港域波浪联合绕射、反射特性试验研究

针对港域波浪在绕射、反射联合作用下波况复杂的特点,基于港口波浪整体物理模型试验,对不规则波作用下港域内波高扰动系数的分布规律进行研究。研究表明:在波浪绕射作用或波浪反射作用占主导地位的掩护区域,多向不规则波的扰动系数与谱峰周期正相关,且周期相差越大,扰动系数相差越大。在波浪反射占主导地位的波浪绕射联合作用下,单向不规则波的扰动系数随谱峰周期的变化无明显规律性关系,且波浪反射对波向十分敏感。在存在原有建筑物反射的物理模型试验中,需要将模型边界反射模拟准确,否则可能造成试验失败;数学模型亦然,对相关建筑物需选取合适的反射系数。研究结果对后续的港口工程建设有重要的借鉴意义。     

不同平面布置方案对港内波浪影响

结合揭阳港靖海作业区通用码头项目的建设,开展波浪整体物理模型试验,对工程码头及护岸设计波要素,码头上水和港内波高分布进行了测定。根据工程不同平面布置方案中的试验结果,确定最优化的工程总平面布置方案,为港口工程的设计、建设提供了科学依据。同时,简要讨论了工程中航道及港池开挖对波浪传播及港内泊稳的影响。     

越南茶荣沿海港口波浪三维整体物理模型稳定性研究

三维波浪整体物理模型试验已广泛运用于防波堤工程实践中。三维整体物模试验较传统的波浪断面物理模型而言,对于波浪与结构物的作用有着更加完备的刻画。三维随机波浪整体物理模型试验可量化波浪的浅水变形、折绕射、越浪量及海工结构物三维稳定性。以越南茶荣沿海港口防波堤工程为例,利用1：34.3三维整体波浪物理模型,针对不同波向及重现期波浪条件下防波堤堤头、堤身三维稳定性与防波堤越浪量进行测试研究。试验结果表明：1)防波堤头堤石为5 t、主干为3.5 t时结构布置可靠稳定。2)仅在极端高水位和设计高水位部分组次发生少量越浪或者溅浪。     

海丰电厂码头工程港内波浪条件研究

结合华润电力海丰电厂煤码头项目的建设,开展波浪整体物理模型试验,对防波堤、码头及护岸设计波要素, 码头面上水高度和港内波高分布进行了测定。根据工程不同平面布置方案中的试验结果,确定最优化的工程总平面布置方 案,为港口工程的设计、建设提供了科学依据。同时,简要讨论了工程中航道及港池开挖及防波堤建设对波浪传播的影响。     

人工措施改善大连港鲇鱼湾港区建港水文条件研究

大连港鲇鱼湾港区沙坨子导流堤工程建设前,22#原油泊位北端横流较大;17#~21#泊位泊稳条件较差。为了改善鲇鱼湾港区建港水文条件,采用潮流数学模型试验、物理模型试验的手段对改善流场的方案进行系统研究,同时结合波浪整体物理模型试验对改善泊稳条件也进行了分析,综合比较潮流和波浪两个因素,对沙坨子导流堤工程的平面布置、水工方案进行全面总结,分析探讨人工措施改善建港水文条件的整体思路、研究方法和手段,为其他类似工程提供参考。     

长周期波浪在礁盘陡变地形上的变形研究

随着岛礁工程建设的发展,长周期波浪在岛礁地形上变形研究有非常重要的现实意义。以马尔代夫机场岛近岸礁盘地形为研究背景,通过格林法则、椭圆余弦波等理论方法对波浪浅水变形进行计算,利用断面物理模型试验进行对比分析;开展岛礁地形的整体物理模型试验,研究长周期波浪在岛礁地形上的变形,分析岛礁地形上的波高增大系数。     

小面积掩护水域波浪物理模型与数学模型对比研究

通过物理模型和数学模型2种研究手段,对印度尼西亚PLTU2 JAWA BARAT 3×350 MW电厂码头工程波浪传播进行对比研究,分析港内外波高和波浪增水引起的水平面的变化。结果表明:对港内波高的分布情况数学模型模拟结果和物理模型试验结果基本吻合,从物理模型试验结果分析得出港内存在水平面的上升情况,MIKE21的BW波浪数学模型不能模拟波浪增水。分析了长周期波引起港内波浪共振的条件,港口的自振周期远远大于试验波要素的周期,故在此波浪作用下不会引起港内的共振。     

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。     

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。     

分段的波浪整体物理模型试验方法研究

针对既有水池受比尺限制,无法对较大港区进行波浪整体物理模型试验的问题,本文介绍了一种分段的波浪整体物理模型试验的方法,将模拟区域划分为内外两个模型,在内外模型搭接区域进行波浪谱分析,确定内模型的边界条件,从而实现对整个港区的模拟,此方法可为类似工程提供参考。     

长周期波大输沙量条件下海港平面布置方案

随着“一带一路”的建设，西非、地中海以及印度洋沿岸等海域由于其特定的自然条件导致具有明显的长周期波浪成分，且已对港口工程建设产生了严重影响。结合非洲某港口工程实例，其具有波浪周期长以及沿岸输沙量大两大特点；长周期波及大输沙量易引起港内泊稳条件差、泥沙淤积重，外海船舶施工风险大等问题，经对其平面布置方案研究后，决定采用挖入式港池布置方案，并通过波浪泥沙数学模型及物理模型试验等研究方法进行验证。结果表明，该挖入式港池方案能较好地解决以上问题。     

