海岸防护工程胸墙稳定性及越浪量研究

文章采用物理模型试验对日照港石臼港区海岸防护工程中胸墙的越浪量和稳定性进行了研究。首先,利用物理模型对不同高程下胸墙越浪量进行研究,确定了胸墙顶高程为7.5 m时,可满足越浪量控制要求;然后,对有无潜堤作用下,防护工程胸墙的越浪量和稳定性进行试验研究。研究结果表明:极端高水位时,50 a一遇波高作用下,潜堤对后方防护措施影响较小,但是100 a一遇波浪作用时,由于波浪在潜堤处产生了破碎从而导致波高发生衰减,因此提高了后方防护设施胸墙的稳定性。     

港池开挖对护岸工程影响试验研究

通过物理模型试验,研究港池开挖前后波高分布变化及对护岸工程的影响.结果表明,港池开挖对护岸前设计波浪要素影响很小,对扭王字护面块体稳定、防浪胸墙稳定、越浪量和堤后冲刷影响也较小,对护底块石稳定有一定影响,但不是引起护岸破坏的原因.     

双层消浪平台斜坡式护岸的波浪作用试验研究

文中在水槽中构建不同护肩块体的双层消浪平台斜坡式护岸二维物理模型,对其波浪作用效应进行了测试分析研究,探讨了消浪平台不同开孔率时的浮托力变化,以及不同护肩型式消浪效果的差异。本论文处理数据采用同步记录各测点的方式,提取合力最大时刻的各测点压强进行分析。给出了一级消浪平台四种开孔率变化对一级消浪平台浮托力和3#胸墙波浪力的影响曲线,分析得到消浪平台附近水位是影响波压力的重要因素。研究结果表明：增大消浪平台开孔率可以有效降低平台面板的浮托力,3#胸墙波浪力在开孔率从5%变为15%时有较明显降低,从15%开大到30%时,3#胸墙波浪力无明显变化。作为人工护肩块体,网箱比八字块体消浪作用更好,可以使3#胸墙波浪力减小40%~50%。     

潜堤掩护水域波浪计算方法

采用波浪断面物理模型试验和数学模型耦合的方法,研究了抛石潜堤后方掩护水域的波浪计算方法。潜堤后方掩护水域波高由潜堤越浪后的再生波、潜堤间口门绕射波和小风区浪组成,其主要影响因素有潜堤结构形式、入射波浪要素、风区长度等。采用耦合模型,根据物理模型试验的结果,验证数模计算成果,考虑了越浪波高传递的沿程衰减,波浪相互作用时的能量损耗等因素,通过调整波浪破碎指标和波浪能量耗散参数,直接计算堤前设计波浪要素,计算结果更符合实际,为工程设计提供科学依据。     

大型港口潜堤越浪后港内波况研究

采用波浪物理模型和数学模型相结合的方式,研究了大型港口潜堤越浪后港内的波况。基于断面物理模型试验,测定了波浪在潜堤的堤前和越堤后的传播规律,通过数学模型研究了波浪传播到港内的波况。对天津临港工业区的港内波况进行了分析研究,分别对TK-2D的缓坡方程波浪数学模型和MIKE21的BW波浪模型的模拟结果进行对比,结果表明2种波浪数学模型均可模拟潜堤越浪对港内波高的影响,但对于潜堤越浪后次生波的衰减特性模拟均不够准确,有待于进一步研究。     

中外斜坡堤胸墙波浪力计算对比

斜坡堤胸墙对于减轻越浪危害至关重要,国内外各胸墙波浪力计算方法的结果差异较大。基于国内外几种斜坡堤胸墙波浪力计算方法,结合工程案例和试验数据进行对比研究。结果表明:1)特定条件下,我国规范计算的水平波浪力压强分布高度远小于Jensen法和Pedersen法结果,后两法计算结果与实测高度一致。2)Jensen法和Pedersen法计算的水平波浪力及浮托力均比国内港工方法大,也大于实测值。3)港工规范计算的总水平波浪力比实测值小,其计算出的浮托力与实测值较为接近。4)Jensen法考虑了掩护棱体肩台高度的作用,Pedersen法考虑了掩护棱体肩台高度与宽度的影响。此二法考虑得相对全面,但其按深水波长计算0.1%超越概率的波浪力,计算结果偏于保守。5)建议重要工程以模型试验结果为准。     

