波浪与直立堤的相互作用

本文研究了直立堤前波浪形态的分类方法和不同波浪形态间的界限及共产生条件;指出堤前存在有立波(包括破碎型立波),破碎型波(包括在堤前破碎的击岸波和在堤面破碎的破碎波)及过渡波三类波态;其波况及存在条件完全有别于无堤时的情况,阐明了埋基床与突基床情况的波况差异;指出了影响波浪破碎的各主要因素;提出了用临界波能说明波浪破碎的概念,并提出了各项有关指标。本文还研究了破碎型波波压力的特征及其计算图式,根据实验和分析成果提出了包括有地形底坡影响因素的击岸波波压力计算图式,并分析了它与现用方法的差别。代表符号说明H:水深 H_(CT):直立墙前水深 H_Бn:突基床直立墙基肩水深 E_(?)θ:全波长及单位长度上的波浪能量 p:波浪压力强度2h:波高 p_0:静水面处波压强度2L:波长 p_H:水底处波压强度2T:波周期 i:海底底坡0:波速 r:水的容重δ=(2h)/(2L):波陡其它有关符号见文中说明。h_0:波形中线抬高值u:波浪水流击岸速度v:波浪水质点运动轨迹速度。     

直立式外堤断面的模型试验研究

我国某港地处敞海,必需修筑外堤加以防护。根据设计,堤前最大水深约与波浪破碎临 界水深相等。鉴于立波,破碎波、击岸波三者的性质回异,它们对建筑物的作用力也相差很 大,因此如何正确地判明建堤后堤前波浪的性质及其对建筑物的作用,在工程设计上具有重 大的意义。但这个问题目前正是波浪理论中的薄弱环节,迫切需要进行试验研究。 本试验通过模型观察和测压分析表明,在平缓底坡［１／３００］埋入基床的情况下,当水深和 波浪要素改变时,堤前出现立波、击岸波以及局部破碎压力较小的过渡型波浪,通常所称的 破碎波不会出现。从这些现象中可以了解到堤前波浪破碎的临界水深不仅与波高有关,而且 是波浪陡度的函数。 由堤面波压力测量结果可以看出,天论立波,击岸波或过渡型波浪时,最大波压力都不 在波峰击堤时出现,而有某些超前,立波则有两个压力峰。当胸墙位于堤的中部时,它遭受 到很大的波压力,并且具有明显的冲击性,同时堤顶前缘出现局部负压区,对堤的工作情况 不利,但此时堤上的波浪总压力有一些减小。 在实验中还测量了波浪作用下的堤底浮托力和堤前的底流速。     

П.А.向金:波浪对水工建筑物的作用

海上的水工建筑物特别是防护建筑物,它承受着海中波浪的作用,因此为了很好地 了解建筑物的工作情况,必须首先研究波浪对建筑物的作用。对於不同型式的建筑物, 波浪产生了不同的作用。在直立式的建筑物前,由于水深的不同,可以形成各种不同的 波浪;当水深足够时,波浪在堤前形成立波;当水深不足时,随着水底地形变化性质的 不同,可形成声岸波成破碎波。在斜坡式的建筑物前,波浪破碎形成破碎波。关于直立 堤前的立波理论,最早是由森弗罗( )在1928年提出的,至目前为止,一般的工 秆计算仍采用他的理论作为根抿。吁很多学夯的实扬室研究及理论研究的…     

埋入式基床直立堤前波浪击堤性质及其作用力的研究

直立堤前波浪按以往研究仅有立波及破碎型波（击岸波及破碎波）两形态,对于立波波压力有较充分的研究但对破碎型波浪压力研究不足。本研究的目的即在于搞清堤前波浪的性质及破碎型波浪压力的作用规律。 研究结果表明直立堤前有三种形态的波浪存在,即立波、过渡型波及破碎波。其形成条件不仅与水深及波高有关,且与波陡．堤前地形变化（底坡,地形的起伏及糙率）、基床型式等有关。文中着重指出了有堤后波浪破碎条件及其形态与无堤时的差别,指出了有堤时破碎的二种型态：立波型破碎及击岸型破碎和二种地点：腹点破碎与非腹点破碎。 研究结果还表明波浪破碎击堤的作用力与堤前地形变化的密切关系,阐述了波浪作用力的许多特征,分析了现用波压力计算方法所存在的问题。本文所发表的系研究的一些初步成果。     

斜坡式防浪堤胸墙断面尺寸的优化设计

在给定的波要素、墙前及堤前相对水深等参数下,用波浪规范法计算波压力.以胸墙底宽和直立部分底宽为设计变量,以胸墙重量为目标函数,以滑移稳定、倾复稳定、地基应力和几何等约束为条件,求解最轻墙重和相应的设计变量值.结合实际工程,分析了优化设计法比传统的安全校核法的优越性.讨论了胸墙断面的合理型式.     

