嫩江干流防浪林消浪影响因素分析

为研究嫩江干流防浪林影响因素对消浪效果的影响,合理设计防浪林优化布局,以东阳堤防为例,利用消浪性能计算公式,选取防浪林排列方式、行株距、树干半径、树冠半径、宽度、刚度作为影响因素,研究其对消浪效果的影响,并进行定量计算和理论分析。结果表明:种植棵数相同时,等边三角形排列方式的消浪效果最好;在不影响泄洪的前提下,防浪林的树干半径、树冠半径、宽度越大或行株距越小时,消浪作用越强;相同宽度下,刚性植物的消浪效果比柔性植物好,且消浪时间更持久;东阳堤防适合营造以刚性植物为主的防浪林,行株距为1.5~2 m,以宽度30~50 m为宜,刚柔混合,且当柔性植物高度大于刚性植物树冠最低处时,消浪效果更好。     

滩地红树林引起的波浪衰减特性实验分析

根据中国南海红树林的外形特征,将桧柏树枝按照一定几何比例修剪,在波浪水槽中测试不同水深和波浪条件下,波浪通过不同宽度淤泥质滩地、平底有植物滩地和斜底有植物滩地的衰减率。结果表明有植物覆盖的滩地的消波效果约为淤泥质滩地的3~4倍;随着水深增加淤泥质滩地的波浪衰减率减小,而有植物覆盖的滩地的衰减率增加;植物带宽度为150cm的衰减率是宽度为45 cm时的2倍,且坡度为1∶25的斜底消浪效果略好于平底情况。选取影响波浪衰减的最主要因素水深、波高、波浪周期及植物带宽度等作为基本量,将其无量纲化,并根据实验数据进行多元回归分析,得到消浪系数公式。实验结果对建设防浪林有一定指导意义。     

基于SWAN-VEG的植被消浪护岸模拟研究

针对第三代波浪模型SWAN中新近开发的SWAN-VEG模块,对该模型中植被消浪特性的参数进行了数值水槽的模拟分析,并将其模拟结果与原有试验数据及模型试验结果进行相关性分析。结果表明,通过考虑植被高度系数影响因子α来改进SWAN-VEG中阻力系数的估算方法,得到了较好的拟合效果。而由于对于柔性植被的结构及植物晃动特性,消浪过程比较复杂,SWAN-VEG对于偏刚性材质的植被场模拟效果要明显好于柔性植被。通过对试验数据的统计分析得到,柔性植被验证较差的原因是阻力系数随植被晃动效果的强弱有明显的变化。     

柔性植物对海堤堤前波高的影响试验研究

经过调查研究后,采用人工柔性植物模拟海堤外滩地柔性植物,利用规则波进行物理模型试验,系统分析了波浪在有柔性植物滩地上的传播变形规律;以及不同波周期、植物宽度、植物高度、植物密度对海堤堤前波高的影响。试验表明:随着植物宽度和植物密度的增加,消减系数随着增加;反之减小。由于植物造波作用的影响,柔性植物对大周期来波的消减效果较好;植物高度与水深一致的时候的消减效果较好。     

红树林生态系统中潮滩与植物消浪特性试验

采用室内水槽物理模型试验研究了潮滩、植物和红树林生态系统的消浪特性，量化了潮滩对红树林生态系统波高衰减的贡献。结果表明：随着植物淹没度的增大，潮滩、红树林生态系统的波高比均逐渐增大，即消浪效果越来越弱，而植物的波高比则是先减小再增大，水位在树冠中心时消浪率远高于其他植物部位；随着相对波高的增大，潮滩的波高比先稳定在1.0附近然后再减小，红树林生态系统的波高比逐渐减小，而植物的波高比先减小再增大；随着波长与植物带宽度的相对宽度增大，潮滩的波高比先略减小再增大，但多数稳定在1.0附近，而植物与红树林生态系统的波高比先增大再略微减小；潮滩对红树林生态系统波高衰减贡献随淹没度减小逐渐增大，最大可达63%;波浪在红树林生态系统传播过程呈非线性衰减，单位长度的波高衰减率在植物带前1/4宽度远大于后3/4宽度。     

