小郭巨渔港工程防波堤平面布置方案

波浪是渔港建设中最重要的水动力因素,由于外海风浪作用强烈,影响港内渔船泊稳,需修建防波堤挡潮抗浪。从波浪角度研究防波堤平面布置,首先分析了舟山市六横岛小郭巨渔港工程的建设条件,确定防浪掩护控制标准,并提出防波堤直线形、折线形布置的8个平面布置方案。以满足渔船有效泊稳面积为准,采用MIKE21 BW模块计算在50 a一遇波浪与水位组合条件下堤后波高分布及防浪掩护效果,对8个方案进行研究,基于其中相对较优方案,进行了2个方案的优化。最终确定某渔港防波堤平面布置最优方案为:防波堤总长350 m、折堤夹角132°、直线段长122 m、折线段长228 m。     

大连长兴岛北港区波浪条件数值模拟研究

利用国际通用的MM5风场模式和SWAN浪场模式,通过推算影响工程海域的台风和寒潮大风天气过程,得到工程海域-30 m等深线处不同重现期设计波要素,然后采用MIKE 21 NSW和BW波浪数学模型,对工程规划方案设计波要素和港内波况进行了计算。结果表明:工程受N向和NNE向风浪影响相对较大,外海波浪传播至防波堤处无明显衰减;设计高水位重现期50 a时防波堤处最大H1%约7.3 m;防波堤对港内围堰掩护较好,建成后港内波浪条件明显改善。     

某拟建修造船厂工程波浪分析

依据秦皇岛海洋站34年实测资料统计分析出的不同重现期的波浪要素,针对某拟建修造船厂工程总平面布置方案,利用TK-2D波浪数学模型及MIKE21的BW方程波浪数学模型,对工程建成前后的波浪场进行模拟.确定了工程区域各等深线处的设计波要素,论证了船厂码头和不同的防波堤、进港航道平面方案布置对港内的泊稳条件、拟建码头前的波浪变形情况以及波浪变化对码头作业天数的影响.模型中考虑了波浪的折射、绕射、反射、底部损耗等因素,为工程设计提供依据.     

亚帆中心工程环抱形防波堤掩护效果及护面块体稳定性试验研究

针对工程环抱形防波堤平面布置方案,利用整体物理模型试验手段进行了验证。结果表明:1)掩护后传入港内波峰线发生了偏转和波能集中,致使码头局部泊稳条件不满足标准要求。将位轴线顺时针旋转15°,与波峰线平行优化布置后,则满足。2)根据越堤波浪是否冲击港内码头轴线标准,论证10.0、10.5、11.0 m共3个防波提高程掩护体,得出11.0 m是可行的。3)防波堤外侧质量6 t护面块体失稳,经多次优化后采用质量10 t则稳定,弧形转弯处勾连性护面块体受侧向波浪力作用比受正向波浪力偏于危险。4)将试验结果与规范公式计算值进行对比,前者均大,因此对于弧形转弯段的处理应给予关注,尽量遵循规范要求轴线夹角的相关规定。5)试验再次验证了三维港池整体物理模型试验在防波堤稳定性、越浪量和优化设计方面的必要性。     

海龙湾波浪场整体数学模型研究

为了深入研究海龙湾港区的波浪情况,建立了海龙湾波浪场整体数学模型,对港区内外波浪场进行分析研究。利用扩展抛物型缓坡方程完成由外海到港区口门的波浪推演,模拟波浪由外海向近岸港区的传播过程。再利用椭圆型缓坡方程,模拟港区内的波浪分布情况。研究结果表明:推荐设计方案的港区防波堤对主波向的波浪做到很好的掩护,相较比选方案来说港内波浪条件更好,等值线图表明设计推荐方案是合理可行的。总体说来,该模型对海龙湾波浪场的数值模拟是有效的,为工程实际提供了科学合理的参考。     

基于可作业时间分析的防波堤优化设计

防波堤是码头掩护的重要屏障,其较高的投资往往成为工程可研阶段方案决策的关键因素。针对粤东某码头的防波堤优化,在收集附近外海波浪实测资料的基础上,结合波浪数值模拟成果,建立外海测波点与码头前沿的波要素转换关系,得到不同方案所对应的可作业时间,为防波堤建设方案的决策提供可靠的数据支撑。结果表明,同方向的外海入射波浪具有基本一致的波浪转换系数,利用该特性能够简化可作业时间的统计工作,提高方案比选效率。     

