珊瑚礁地形上直立式防浪堤越浪大水槽实验

通过大比尺波浪水槽实验,对珊瑚礁地形上的直立式防浪堤越浪规律进行了研究.采用弗劳德相似准则,按照1:15的模型比尺,研究了规则波在筑堤珊瑚礁上的传播过程,分析了波高、周期、礁坪水深和防浪堤与礁缘之间距离对越浪量的影响.结果表明随着波高和周期的增大,越浪量明显增大;随着礁坪水深的减少,堤顶离水面的距离增大,越浪量明显减少;大部分情况下,随着距离增加,越浪量减少,但在周期超过13.56 s时,由于防浪堤堤前壅水的影响,越浪量随着距离的增加存在先减小再增加之后再减小的趋势.进一步讨论了波陡和相对干舷高度对无量纲越浪量的影响,结果显示当波高相同时,波陡越大,波浪破碎越剧烈,无量纲平均越浪量越小;而在相同的波况下,相对干舷高度越小,无量纲越浪量越大;基于实验数据拟合出考虑波周期、入射波高、礁坪水深和防波堤与礁缘之间距离影响的珊瑚礁上直立式防浪堤越浪量估算公式.基于实验数据拟合出考虑波周期、入射波高、礁坪水深和防波堤与礁缘之间距离影响的珊瑚礁上直立式防浪堤越浪量估算公式.     

桥东油田青东5块区透空式箱涵进海路断面物理模型试验

在研究透空式箱涵进海路稳定性的基础上,修改上部结构以满足其稳定性.分析箱涵的透浪性能,并通过箱涵波压力测力试验,得到控制水位下箱涵所受的最大波压力以及各测力点随水位变化的折线图,箱涵波压力的分布规律.论证透空式箱涵进海路结构透浪性能及箱涵受力特点,确定合理的透空堤结构形式.     

近海工程沉桩振动对邻近埋地管道影响的数值模拟和现场监测

为探究沉桩振动对邻近埋地管道安全性的影响,在基于ABAQUS平台数值建模计算和工程现场监测的基础上,就近海工程沉桩振动对邻近埋地管道安全运行可能产生的影响进行了建模探究与比对。研究表明,埋地管道周边质点振动速度峰值和管道位移这两个要素对埋地管道的影响最为直接显著。在此基础上提出了实际工程条件下近海埋地管道在沉桩振动施工下的安全控制标准:埋地管道质点振动速度控制标准为30 mm/s,埋地管道邻近土体水平位移控制标准为10mm。该控制标准在实际工程中取得了良好效果。     

遥感与水动力模型相结合的宽大潮滩历史地形反演

潮滩作为陆海交互区,面积宽广,测量困难,历史地形资料缺失,已经严重影响到潮滩的开发利用。以辐射沙脊群潮滩为实验区,利用1987年前后的TM、MSS影像提取不同潮情下的系列水边线,运用Mike21水动力模型模拟遥感图像对应时刻下的瞬时海面高度,为水边线赋值,进而通过地形反复迭代得到数字高程模型。结果表明,在辐射沙脊群潮滩区,水边线法获取的地形结果与海图上测点的相关性较高,决定系数R~2达0.864,绝对平均误差0.37 m,均方根误差0.41 m,地形结果可用于进一步的潮滩地貌演变分析。     

南大西洋至几内亚湾冬季海浪传播特性

为解决南大西洋至几内亚湾海域的海浪组成成分、传播特性及来源这3个该海域一直需要解决的问题，建立SWAN （Simulating WAves Nearshore）双层嵌套海浪模型对南大西洋至几内亚湾冬季海浪时空分布进行模拟分析，结果表明：南大西洋海浪有效波高呈高纬度区（30°S以南）向低纬度区（30°S以北）递减的趋势 ，高纬度区海浪传播方向与风场关系密切，低纬度区则与风场差异明显；南大西洋涌浪波高与混合浪波高分布高度相关，涌浪在混合浪中所占比例较大，尤其在风速较小的低纬度海域更为显著；南大西洋中部至几内亚湾存在相对固定的S-SW涌浪系统，其能量在二维海浪谱上分布集中，空间方向上分布范围较窄；模拟时段内几内亚湾呈明显的涌浪主导状态，通过对有效波高最大时刻的一次涌浪过程溯源发现，影响几内亚湾的涌浪可追溯至约6.5天前南大西洋咆哮西风带海域的强风浪。     

