海堤越浪量的人工神经网络模型算法

文章介绍了人工神经网络模型ANN在计算海堤平均越浪量方面的应用。该模型在具有18 000个物理模型试验数据的数据库上进行训练,通过模型算法预测出平均越浪量q。利用该模型可以预测结构形式复杂的各类斜坡堤、直立堤、混合堤的堤顶越浪量,比现有经验公式具有更广泛的适用性。文章旨在通过介绍这种国外已经深入研究并广泛应用于工程领域的人工神经网络模型在斜坡堤越浪量方面的应用现状及使用方法,为海岸工程结构物设计中准确、有效地估计越浪量提供一种新的思路和方法。     

碟型越浪式波能发电装置的整体设计及优化

海洋不仅蕴含丰富的石油、天然气资源,还蕴含着潜力巨大的波浪能资源。波浪能按照成因不同可以分为涌浪能和风浪能2种,波浪能作为一种清洁、可再生能源,其合理的开发和利用已经成为一项国际研究热点。我国海岸线漫长,海洋面积广大,波浪能的合理利用有助于调节我国的能源结构,促进国民经济持续、健康和稳定的发展。在波浪能开发过程中,实现海水动能、势能转化为电能是一项关键技术,目前常见的能量转换装置包括振荡水柱式、越浪式、摆式等。本文建立了波浪能的运动数学模型,在传统的越浪式发电装置的基础上,设计了一种新型的碟型越浪式波浪能发电装置,并对该碟型发电装置的整体结构和工作原理进行详细介绍。     

允许越浪条件下海堤越浪量可靠度分析*

基于可靠度理论,进行了允许越浪条件下海堤越浪量的可靠度分析,建立了允许越浪条件下海堤越浪量的极限状态方程。以青岛某斜坡式海堤为例,将有效波高和谱峰周期作为基本随机变量进行越浪量可靠度分析。首先对有效波高和谱峰周期进行Log-normal、Gumbel分布拟合,根据拟合结果,二者均采用Log-normal分布,然后采用Monte Carlo模拟计算了该海堤越浪量的可靠性指标。计算结果表明:进行允许越浪条件下海堤越浪量的可靠度分析是可行的,并且海堤越浪量的可靠性指标概率意义明确,比允许越浪量标准更合理。     

海堤越浪量的物理模型试验及人工智能算法模型预测

通过物理模型试验,研究不规则波作用下,平均破波参数、相对坡肩宽度、相对防浪墙高度和相对堤顶超高对海堤越浪量的影响,采用人工智能算法构建海堤越浪量的预测模型,并结合实际工程进行验证。结果表明,海堤越浪量随平均破波参数的增大而增大,随其余3个影响因素的增大而减小,越浪量与这4个因子具有复杂的非线性函数关系;人工智能算法模型具有良好的预测精度和泛化性能,测试组超过90%的数据预测误差控制在±10%范围内。     

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...     

护岸越浪量的试验研究

通过物理模型实验,对斜坡式护岸和直立式护岸断面在不规则波作用下的越浪量进行观测,分析墙顶超高、平台相对宽度等因子对越浪量的影响规律,并将现有公式计算越浪量的结果与物模试验结果进行对比,研究成果可供类似断面的工程应用参考。     

基于神经网络的多向波作用下直立堤越浪量预测模型*

海岸工程中常采用直立堤的结构形式，波浪作用下的越浪量影响因素众多，特别是考虑实际多向波的作用，目前并没有统一的计算方法。利用神经网络方法在计算回归问题上的优势，构建反向传播神经网络模型，采用物理试验数据构建训练集，建立多向波浪作用下直立堤越浪量的预测模型。通过与测试集、经验公式以及其他物理模型试验结果的对比，显示了本模型具有良好的预测精度，可满足工程设计需要。利用该模型进一步分析波浪入射角度和方向分布宽度对波浪越浪量的影响规律，弥补了试验数据不全造成的变化规律不明显的问题。     