透孔消浪顶墙混合堤波浪爬高的试验研究

透孔消浪顶墙混合堤同一股实体顶墙混合堤相比具有降低波浪爬高的一定效果。本文通过模型试验,试验研究了在规则波作用下,透孔消浪顶墙混合堤的波浪爬高。实验模型堤前水深为 24.8厘米,堤身斜坡比为 1/1.25,斜坡护面层用工字块。相对基肩上水深di/H=0.361.波高 H=9厘米。在波陡 H/L=1/10～1/25.顶墙前墙开孔率0%=24%～72%.消浪室相对宽度B/L=0～0.277试验范围内分析了波陡,前墙开孔率、消浪室宽度等因素对波浪爬高的影响,得出确定爬高的计算关系式。 R—KIK。11(1) K。一凡/H—0.00235(L/H)‘一0.0634(L/H)+1.50(2) 当 H/L—l/10时 …     

波浪作用下空心块体堤身结构稳定性和消浪特性试验研究

为了研究波浪作用对空心块体稳定性与消浪效果的影响,依托长江口南槽航道治理一期工程,开展了系列水槽试验,分析了不同波浪要素(波高、周期)、水深和结构组合方式对空心块体堤身结构的稳定性、波浪力及结构前后波高的影响.结果 表明:在淹没状态下,空心块体主要受动水压力的作用,且试验水深越浅,空心块体所受到的最大波浪力越大,消浪效果越好.结构组合方式对空心块体的稳定性和消浪效果的影响不明显.不同位置的空心块体所受到的波浪力的大小不同,迎浪侧方块所受到的波浪力最大,背浪侧方块次之,中部方块最小.但空心块体总体受力较小,这有利于堤身结构的局部稳定.     

多层水平板透空式防波堤消浪性能试验研究

从破坏波浪水质点垂向运动轨迹出发,提出一种由多层水平板组成的透空式防波堤新结构.通过物理模型试验,深入探讨了防波堤结构几何参数(相对宽度、相对间距)以及波陡等因素对防波堤消浪效果的影响,并对不同因素影响下的透射系数以及反射系数变化特征进行了比较和分析.试验结果表明,该结构具有良好的消浪性能,且对波浪的反射作用较弱.多层水平板透空式防波堤结构是对传统防波堤结构型式的发展,对促进透空式防波堤结构作为永久性建筑物的实际应用具有重要意义.     

基于OpenFOAM的弧板式透空堤水动力特性数值研究

为探讨一种弧板式透空堤的水动力特性,基于OpenFOAM建立了波浪与弧板式透空堤相互作用数值模型,探讨了弧板式透空堤的消浪特性、压强特性及流场分布情况.结果表明:本次数值试验范围内,波浪对弧板式透空堤的透射系数随相对板宽的增大而减小,反射系数则相反.弧板式透空堤上下表面所受波浪正压强与负压强分布呈现对称特性,且大部分工况下的波浪压强极值发生在结构物偏迎浪向一侧的测点位置处.弧板式透空堤位于静水面及以上时,消浪效果明显优于其位于静水面以下.弧板式透空堤对其周围流场影响显著,在其迎浪向与背浪向位置均产生较为明显的漩涡.     

新型开孔工字板组合式防波堤消浪特性与波浪力试验

为了进一步提高透空板式防波堤的消波性能,减小防波堤结构的波浪力荷载,提出了一种由多个开孔工字板组成的透空板式防波堤结构。基于物理模型试验,研究了规则波作用下新型开孔工字板组合式防波堤的消浪特性和波浪力荷载,探讨了防波堤透射系数、反射系数、能量耗散系数和波浪力荷载随着波陡H/L、堤顶相对潜深h/d、相对水深d/L的变化规律。研究结果表明,该防波堤的透射系数随着堤顶相对潜深h/d的增大而增大,随着相对水深d/L的减小而急剧减小;防波堤波浪力荷载以竖向受力为主,防波堤竖向总力远大于水平总力,且波浪力随着波陡H/L的增大而急剧增大。在试验范围内,该结构具有良好的消浪效果,且波浪反射较小,波浪能量耗散较大。     

刚性植物对波浪特性影响的试验研究

根据室内波浪槽试验,研究了在规则波作用下,刚性植物带的宽度、入射波高、周期对波浪反射、透射、衰减效果的影响;并拟合了反射、透射、衰减系数的表达式。试验表明:在水深、植物高度、密度、排布方式不变的情况下,植物带的宽度越长,波浪的反射、衰减越明显;透射波越小,但速率呈递减趋势。入射波高、周期对三个系数均有影响,但周期的影响更明显。     

非淹没刚性植物对孤立波传播变形影响实验

通过波浪水槽物理模型实验,研究了孤立波在植物模型前后波高、波形的变化、入射波波高、植物分布密度以及分布方式对孤立波反射、透射系数和波能衰减系数的影响.实验结果表明,孤立波波高在植物模型中急剧减小;孤立波经过植物模型后,其透射波仍以孤立波的形式继续传播,波形由尖陡变为平缓;随着水深的增加,孤立波反射系数和波能衰减系数减小,透射系数增大;随着入射波高的增高,孤立波反射系数和波能衰减系数增大,透射系数减小;在植物分布形式相同的情况下,随着植物分布密度的增加,孤立波反射系数和波能衰减系数增大、透射系数减小;在植物分布密度相同的情况下,植物在垂直于孤立波传播方向上分布地越紧密,孤立波反射系数和波能衰减系数越大、透射系数越小.     