斜向波对斜坡堤胸墙波浪力的折减效应研究

总结对比了国内外现有斜向波作用下直立堤和斜坡堤胸墙波浪力折减计算方法。以北非某港口新建斜坡堤为例进行计算,并与二维、三维物理模型试验结果对比验证。结果表明：波向角呈30°作用于斜坡堤时,van Gent公式计算的单位堤长波浪力折减系数与实测值最接近,各直立堤单位堤长波浪力折减公式对斜坡堤胸墙计算整体偏保守;Mares-Nasarre公式计算的总波浪力纵向折减系数与实测值整体吻合较好,但未考虑水平力与浮托力的折减效应差异,与试验结果仍存在一定偏差;李玉成等的直立堤总波浪力纵向折减公式不适用本斜坡堤胸墙算例。研究成果可为类似港口工程提供参考。     

基于水运行业规范的防风单点浮筒系泊力计算

针对港口工程防风单点浮筒系泊力计算问题,根据《港口工程荷载规范》和Daidola公式,求得船舶在风、浪、流荷载下的平衡位置;在此基础上叠加瞬时的波浪冲击力,建立单点系泊系统的受力模型。考虑到系泊船在风、浪、流共同作用下会产生偏荡运动,参考军标《防风系船水鼓》中的相关公式,对比物理模型试验结果,提出风、浪、流各力的组合修正系数,提供了一种可供工程应用的系泊力计算思路。该方法可供类似工程初步确定防风浮筒参数,为后续物理模型试验提供必要的基础。     

涌浪条件下斜坡式防波堤越浪量的对比分析

海外港口工程大部分位于以涌浪为主的海域,涌浪对防波堤的作用未得到全面认识。越浪量一直是斜坡堤设计中需要重点考虑的问题,其直接关系到结构的安全和使用。以某一具体港口防波堤工程为例,对其防波堤进行了波浪断面和局部整体试验,研究涌浪作用下斜坡堤(单坡、无挡浪墙)的平均越浪量,并与计算结果进行对比分析。研究结果表明:1)断面试验和局部整体试验结果表明斜坡堤越浪量随着波浪周期的增大而增大,而国内规范公式计算结果随着波浪周期的增大而减小。2) EurOtop公式越浪量计算结果不考虑波浪周期的影响; ANN(人工神经网络)方法越浪量计算结果也随着波浪周期的增大而增大。3)总体上,ANN方法越浪量计算结果与物理模型试验结果的吻合程度均明显好于国内规范公式和EurOtop公式计算结果。     

游艇码头工程透空式防波堤设计

桩基透空式防波堤适用于地基承载能力较差而波浪作用不是十分强烈的水域。桩基透空式防波堤的波浪透射系数主要受挡浪板入水深度、水深等因素的影响,由于透空式防波堤消浪机理较为复杂,工程实践中更多地需要依靠物理模型试验提供支持,在工程中的应用并不多见。文中结合游艇码头工程的设计,着重介绍了透空式防波堤在游艇码头工程建设中的应用,对类似工程的设计具有一定的参考价值。     

葫芦岛港绥中港区口门宽度优化研究

基于波浪整体物理模型试验,对葫芦岛港绥中港区口门宽度进行优化研究。在分析港内泊稳条件并结合航道远期发展规模的基础上提出口门宽度合理化建议,为工程建设实施提供了理论依据和参考。     

深水航道对波浪传播影响规律的研究

航道对波浪的作用已经成为深水港建设的关键技术,本文就航道对波浪传播的影响规律进行了广泛的探讨。根据物理模型和数学模型的试验结果,分别阐述了航道水深、航道边坡坡度、航道宽度、海僬坡度以及波浪入射角对波浪传播变形的影响。文中还就临界入射角在工程中的意义、截短航道进行模型试验的可行性以及最大波高与水深比等进行了分析与论证。研究成果对港口及航道工程的规划设计具有指导意义。     

福建某渔港防波堤优化设计

本文针对福建省某一级渔港防波堤工程,采用1:33正态物理模型,进行了波浪整体物理模型试验。试验模拟了工程区水下地形、岸线、防波堤及其堤根后方山体,考虑了堤头对岸山体对波浪的反射作用。试验观测了防波堤防浪墙、外坡护面、内坡护面、棱体抛石、护底等部位在各级水位及相应100年一遇波浪作用下的稳定性,对原设计方案进行了优化,供今后的工程设计借鉴。     

波浪涡漩对水工建筑物结构稳定的影响及对策

通过对直立式防波堤堤头的局部波浪整体物理模型试验,发现存在特定条件下的波浪涡漩及其对水工建筑物结构稳定的影响。分析涡漩产生的原因和影响因素,并从设计角度提出应对涡漩的工程措施,对相关水工建筑物设计有一定参考价值。同时,也说明水运工程中采用物理模型试验手段验证和优化设计方案的重要性。     

《曹妃甸煤码头起步工程波浪物理模型试验》通过验收

2006年7月21日，国投曹妃甸港口有限公司在天津塘沾主持召开了《曹妃甸煤码头起步工程波浪物理模型试验》成果验收会。来自中交第一航务工程勘察设计院、中交水运规划设计院、南京水利科学研究院、河海大学等单位的专家参加了。该专家认为：由交通部天津水运工程科研所主持完成的物理模型试验，在模型设计、制作和试验方法等方面均满足交通部颁发的《波浪模型试验规程》（JTJ／T234—2001）所规定的要求，试验设备先进、数据完整、资料齐全、结论明确、成果可信，完成了委托方和设计单位提出的各项任务。