考虑孔隙率和不均匀系数的土石混合体颗粒流分析

为研究低含石率情况下,由土体主导的土石混合体的力学特性,采用分层欠压和随机生成多边形相结合的建模方法,建立土石混合体颗粒流模型,提出不均匀系数作为衡量土石混合体非均质性的指标。通过室内试验校核了颗粒模型的细观参数,并开展双轴数值模拟试验,研究在低含石率情况下,含石率、土体孔隙率和不均匀系数3个因素对土石混合体力学特性的影响。结果表明:在低含石率情况下,土石混合体的强度受土体孔隙率影响较大,随着土体孔隙率的减小,土石混合体的强度有较大提高;块石的存在破坏了土体的均匀性和连续性,反而在低含石率情况下,随着含石率增大,土石混合体整体强度有微小减小的现象;土石混合体的不均匀系数对体应变影响较大,不均匀系数越大,体应变的膨胀现象越明显。     

珊瑚礁地形上胸墙波浪力大水槽试验

基于大比尺波浪水槽试验,开展了珊瑚礁地形上的波浪与斜坡堤相互作用试验。在不同水深和波浪条件下测量斜坡堤胸墙的水平力和浮托力,并与规范值进行对比。试验结果表明:胸墙的波浪力受波浪破碎后的堤前壅水、破碎波高和水流冲击的共同影响;胸墙水平力呈矩形分布,浮托力呈三角形分布;由于波浪在珊瑚岛礁上传播过程中的能量耗散,平均水平力和前趾浮托力试验结果均小于采用深水波要素计算的规范值,所提出的基于胸墙距礁缘的相对距离和礁盘上相对水深的波浪力修正系数,修正后的公式计算结果与试验值吻合较好。     

波流环境下多孔射流运动和稀释特性试验

采用PIV和PLIF技术对波流环境下多孔垂向射流近区的速度场和浓度场进行测量,对比分析不同波浪条件下射流运动轨迹、速度场、浓度场及涡量场特性,重点探讨波流和纯流环境下射流运动特性的差异以及波浪作用对多孔射流发展的影响。结果表明:波流流场中射流时均轨迹发生扭曲,产生"污染物云团"现象,与纯流环境下射流差异明显;波浪对波流环境下的多孔射流运动影响显著,具体表现在波浪强度的增大能够增加射流与环境水体的接触面积、加快射流垂向动量衰减、增强前方射流对后方射流的遮掩作用、降低多孔射流汇合点高度等方面。当前组次下,波浪的存在使得各断面污染物浓度峰值减小,因此对波流环境下多孔射流的稀释有积极的作用。     

基于振动台实验的液体晃荡激励参数敏感性研究

为评估不同参数对晃荡冲击压力的敏感性,基于振动台实验研究了运动幅度、水深尤其是外激励频率对晃荡冲击压力的响应规律.实验中,运动幅度分别为3、5、7 mm,水深分别为9和20 mm,外激励频率的范围为0.5f_0～2.0f_0(f_0为固有频率).通过计算相同实验条件下两组实验数据的决定系数讨论了运动幅度、水深及外激励频率对实验数据可重复性的影响.研究发现浅水晃荡中最大压力的响应频率略大于理论上的固有频率,而有限水深晃荡中最大压力的响应频率略小于理论上的固有频率.运动幅度仅在共振频率附近对晃荡冲击压力较敏感.压力时程曲线的瞬态阶段主要受外激励频率和固有频率调制,稳态阶段仅受外激励频率及其倍频的影响.