敞水域,水深浪大。海堤建成后,多次遭受台风浪袭击,毁坏严重。97年海堤修复以后采用反弧形防浪墙、消浪墩消浪,"三面包"防护,堤脚、外坡平台加固措施,效果较为显著。     

矩形浮箱式防浪堤消浪特性分析

利用特征函数法对矩形浮箱式防浪堤的消浪性能进行分析。建立了浮堤与波浪相互作用的数学模型,求解各部分流域速度势。根据速度势及浮堤的横摇、纵荡、垂荡运动对波浪的绕、辐射影响,分析了浮堤的水动力特性,确定浮堤的消浪性能。计算结果表明,这种方法能对浮堤消浪特性进行较好的预测,可为模型试验或工程设计提供技术借鉴。     

波浪在近岸水域传播变形特性研究

波浪传播到近岸水域会发生浅水变形。为研究波浪在实际地形中的传播变形规律,本文根据特马港物理模型试验实测资料,采用MIKE 21之BW模型计算结果与之验证,结果吻合良好。在此基础上研究了波浪在近岸水域传播过程中总波高和内部锁相长波波高的沿程变化规律,以及波长、水位、有效波高、摩阻等对近岸波浪传播变形的影响。得出结论如下：不同波长的波浪在浅水中均发生明显浅水变形,波长、水位、摩阻均对浅水变形有显著影响;浅水中波浪之间非线性作用显著,内部锁相长波波高明显增加,且波长、波高、水位均对其影响较大。     

波浪在近岸水域传播变形特性数值模拟研究

波浪传播到近岸水域会发生浅水变形。为研究波浪在实际地形中的传播变形规律,根据特马港物理模型试验实测资料,采用MIKE 21之BW模型计算结果与之验证,结果吻合良好。在此基础上研究了波浪在近岸水域传播过程中总波高和内部锁相长波波高的沿程变化规律,以及波长、水位、有效波高、摩阻等对近岸波浪传播变形的影响。得出结论如下:不同波长的波浪在浅水中均发生明显浅水变形,波长、水位、摩阻均对浅水变形有显著影响;浅水中波浪之间非线性作用显著,内部锁相长波波高明显增加,且波长、波高、水位均对其影响较大。     

无掩护的弧形挡浪墙波浪力研究

弧形挡浪墙与传统的直立式挡浪墙相比,具有能显著减少堤顶越浪量、降低堤顶高程、节省工程投资并兼具较好的景观效果等优点。但是现行JTS 145-2—2013《海港水文规范》并未给出弧形挡浪墙波浪力的计算方法。结合工程实例,通过不规则波作用下波浪水槽物理模型试验,对无掩护的弧形挡浪墙波浪力开展研究。将试验结果与规范直立式挡浪墙波浪力计算结果进行对比分析,总结了本工程防波堤弧形挡浪墙在无护面块体掩护条件下所受的波压力情况,可为类似工程的挡浪墙设计提供参考。     

河口海岸水动力非静压数学模型研究述评

在回顾非静压模型发展历程的基础上,概述了其基本方程、常用的数值计算及网格设置方法。针对非静压模型计算效率低的问题,综述了现有3类提高计算效率方法的优缺点。分析了非静压模型与静压模型在控制方程和数值方法方面的差异,归纳了非静压模型在近岸波浪传播变形以及河口斜压问题的应用情况。已有研究表明,非静压模型在近岸波浪传播变形、波浪与建筑物相互作用以及河口盐淡水混合的模拟研究中具有优势。但在计算效率、边界条件、浅水非线性、波浪破碎和实际应用等方面还存在需要解决的问题,针对这些问题提出了今后的研究方向。     

日照港码头结构消浪的数值模拟

针对日照港在建设和运行中出现港内、码头泊稳条件较差的状况,通过数值模拟方法研究码头结构形式和消浪设施对港池内波浪传播变形的影响.在波浪数值计算过程中,考虑西四期工程反射系数发生变化,导致波浪的折射、绕射、反射和波能损耗等物理现象,利用缓坡方程模型,并结合有限元方法,推算分析极端高水位和设计高水位2种工程水位、3个波向(...     

防淤积型透空式防波堤波浪爬高试验及预测研究

波浪爬高是防波堤堤顶高程设计和预估工程造价的重要影响因素．以防淤积型透空式防波堤为研究对象，采用1∶10的模型比尺，在64组不同工况下开展防波堤的物理模型爬高试验，并记录了不同工况下防波堤迎浪侧的最大波浪爬升高度，探究了防波堤的波浪爬升特征．分别运用多项式回归方法、速度水头方法与M5’模型树算法并结合物理模型试验波浪爬高结果，发展透空式防波堤波浪爬高的预测公式．利用统计参数对3种方法发展的预测公式进行对比分析．结果表明：透空式防波堤背浪侧的波面变化滞后于迎浪侧，其最大波浪爬高小于迎浪侧，防波堤具有良好的消波效果；采用多项式回归方法与速度水头方法发展的预测公式能够在一定程度上实现对防波堤波浪爬高的预测，前者仅考虑了波高而忽略了其他波浪条件及防波堤结构参数对波浪爬升高度的影响，后者对波浪爬高的预测结果与试验值偏差较大，二者在实际应用过程中都存在一定的局限性；M5’模型树算法发展的波浪爬高预测公式利用无量纲参数综合了各项波浪要素以及防波堤的结构参数等，拥有良好的统计指数，能够更好地预测透空式防波堤的波浪爬高，具有较高的实际应用价值．     