规则波作用下挡浪板式防浪墙波浪力研究

通过物理模型,对挡浪板式防浪墙的波浪力进行研究。研究表明:规则波作用下挡浪板式防浪墙的水平波浪力和浮托力随时间变化呈双峰现象,水平总波浪力与浮托力随波高、水深的增大而增大,随波坦的增大先减小后增大;挡浪板式防浪墙挡浪板倾角的不同不影响波压力的分布规律,相同工况下,波浪力随倾角的减小而增加。据此,得出不同倾角下水平波压力换算系数公式,并对工程设计提出相应建议。     

斜向波浪对斜坡堤胸墙作用力的试验研究

斜坡堤胸墙的稳定性主要受到波浪作用的影响,而且实际工程中斜坡堤多受斜向波浪作用。通过斜向与正向不规则波对斜坡堤胸墙作用的物理模型试验研究,分析斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数随水位和波浪入射角度的变化规律,并与斜向波浪对单元直立堤的作用情况进行对比。结果表明:斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数总体上随着水位的降低而变小,随着波浪入射角度的减小而变小;斜向波浪总浮托力的折减系数一般小于总水平力的折减系数;在不同水位和波浪入射角下,斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数与单元直立堤有一定差别。     

不同因素对潜堤波浪传播的影响

针对波浪穿过梯形潜堤时的波浪形态沿程变化问题,以梯形潜堤为研究对象,通过二维水槽试验,研究梯形潜堤上规则波的传播特征。以比波高为参数分析不同波浪要素(波高、周期和水深等)对波浪传播变形的影响。试验结果表明,其他条件不变时,入射波高越大、波浪周期越小、堤顶淹没水深越小时,波高在潜堤上方衰减越明显。在有足够水深,且波高较小时,波浪对潜堤均有良好的穿透性;波高较大时,波浪在潜堤上部发生破碎,波浪穿过潜堤后波高衰减,此时潜堤的消波作用明显;在波浪不发生破碎情况下,较长周期波浪在潜堤顶部比波高增大,且出现双峰值。     

不规则波作用下带挑檐直立堤爬高与越浪量试验

通过物理模型实验,对带挑檐直立堤在不规则波作用下的爬高和越浪量进行观测,分析墙顶超高、挑檐宽度以及波坦等影响因素。结果表明:直立堤波浪爬高主要与波高有关,周期影响不大;堤顶超高、挑檐宽度和波坦是直立堤越浪量的重要影响因素,但挑檐宽度对直立堤越浪量的影响程度与堤顶超高有关。根据试验结果,提出了直立堤波浪爬高和越浪量计算方法,为实际工程设计提供参考。     

越浪水体对堤后靠船墩的冲击试验研究

通过三维的波浪物理模型试验,研究了斜坡堤掩护下的靠船墩受力特性,分析不规则波作用下越浪高度和不同波向对靠船墩波浪力的影响规律。试验结果表明:1)当波浪传播到斜坡堤上时,一部分波浪破碎后越过堤顶直接冲击在靠船墩上,另外一部分波浪则会绕过斜坡堤在堤身后方形成绕射波对靠船墩形成冲击。2)由于波浪垂向作用的冲击特性较强,作用在靠船墩上的垂向波浪力要大于正向波浪力和横向波浪力。3)随着越浪高度增大,作用在靠船墩上的垂向波浪力和正向波浪力增大,横向波浪力则没有明显的增大趋势。同时更大的越浪高度也会导致垂向波浪力与横向波浪力的比值增大。4)当越浪高度较小时,波浪正向入射与斜向入射造成的波浪力相差不大;当越浪高度较大时,斜向入射的波浪会引起靠船墩上更大的波浪力,此时波浪的绕射效应也会增强,正向波浪力与横向波浪力的比值会减小。     

坡度对波浪统计特征的影响

为了明确坡度对不同波浪统计特征的影响,利用数值模型对波浪在不同坡度斜坡上的传播进行模拟,分析波浪的非线性参数和波高分布等,比较不同坡度下波浪的传播特性。结果表明,在相同条件下,随着波浪在斜坡地形上传播,波高会随着水深的变浅逐渐增大;坡度对于波浪的波高分布具有较大影响,当坡度较大时,波浪传播至斜坡较浅水深时的波高分布接近瑞利分布,当坡度逐渐减小时,相同波高的发生概率逐渐减小;而Ursell参数则不会随着坡度的变化有明显的变化。     