分数导数黏弹性标准线性固体半无限长杆中纵波的传播

在半无限黏弹性长杆中,波在传播过程中波阵面强度会降低,其强度的衰减与黏弹性材料的性质有关.为了分析波在黏弹性杆件传播过程中波速和衰减因子的变化情况,基于分数阶导数理论,分析了黏弹性标准固体模型相关参数对波速和衰减因子的影响,所建模型能够较好地描述出纵波在传播过程中波的相速度和衰减因子的变化.在黏弹性标准固体模型复柔量的基础上,分析了分数导数黏弹性微分算子的阶数、角频率与延迟时间数对波相速度和衰减因子的影响.结果表明:随着延迟时间值的增大,纵波在黏弹性线性标准固体半无限长杆中的传播相速度不断地增大,而衰减因子不断减小;随着分数导数微分算子的增大,纵波传播相速度和衰减因子呈现出先增大后减小的趋势.     

柔性植物对海堤最大波压力的影响试验研究

通过物理模型试验的方法,采用规则波进行试验,研究柔性植物对海堤最大波压力的影响规律,并选取主要影响因素进行量纲分析,拟合得到了最大波压力消减系数的经验公式。试验结果表明,在海堤前布置柔性植物能有效减小作用在海堤上最大波压力,且最大波压力消减系数随着柔性植物宽度、密度的增大而增大,随柔性植物高度的增大呈先增大后减小的规律,在柔性植物高度与试验水深一致时达到最大。     

岩石含水饱和度,频率,流体类型对声波振幅影响规律的探讨

本实验以不同类型的砂岩为试样,在常温常压下用超声参数测定仪测量了饱和度、频率和流体类型对多孔隙岩石中声波衰减的影响,得到以下结论:(1)在干燥岩石中,纵波衰减比横波高;在被流体完全或部分饱和的岩石中,纵、横波的衰减均高于在干燥岩石中的衰减,横波的衰减的增加量比纵波大,并以复杂的方式依赖于饱和度。(2)在饱和盐水的岩石中,声波振幅随频率的增高而呈指数衰减。在低频段,声波有较大的衰减变化率;在某一特征频率(600kHz左右)之后,振幅与频率基本无关。(3)对同一块样品,饱和不同类型的流体,声波的振幅随流体的粘度增大而减小。     

组合帷幕阻波帘对水下冲击波的防护特性分析

帷幕阻波帘对水下冲击波具有衰减作用,有利于水下建筑物保护,防止生态环境恶化,维持原始水域生态平衡,因此应用帷幕阻波帘减弱冲击波的破坏作用具有重要的现实意义。针对水下爆破高能量冲击波和反复形成的气泡脉动现象,设计了气泡帷幕与气泡膜帆布帘分段防护组合式帷幕阻波帘。首先应用Zamyshlyayev经验解析方法计算气泡帷幕对冲击波的压力衰减过程,在此基础上采用ANSYS LS-DYNA模块,模拟分析最优阻波帘设计方案。通过在水下4 m使用300 g乳化炸药作为爆源,距试验药包半径3 m布置水击波测点及半径9 m处布置鱼类网箱进行测试,试验结果表明,冲击波综合衰减率为97.72%～98.29%,满足了对水下冲击波防护特性的要求,验证了组合帷幕阻波帘设计的合理性。     

接触行为对颗粒材料中应力波波速与能量的影响

采用离散单元法,研究线弹性接触模型、Hertz接触模型、线性平行粘结模型对不同排列颗粒材料中波传播的影响,分析了三种接触模型下波的波速变化和能量变化,同时也研究了弹性模量对颗粒材料中波传播的影响.最后对颗粒材料样本采用Hertz接触模型,探究了不同围压条件下颗粒材料中波的波速变化和能量衰减.研究结果表明:不同接触模型下波传播的波速和能量衰减率不同;当颗粒样本从规则排列到随机排列,波传播的波速变小,能量衰减率变大;随着颗粒弹性模量的增大,波速呈对数增大;在波传播过程中能量快速耗散,随着围压的增大,波速和能量衰减率都增大.