辐射沙洲地形条件下的工程设计波浪要素推算

针对目前辐射沙洲等复杂地形下的波浪传播变形数值计算还不太成熟的现状，采用两种方法推求设计风速并确定外海深水波浪要素，进一步建立了复杂地形条件下考虑底摩阻及局部风影响的浅水波浪折射、绕射变形数学模型，并计算了某一拟建工程地点不同重现期的波浪要素.     

强潮河口海岸冲蚀对海堤安全的影响研究

采用杭州湾北岸典型冲蚀岸段——华电灰坝大堤堤前高分辨率的地形资料,分析了该岸段近年来的岸滩变化,并通过建立长江口杭州湾波浪数学模型,结合相关设计规范计算了该岸段现状地形下的波浪要素,分析了不同滩地冲蚀深度对堤前波浪要素、海堤设防高度和外坡护面的影响.计算结果表明,在200年一遇设计标准下,随着堤前滩地的冲蚀,平均波高和波周期变化不大,但波长和H_(1%)显著增加,导致波浪爬高增加、大堤设防标准下降,其中波长增加是导致波浪爬高增加的主要原因.此外,随着滩地的冲蚀,外坡护面的设计厚度显著增加,在实际设计中应充分考虑安全富余度.     

栅栏板护面下护岸越浪数值模拟

护岸是一种常用的海岸和库区防护工程结构，被用于防御波浪与来流对陆域的侵袭。基于计算流体力学软件Fluent建立二维波浪数值水槽，在规则波条件下，模拟了光滑护岸和带栅栏板护面护岸的越浪过程。结果表明：栅栏板护面对越浪水体具有延缓作用，能有效地提升护岸的消波能力；通过比较不同坡度护岸和不同栅栏板间距的过顶越浪量，得出本文设计的护岸在较小坡度和较小间距条件下，消波能力显著。     

海堤波浪溢流量的分布特征及估算方法

基于大型水槽试验结果，分析了不同海堤相对出水高度的波浪溢流量特征并进行分类；依据此分类方式，使用韦伯分布对大型水槽试验测得的波浪溢流量进行拟合，研究单个波浪溢流引起越堤流量的分布和瞬时越堤流量的分布，提出了新的经验公式。结果表明，新的经验公式与现有的方法相比提高了对波浪溢流过程中单个波浪溢流引起越堤流量和瞬时越堤流量分布的估算精度。     

可透浪斜坡式防波堤透浪系数对入射波要素的响应

针对实际工程中的可透浪式斜坡式防波堤结构,在不考虑越浪的情况下,通过物理模型和数值模拟试验相结合的方法,对斜坡式防波堤的透浪特性进行了分析研究,讨论了斜坡式防波堤透浪系数与堤心石粒径、相对堤身宽度等堤身参数以及透浪系数与入射波高、入射波周期和波陡等入射波波要素之间的关系,根据试验结果分别提出了规则波和不规则波作用下不越...     

带航速三体渡驳水动力特性频域分析

为了研究带航速三体渡驳在波浪中航行时的水动力特性,以及航速和环境因素对其幅值响应算子的影响,根据势流理论和波浪辐射/衍射理论分析了有航速三体渡驳的波浪激励力及水动力系数,进而利用AQWA求解了三体渡驳的幅值响应算子,得到了不同航速、水深及遭遇浪向条件下三体渡驳各自由度幅值响应算子随波浪圆频率的变化曲线。计算结果表明:航速越大纵荡幅值越小、纵摇峰值越大,水深越浅垂荡幅值越小、纵摇峰值频率越低,当水深吃水比大于20后即可按照无限水深来计算其幅值响应算子;遭遇浪向对各自由度RAOs均有较大影响,其中艏斜浪或迎浪航行对三体渡驳的运动较为有利。     

阶梯式海堤波浪爬高影响因素的数值模拟分析

为了研究阶梯式海堤波浪爬高的影响因素,基于质量源造波法建立数值模拟水槽,采用二阶Stokes波的粘性学理论数学模型模拟波浪,分析了堤前水深、海堤坡度、台阶高度以及来波波坦等因素对阶梯式海堤波浪爬高的影响。分析结果表明,阶梯式海堤波浪爬高随着复合参数d/L的增加而减少,随着海堤坡度变缓而减小,而随着波坦的增加先增加后减小;在同一海堤坡度、波坦的条件下,阶梯式海堤波浪爬高随着台阶高度的增大呈减小趋势,在达到最小爬高值后稍有增大;相对平面斜坡式海堤而言,阶梯式海堤对波浪爬高具有明显的折减效果。总体上,堤前水深小、海堤斜坡缓且台阶高度高的阶梯式海堤削减波浪爬高效果好。研究结果可为海岸防浪实际工程应用提供参考。