单向和多向不规则波作用下港域波浪数值研究

采用MIKE-BW模型对TEMA港内波浪场进行数值模拟和验证,二者吻合良好。在此基础上对比分析单向和多向不规则波作用下港内波浪条件,以及随入射波向和谱峰周期的变化规律。结果表明:在以绕射为主的模型中,多向波扰动系数大于单向波,此时采用多向波更加安全合理,并且在模型计算中,不可忽视地形变化对港域波高分布的影响;在模型边界反射较强的模型中,单向波扰动系数可能大于多向波扰动系数,此时采用单向波会更加安全。     

港池开挖对施工期波浪条件的影响

在港口建设中,往往需要开挖港池和航道以达到使用要求。而港池和航道开挖将对波浪的传播产生显著影响。文章结合TEMA港物理模型试验,验证BW数值模型的合理性,二者结果吻合良好。分析了模型对潮位、波高和周期的敏感性,并对比分析了施工期港池开挖前后,不同入射波高和周期以及不同开挖深度和宽度下港池和回旋水域波高分布的大小关系,具体结论如下:入射波高、周期和潮位均对计算结果产生影响,且受掩护程度越好的区域对波高和周期的敏感性越强;波浪进入开挖港池后波高持续衰减,越靠近泊位折减幅度越大,因此港池开挖可改善后方泊位施工作业条件;港池开挖深度、宽度、入射波周期和波向角均对港池内波高的折减幅度有影响。     

港池长周期波浪振荡模态研究

在港口的建设中,往往修建防波堤对港域水体进行掩护。然而当外海波浪周期较长时,其掩护效果并不直观,长周期波浪侵入港域易引起港内水体发生强迫振动,港域波高幅值剧烈上升。文章结合某核电港物理模型试验,验证BW数值模型的合理性,二者结果吻合良好。利用白噪声探测了港域的固有频率,并利用微幅波研究了港池长周期波浪振荡的模态。具体结论如下:600～850 s、250～320 s、130～170 s为港池的固有频率,分别对应于港池的第一、第二、第三模态,港域的尺度分别与600～850 s波浪的1/4波长、250～320 s波浪的1/2波长、130～170 s波浪的3/4波长趋于一致。600～850 s对应的长周期波浪振荡幅度最大达到入射波浪振幅的6.6倍。     

波浪作用下灌砌块石海堤的护面稳定性

通过物理模型试验,对一种新型的海堤护面结构形式——灌砌块石护面的稳定性进行研究,总结了波浪作用下灌砌块石护面失稳破坏的发展过程。研究结果表明:灌砌块石稳定性随破波参数的增大而减小、随开孔率的增大而增大,同时镇压层的设置有利于提高灌砌块石的稳定性。结合前人关于砌石护面稳定性的研究成果,给出了不同开孔率下灌砌块石护面稳定厚度计算公式。     

港池长周期波浪振荡试验研究

港池长周期波浪振荡对港内泊稳条件极为不利,严重危害港内船舶的正常停靠与作业。通过物理模型试验,对某港内长周期波浪振荡和放大情况进行研究。结果表明,在短周期波浪作用下,港内发生了明显的长波振荡,5.47 m波高作用下港池长周期波浪波高可达0.4 m,在633、320和200 s附近的长波谱图均有明显峰值。通过港内外波浪能量对比发现,0.008 Hz以下频率港外波浪能量远不及港内波浪,港域内部在320和200 s附近的长波能量最大被放大5倍。研究结果可为类似工程长周期波浪防治提供参考。     

基于斜坡堤圆弧面灯桩结构的波浪力研究

斜坡堤上圆弧面灯桩结构的波浪力研究对防波堤的设计和稳定具有重要意义。通过在波浪水槽内进行物理模型试验,对不同位置波压力随时间的变化过程、波压力沿结构表面分布规律以及当水平力或垂直力最大时各测点的同步波压力分布特性进行分析,再将试验结果与规范直立式胸墙的波浪力计算结果进行对比。结果表明,无掩护部分的波压力主要由冲击压力和缓变压力组成,有掩护部分的波压力表现为缓变压力;从灯塔顶部到上灯桩基础,波压力随相对高度的减小而先增大后减小,当水位超过结构物一定高度,且有块体掩护时,底部波压力近似均匀分布;水平力最大时的最大波压力发生在无块体掩护的灯塔的中下部;半掩护条件下,灯桩结构所受波浪水平力比无掩护条件下小,比全掩护条件下要大;基于海港水文规范公式得出修正系数以及拟合公式,可用于计算斜坡堤上此结构形式的波浪水平力。     

不同间距下大直径圆筒防波堤波吸力试验研究

防波堤的波浪力计算对防波堤的设计和稳定具有重要意义。针对目前圆筒防波堤波吸力的设计计算方法尚未成熟,通过开展物理模型试验,进行不规则波作用下不同间距下大直径圆筒结构波吸力的分布规律、影响因素和计算方法研究。结果表明:波谷作用下,大直径圆筒结构波吸力的横向分布规律与圆筒的间距有关,纵向分布规律表现为随着水深增加先线性增大然后线性减小,且最大波吸力的位置出现在静水位一倍波高以下。圆筒的相对间距、相对水深以及波陡对不同间距大直径圆筒防波堤的波吸力影响较大。基于直立墙结构波吸力公式给出折减系数的拟合公式,用以计算圆筒周身迎浪面的波吸力。     

双色波作用下港池长周期波浪模拟研究

防波堤对长周期波浪的掩护较差，长周期波浪容易直接侵袭港内，恶化港内作业条件。依托物理模型试验结果，基于BW数值模型研究双色波作用下港池长周期波浪产生机制。对BW数值模型进行验证，模型与试验结果吻合良好。在频率分别为f₁和f₂的双色波作用下，波浪间发生非线性作用产生Δf、2f₁-f₂、2f₂-f₁、2f₁、f₁+f₂、2f₂等频率的波浪，当产生的长周期波浪Δf与港口自振频率趋于一致时，长周期波浪波高被港池捕捉发生共振而放大。随着双色波入射波高、调谐率的增加，波浪之间的非线性作用增强，长周期波高显著增大。