某斜坡式防波堤越浪量试验结果分析

斜坡式防波堤的越浪量对港内波稳条件及防波堤内坡护面的稳定性均有重要的影响,越浪量的确定是外海开敞式防波堤设计的重要内容。在进行威海港靖海湾港区张家埠新港作业区防波堤工程设计过程中,对防波堤进行了越浪量物理模型试验,并对模型试验结果与规范计算结果进行了比较,提出了相关建议,供类似设计参考。     

基于人工智能的单坡式防波堤越浪量评估方法研究与应用

文章针对单坡式防波堤越浪量的问题,在欧洲CLASH项目数据库的基础上,以影响单坡式防波堤越浪量的十个主要因素为输入参数,平均越浪量为输出结果,基于集成学习的平均法组合策略,建立了单坡式防波堤越浪量的综合预测模型。最后,利用数据库自身的实验记录和交通运输部天津水运工程科学研究所的实验结果进行验证分析。验证结果表明,人工智能的预测结果和实验结果具有很强的相关性,相关系数在0.85以上,误差范围在5倍之内。此外,防波堤结构的复杂性和训练集数据的可靠性,会影响人工智能的预测精确度。     

带胸墙斜坡堤单波越浪量的数值研究

基于FLUENT软件,采用有限体积法离散粘性流体的连续性方程、雷诺时均N-S方程及RNG k-ε湍流模型,VOF法捕捉流体自由表面,结合主动吸收式造波理论,建立了二维不规则波数值水槽。在验证数值水槽性能的基础上,利用其模拟斜坡堤越浪。通过数值计算结果与已有物模试验值的对比验证,表明了该数值模式计算的无胸墙斜坡堤平均越浪量、单波越浪量及带胸墙斜坡堤平均越浪量有较高的精度。藉此依据数值模拟结果,分析给出了带胸墙斜坡堤超值累积频率1%的单波越浪量的计算关系式。根据关系式,可通过带胸墙斜坡堤平均越浪量计算其1%单波越浪量。研究成果可为带胸墙斜坡堤单波越浪量的基础研究及相关工程设计提供一定的参考。     

斜坡堤越浪量试验研究

研究斜坡堤的越浪量对于防波堤的设计有重要意义。通过波浪断面物理模型试验的方法,研究了波高、波陡和堤顶超高的变化对斜坡堤越浪量的影响规律,比较了4种不同护面形式的消浪效果。试验结果显示:斜坡堤越浪量随着有效波高的减小和波陡的增大而减少;斜坡堤越浪量随着堤顶超高的增大,成指数形式递减;护面形式对斜坡堤越浪量有一定影响,扭王字块和栅栏板的消浪效果差别不大,且均优于四角空心方块。将物模试验值与现有斜坡堤越浪量公式计算值进行对比,推荐了陈国平公式作为计算斜坡堤越浪量的公式。     

斜坡式海堤工后沉降和越浪量研究*

针对斜坡式海堤工后沉降和越浪量问题,以温州浅滩一期围涂斜坡式海堤为研究对象,分析了海堤工后断面堤顶沉降量和断面形式。通过典型断面模型试验获得了不规则波作用下海堤工后平均越浪量,分析了越浪量的影响因素。结果表明：1）南围堤和东围堤各断面堤顶沉降量是不均匀的,沉降和泥沙淤积导致断面形式发生了明显的改变;2）采用波浪斜向入射系数对海堤工后平均越浪量进行修正,南围堤和东围堤典型断面影响因素变化导致越浪量发生规律变化,海堤工后越浪量满足规范要求。     

不规则波作用下海堤越浪量试验研究

通过物理模型试验,研究不规则波作用下海堤越浪量,结果表明越浪量与爬高的影响因素基本相同,随各主要因素的变化规律也十分相似,采用波浪爬高和堤顶超高2个主要因子可较好反映越浪量的变化规律。提出了不规则波越浪量的计算公式,并根据越浪量对堤后不同防护情况下的冲刷破坏情况,提出了允许越浪量标准,为工程设计提供参考。     