青岛造船基地防波堤工程防浪效果研究

文中采用物理模型试验的手段,依据青岛造船基地工程平面布置情况,针对S—SW向波浪作用,工程港区掩护较差问题,对其防波堤工程进行10个平面布置方案的研究。给出了港池及各个泊位处的波高分布,对比分析防波堤布置形式的防浪效果,提出了掩护较好的平面布置方案。为优化总平面设计提供了试验依据。     

长周期波作用下强输沙率海岸岛式防波堤平面设计

针对长周期涌浪作用下强输沙率海岸的码头总平面设计问题,以贝宁湾某配套工作船码头项目为例,采用岛式防波堤方案。利用波浪数模试验、泥沙冲淤数模试验等方法验证岛堤平面设计的合理性,解决了平面布局问题。基于日本规范对船舶竖向位移进行初步计算,并利用水动力有限元分析方法对规范计算结果进行对比验证,解决了长周期波条件下的航道设计水深问题。结果表明：1）在长周期波、强输沙率条件下,波浪掩护决定口门朝向、岛堤轴线等布局条件;2）岛堤与破波线距离、进港航道水深是决定岛式防波堤平面位置的控制性因素,须合理论证和计算;3）日本规范计算方法较适用于长周期波条件下的航道水深设计,建议在类似工程中使用。     

旅顺新港旅游休闲区波浪数值模拟研究

工程海域的波浪条件是港口规划设计中需要考虑的首要因素。针对旅顺新港旅游港区扩建预案,应用水动力学软件MIKE21的SW和BW数学模型对防波堤建设前后工程海域的波浪场进行数值模拟。根据工程区域水深及地形变化特点,采用远场大区域推算与近场小区域精细模拟相结合的方法,计算了拟建水工建筑物的设计波浪要素及港内波况。结果表明:工程受NW和NNW方向波浪影响较大,当重现期为50 a时,外护岸、防波堤和泊位处的有效波高分别为4.74 m、5.66 m和1.10 m;若在防波堤和外护岸西侧增加一条垂直于NW方向的潜堤,外护岸、防波堤和泊位处的有效波高分别降至3.43m、3.79 m和0.75 m。     

涌浪条件下斜坡式防波堤堤脚块石稳定性

海外港口工程大部分位于以涌浪为主的海域,防波堤在涌浪作用下的稳定性尚未得到全面认识。对于斜坡堤,除了护面对其稳定性至关重要外,堤脚对其稳定性也很重要。以某一具体港口防波堤工程为例,通过波浪断面和局部整体物理模型试验,对涌浪作用下斜坡堤堤脚块石的稳定性进行了研究。根据试验结果,对比正向和斜向波浪作用下斜坡堤堤脚块石的稳定性结果,重点分析了斜向波浪作用下斜坡堤堤头圆弧段堤脚块石发生破坏的原因及其随入射波浪周期和水位的变化关系,并对原方案堤脚进行了优化。     

U型防波堤与波浪相互作用的数值模拟

半淹没式固定U型防波堤,通过在自由水面附近设置挡浪结构增加能量耗散而达到降低港内波浪的目的;为了减小U型防波堤波浪反射,在其左侧设置成可渗透型沉箱。本文基于Navier-Stokes方程,采用k-ε模型封闭雷诺方程,以spatially-averaged方程作为孔隙流的控制方程,用VOF方法跟踪自由表面,建立了波浪与建筑物相互作用的数学模型,采用该模型模拟了规则波入射时波浪与可渗透型U型防波堤的相互作用,针对不同尺寸U型防波堤,进一步讨论了U型防波堤对波浪传播中反射和透射的影响。     

斜向长周期涌浪作用下斜坡式防波堤结构稳定性优化

海外港口工程大部分位于以长周期涌浪影响为主的海域,长周期涌浪对防波堤的作用尚未得到全面认识和研究,尤其是斜向入射的情况。以某一具体港口防波堤工程为例,通过波浪局部整体物理模型试验,对斜向长周期涌浪作用下斜坡堤结构的稳定性进行了研究,并根据试验结果对原方案进行优化,提出了稳定的斜坡堤结构。研究结果表明,斜向波浪作用时,相同水深、波向以及波高情况下,入射波浪周期越长则护面块石失稳率越大;相同水深、波高以及波浪周期情况下,波浪15°角斜向入射时沿堤形成的沿堤流对护面的冲蚀破坏作用比波浪基本顺向入射时的情况更为强烈,护面块石失稳率相比较大。     