正交直墙前直立圆柱振荡问题的研究

应用镜像原理，将正交直墙前单个圆柱在静水中的振荡问题，转化为4个对称布置圆柱在静水中的振荡问题，由此应用速度势的特征函数展开法，建立了正交直墙前直立圆柱振荡问题的解析解。通过数值计算研究了圆柱与正交直墙间距离大小、水深等因素对附加质量和辐射阻尼的影响。计算结果表明，正交直墙前圆柱上的附加质量和辐射阻尼将明显增大，且随着波数的变化而发生振荡；不同水深中圆柱的附加质量和辐射阻尼在低频区与水深成线性关系。     

水流、波浪作用下复杂桥墩动力响应

为了明确水流和波浪作用下复杂桥墩动力响应特点,以某4柱桩柱式框架墩连续梁为依托,运用ANSYS建立桥梁（墩）-水耦合数值分析模型,分析桥墩在水流作用下绕流,对单墩和桥跨结构中该墩在不同流速、不同波高以及波、流联合作用动力响应进行研究。研究表明：绕流分析显示各墩柱速度场和压力场不对称;水流单独作用时,动力响应均随着流速和水深的增加而增大;与单墩相比,由水流产生的桥梁结构中桥墩动力响应小,且动力响应随流速和水深增加而逐渐增大;波浪单独作用时,单墩和桥梁结构中桥墩的动力响应均在波峰作用时产生最大值,在波谷作用时产生最小值;随着波高增加,桥墩和桥梁动力响应在波峰和波谷处动力响应最值随之增大;随着入水深不断增加,波浪对单墩和桥梁结构中桥墩的动力作用越显著;波、流联合作用时,桥梁结构中桥墩动力响应均随着波高和水深增加而增加,波峰时动力响应最值随着流速增加而增大,波谷时动力响应最值随着流速增加而逐渐减小,水流影响系数最大12.96%,表明波浪在动力响应中起主导作用;波浪波向和水流流向相同时,波、流联合作用动力响应并非两者单独作用叠加。     

抛石突基床直立堤前破碎波浪形态和压力特性的研究

本文通过试验对直立堤前破波特性进行了研究,指出了破碎形式有卷曲破碎后壅块和陡直面破碎击堤。破碎位置在半波长以内,近堤前质点轨迹展伸呈反“Ｓ”型曲线上升等特性。在适应条件下可能出现水气混合垫层,它使压力减缓。指出最大压强值尚与波陡肩宽有关,最不利水深在某一范围内变动。本文公式的特点是：压力Ｐ０与波高ｈ成正比,坦波比陡波压力大,随着水深内减小,压力增加,至最不利水深后压力Ｐ０／ｒ０ｈ为仅与波坦有关的定值。区分了肩宽不同的影响。文章中也指出了破波的不稳定性,并采用了有效值作为代装值。本文给出的压力分布为水面最大,上下均迅速减小的图式。     

二阶挠曲重力波对直墙作用及其奇异解

利用特征函数展开法,对有限水深下二阶挠曲重力波在直墙前的反射问题做了求解．计算了直墙上二阶挠曲重力波作用力随入射波浪频率的变化关系．数值结果显示在某一特殊频率下二阶挠曲重力波作用力会趋向无穷．进一步研究表明,在该频率下挠曲重力波的相速度与倍频下的相速度相等,使得挠曲重力波的二阶分量分母为零而出现奇异性．这一奇异解的出现,使得入射波浪存在不确定性,对非线性挠曲重力波与结构物作用问题的求解造成困难．这是一个非常有意义但尚未解决的问题,需进一步探索．     

基于表面波形获取水底压力的计算方法及其实验验证

为获取水面波形与水底压力的对应关系,提出基于表面波形获取水底压力的计算方法,建立表面波形和水底压力变化的测量系统.对水面波形测量结果,采用傅里叶级数展开法计算其系数,通过线性叠加法反演重构原来水面波形.根据有限水深色散关系计算不同频率组成波的波数,进一步计算出非规则波、船舶兴波以及船舶在波浪中航行时的水面波形在水底引起的压力变化.仿真结果表明,理论计算与实验结果吻合较好.     