基于非静压方程的斜坡堤越浪数值模拟

越浪是波浪与建筑物相互作用的一种重要现象,越浪量的大小往往影响到斜坡堤顶高程的设计。为研究斜坡堤越浪问题并对越浪量做出预报,基于非静压波浪数学模型模拟了规则波及不规则波在光滑不可渗斜坡堤上的越浪过程,并分别与小尺度和大尺度水槽的越浪量实验研究成果进行了比较,结果表明基于非静压方程的波浪数学模型能够较好地模拟规则波及不规则波在斜坡堤上的越浪。     

关于海岸水工建筑物顶部单波越浪量的研究

在防波堤与堤后结构物的安全性评价和堤顶行人与车辆等的危险因素分析中,单波越浪量比常用的平均越浪量能更真实地反映出堤顶越浪的影响,是更为合适的越浪量评估指标。重点介绍直立堤和斜坡堤上单波越浪量的计算方法,并通过具体算例对相似的计算方法进行对比分析,针对不同计算方法的选用原则提出相关建议,可供防波堤工程设计参考。     

不规则波作用下斜坡堤越浪量试验研究

考虑允许部分越浪对海堤设计十分重要。通过具体工程波浪断面物理模型试验,研究了不同波要素和断面尺度对斜坡堤越浪量的影响,比较了随机、规则两种扭王字块体摆放型式的消浪效果。结果表明:堤顶超高对越浪量的影响最大,随着相对堤顶超高的增大,越浪量呈指数形式递减。肩台及平台宽度和波陡对越浪量也有影响,相对肩台及平台宽度越大,越浪量越小;波陡越大,越浪量越小。护面层空隙率相同的不同扭王字块体摆放型式下,斜坡堤越浪量基本相同。典型越浪量公式计算值与文章试验值相比都偏小,陈国平公式计算结果较为准确。     

模拟斜坡堤上越浪量一种新的数值模式

利用FLUENT软件,基于粘性不可压缩流体的雷诺时均N-S方程和k-ε湍流模型,采用有限体积法对控制方程进行离散,建立数学模型。基于质量源造波和动量源消波的方法,在连续方程和动量方程中加入造波源项和消波源项,采用VOF方法捕捉自由表面,开发了无反射造波的二维数值波浪水槽,通过数值模拟值和理论值的对比,对该数值波浪水槽进行了验证。进而,利用该数值波浪水槽模拟斜坡堤的越浪问题,分析了平台宽度、斜坡坡度对越浪量的影响,并将数值模拟结果和前人物模试验结果相对比,二者趋势一致,吻合良好,表明了该模型在处理斜坡堤越浪问题方面的有效性和精确性,从而建立了利用FLUENT模拟斜坡堤越浪问题一种新的数值模式。     

人工块体护面斜坡堤越浪模拟的非静压模型研究

基于非静压波浪模型SWASH,提出了采用等效底摩阻的方法模拟人工块体护面斜坡堤越浪的方法。采用曼宁系数作为等效摩阻系数,可以较好地反映人工块体护面斜坡堤的越浪变化;非静压模型的等效摩阻方法可以合理估计越浪量并且具有较高的计算效率,可以用于估算实际工程条件下越浪量分布。     

不规则波作用下斜坡堤越浪量试验研究

通过物理模型试验,研究不规则波作用下挡浪墙顶高度、宽平台长度及高度、波高和消浪墩等因素对越浪量的影响,发现挡浪墙、平台和消浪墩对减小越浪量有较好的作用。将现有计算越浪量公式值与实际物模试验值进行比较,推荐了越浪量计算方法。     

煤电码头越浪量的探讨

煤电码头等海工构筑物一般允许在高潮大浪时有少许越浪,但相关规范中并没有对越浪量的允许范围做出明确规定。本文通过计算和模型试验,对不同状态下越浪量进行对比分析,对构筑物允许越浪量和防浪墙结构提出一些意见,节约工程投资、提高工作效益。