潜堤掩护港域波浪传播数值模拟

采用基于Boussinesq方程的平面二维波浪数学模型,将潜堤作为动边界处理,对潜堤掩护港域的波浪传播变形进行数值模拟研究。首先,采用Ohyama等的潜堤试验数据,就数学模型对人工潜堤上波浪传播变形问题的适用性进行验证探讨;其次,针对某渔港外部潜堤防护工程,采用数学模型进行波浪场推算,分析潜堤的消浪过程,同时将模拟得出的波浪透射系数与国内外经验公式计算值进行对比,结果表明该数值模拟方法是有效的。     

不规则波作用下带基床直立堤平均越浪量试验研究

针对不规则波作用下带基床直立堤的平均越浪量问题,采用物理模型试验的方法,对堤顶超高、波高、周期以及基床等因素对越浪量的影响进行了研究。结果表明:堤顶超高和周期是直立堤平均越浪量的重要影响因素。当基床相对宽度B_t/H_s=1～4. 7时,基床宽度对平均越浪量的影响有限。同时,平均越浪量随着基床影响系数h~*的增大先增大后迅速减小,在h~*=15附近出现峰值,而在h~*=30之后基本不变。根据试验结果,提出了直立堤平均越浪量计算方法,为实际工程设计提供参考。     

水力插板与抛石斜坡复合堤稳定机理

在海岸防护堤坝工程中,采用水力插板桩技术修筑直立墙,并在墙前水下形成抛石护坡,此种水力插板与抛石斜坡组成的的复合堤,已在工程实践中表现出良好的安全稳定性。对直立堤、抛石堤以及复合堤3种堤型开展不同波况下直立墙上和抛石护坡中波压力的试验研究,对复合堤的稳定性优于直立堤和抛石堤的机理进行分析。试验结果表明,抛石护坡明显降低了直立墙上的波压力,减轻了波浪冲击;直立墙阻止越浪带动抛石堤顶部块体向堤后运动,避免抛石护坡的过度破坏。两者结合使复合堤具有比直立堤和抛石堤更好的稳定性。     

基于物模试验的平板与弧板式防波堤水动力特性对比

为探求一种消浪效果优良且受力较小的新型结构,通过物理模型试验,对比单平板式与单弧板式防波堤的水动力特性,分析不同波浪参数情况下,透射系数、反射系数、压力以及结构物周围流场的变化关系。结果表明,结构物出水状态时,弧板式防波堤对波浪的透射系数明显小于平板式防波堤,入水状态时则相反,静水面处两者相当;结构物出水状态时,弧板式防波堤对波浪的反射系数略大于平板式防波堤,而在静水面及入水状态时,平板式防波堤对波浪的反射系数明显大于弧板式防波堤;两种结构上表面不同测点处的压力差别较大,而下表面的差别不显著。     

引江济淮工程巢湖水域风浪特性研究

根据巢湖湖区附近波浪及气象资料,采用经现场观测资料验证的考虑风能输入和底摩阻影响的非线性抛物型缓坡方程波浪数学模型对巢湖水域风浪特性进行研究,所建立的数学模型可较好地预测巢湖水域的波浪场及波高分布情况。结合湖区地形及平面布置,进行全方向的波浪数值模拟计算,得出湖区波浪场分布情况,为相关工程设计提供参考。     

集装箱浮式防波堤研究与应用

根据港珠澳大桥香港人工岛工程的实际需求,论证各种防波堤方案,并采用数值模拟和三维势流理论对集装箱浮式防波堤进行设计计算.集装箱浮式防波堤消浪效果明显、成本低,解决了深水区格形钢板桩大圆筒的施工问题;大部分构件可利用废旧材料加工,符合绿色发展的环保理念;结构简单,具有快速安装、快速转移、快速拆卸等特点,便于周转使用.集装箱浮式防波堤在香港人工岛工程中应用效果良好,作为一种海上临时挡浪结构,具有很好的推广应用价值.     

单排与双排气幕防波堤消波性能数值模拟

将气液两相流看成是变密度单流体,以连续方程、雷诺平均方程和磊叩模型为控制方程,采用VOF方法追踪两相流界面,通过UDF在连续方程中添加附加质量源项的方法,建立了气幕防波堤数学模型。通过数值计算得到的波浪透射系数同试验数据吻合较好。在此基础上讨论了不同原型入射波浪要素、不同气幕间距以及不同供气量等对单排与双排气幕防波堤消波性能的影响,进而通过分析得出相应的结论,为气幕防波堤的设计提供有意义的依据。