越浪对斜坡式护岸后方危险品管廊的影响

随着极端灾害天气的增多,建港条件恶化,已建斜坡式护岸不能对后续建设的危险品管廊形成安全掩护。论证掩护危险品管廊斜坡式护岸的防潮、防浪和越浪量标准,采用规范公式计算掩护危险品管廊的斜坡式护岸堤顶高程,通过波浪断面物理模型试验研究越浪量、越浪水面线、越浪落水点位置和波浪力,分析越浪对斜坡式护岸后方危险品管廊的影响,提出堤顶高程无法满足越浪量控制标准的管廊建设方案。     

斜坡式护岸结构优化设计

相对于传统的斜坡式护岸结构形式,优化的倒L型胸墙窄体护岸结构可以减少工程量,进而大幅降低工程造价。提供了两个案例,在波浪力和越浪量方面进行了计算和分析对比,同时经物理模型试验证明,优化方案在结构安全等方面都可以满足规范和使用要求,供类似工程参考。     

规则波作用下斜坡堤越浪量的数值模拟

台风过境产生极端波浪造成斜坡式海堤越浪,现有计算越浪量的经验公式都存在适用性的问题.为探求台风天气下舟山区域斜坡堤越浪量计算公式,基于VOF方法,对Navier-Stokes方程和k-ε方程进行求解,建立速度边界造波和阻尼消波的数值波浪水槽.在水槽中建立斜坡堤模型,通过改变影响越浪量的相关因素,模拟台风浪条件下规则波作...     

某海损段斜坡式护岸修复加固方案

针对采用扭王字块护面的斜坡式护岸结构在台风期间发生海损问题，对海损段护岸进行了全面检测评估。结合检测断面海损情况及原因，充分利用海损后地形进行了修复加固方案设计，并通过物理模型试验进行验证。主要结论为：斜坡式护岸垫层块石质量是维持护面块体稳定的关键因素，2018版防波堤与护岸设计规范对垫层块石质量要求也相应提高；缓坡条件下护面块体的稳定性和越浪量均满足规范要求，但应注意缓坡条件下块体安装的相关技术要求。     

规则波作用下近岸透空式结构物的波浪上托力研究

基于对透空码头结构物波浪上托力研究现状的分析,运用垂向二维CFD数值波浪水槽建立模拟规则波作用下水平板波浪上托力的数值模型.通过物理模型和数值模型所获波浪压力结果的对比分析,总结平板底部流场和测点压强的分布特点,探讨不同周期波浪的最大冲击压强随波浪相对超高变化的规律.试验结果表明,规则波作用下波浪上托力的数值模拟结果与...     

风暴潮条件下越浪水体对堤顶附加直墙的作用

为研究极端条件下浅水大波对沿海建筑物的作用,采用物理模型试验的方法,在波浪水槽中开展风暴潮条件下越浪水体对斜坡堤堤顶附加直墙的作用试验,得出波浪作用在堤顶附加直墙上压强分布的规律,并基于动量方程得出越浪量和压强、流速之间的相互关系。结果表明,不同越浪量条件下直墙作用力随时间呈不同的变化规律,当越浪量较小时呈单峰分布,越浪量较大时呈双峰分布;越浪水体对直墙的水平作用力符合韦布尔分布;越浪水体上挑角度先随越浪量增加而增加,当越浪量较大时再随越浪量增加而略微减小,最大值在75°左右。     

复杂地形条件下波浪爬坡数值模拟研究

波浪爬高是确定海堤、护岸等海岸工程顶高程的主要因素,不仅直接影响工程造价,更关系到工程的安全。目前,针对单一型缓坡以及坡度较陡的防波堤的研究较多,但兼顾各种复杂地形条件下的波浪爬坡还没有一种公认较好的计算模型。文中首次采用MIKE21一维BW模型,分别通过规则波和不规则波对波浪破碎以及波浪爬坡进行了数物模验证。结果表明,应用MIKE21一维BW模型不仅能模拟在缓坡上的波浪破碎及爬坡过程,也能模拟诸如防波堤等陡坡的波浪爬高现象。将该模型应用于海南昌江核电护岸工程,为其安全性设计提供了科学依据,同时也为复杂地形条件下的波浪爬坡问题提供了一种切实可行、易于推广的研究方法。