改进的最大似然法在入反射波合成波浪场中应用研究

模拟了多向不规则波入射波与反射波相互叠加的合成波浪场，应用改进的最大似然法（MMLM）对入射波与反射波的方向谱进行了分离，同时给出了反射系数的方向谱和综合反射系数。改变不同的波浪条件和仪器阵列的布置条件，检验了MMLM的有效性和可靠性。将此方法应用于基床直立堤反射的实验研究，取得了较好的结果。     

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 …     

孤立波对直立防波堤波浪渗流作用的解析计算

浅水波浪在一定条件下可能以孤立波形态与近岸海工设施产生相互作用。该文基于水波反射理论和波浪渗流的Biot固结理论,应用特征函数法,推导了孤立波作用下直立防波堤的反射波速度势和波浪引起的海床内渗流压力分布的解析表达式,并据此计算了作用于直立防波堤底部的由孤立波渗流压力所致浮托力和倾覆力矩。计算结果表明海况与海床条件以及防波堤几何条件等因素的变化对孤立波引起的渗流浮托力和倾覆力矩均有一定影响。在一定条件下,对防波堤的孤立波渗流作用与孤立波直接作用量级相近。与微幅波理论相比,孤立波理论有效反映了浅水波非线性特征的影响。     

Boussinesq型方程对三维非线性波传播的数值模拟

该文建立了适宜于相对水深和复杂地形的非线性波传播的三维数学模型，模型包括任意水深点流场与波动净压力场的求解。在均匀水深条件下就不同波高、水深及波长的组合对推进波的波面、流速场和波动净压力场进行了全面数值模拟。将计算结果与解析解或物模实验结果进行对比，表明模型能较好地模拟各种组合下波浪传播的波动特征以及复杂地形上非线性波的传播。     

浅海结构物波浪力计算及实验研究

应用椭圆余弦波理论、双曲波理论及孤立波理论对作用于浅海海洋结构物的波浪力进行了计算 ,并在造波水槽中进行了波浪力及波压力实验研究。运用实验结果对传统的计算方法进行了修正 ,提出了静水面以上波压力的修正公式。研究表明 ,应用椭圆余弦波理论和双曲波理论计算理论波压力并对其进行修正 ,再将积分上限取为瞬时波面 ,积分后得出的波浪力与实验结果很接近。     

有限振幅波对复合圆柱绕射波浪力的实用算法

提出了有限振幅波对复合圆柱绕射波浪力（矩）的一种实用计算方法．在Ｓｔｏｋｅｓｎ阶绕射波速度势已定条件下，用此法可对ｎ＋１阶水波所致波浪载荷进行积分形式的工程估算．实算中对慢收敛的无限自由表面积分可采用数学上的渐近方法化简运算；对直立圆柱第２阶波浪力的实算结果与有关实验数据吻合良好．     

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。     

浅海结构物波浪力计算及实验研究

应用椭圆余弦波理论、以曲波理论及孤立理论对作用于浅海海洋结构物的波浪力进行计算,并在造波水槽中进行了波浪力及波压力实验研究。运用实验结果对传统的计算方法进行了修正,静水面以上波压力的修正公式,表明,应用椭圆余弦波理论和双曲线理论压力并对其进行修正,再将积分上限取为瞬时波面,积分后得出的波浪力与实验结果很接近。     

波浪作用在桩柱上的横向力

通过实验手段，研究了波浪作用在孤立桩上的横向力大小、频率特性，横向力同 正向力的比值关系；给出横向力系数随ＫＣ数变化曲线。规则波时，横向力最大值在 一定ＫＣ数时等于甚至大于正向力最大值。不规则波时，横向力最大值可达正向力 最大值的８０％．合力的最可能方向在规则波肘偏离正向力方向一定角度，不规则波 时就是正向力方向．同时发现水深系数对横向力有一定影响．     

波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床中孔隙水压力响应

利用波浪水槽试验,对波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床的孔隙水压力响应进行了研究．试验中观测了在不同波高、周期、水深和泥沙粒径等条件下,自由底床和有抛石基床防波堤的土体孔隙水压力的变化．试验结果分析表明,随着波高和周期的增大,孔隙水压力幅值增大;随着水深的增大,孔隙水压力幅值减小．建堤后,底床中的孔隙水压力会增大,有效应力会降低,对防波堤的稳定性会造成严重影响．同时试验结果也表明,把基于Biot固结理论的多孔弹性介质模型用于研究波浪作用下海床的动力响应是合理的．