斜坡堤越浪流厚度及堤后次生波的试验研究*

通过断面物理模型试验,对于斜坡堤的平均越浪量、堤上越浪流厚度以及堤后次生波的波高、周期的变化情况等进行了较系统的研究,初步建立了堤上越浪流的厚度、堤后次生波的波浪透射系数、周期变化系数与无因次平均越浪量的关系.该成果可为工程实际及斜坡堤堤项越浪情况数学模型的参数调整提供依据.     

钱塘江河口细颗粒泥沙起动流速研究

采用泥沙水槽试验研究了钱塘江河口不同粒径的泥沙起动流速。针对室内水槽试验水深条件的局限性,提出了以实测含沙量过程线拐点附近相应的垂线平均流速为泥沙起动流速的方法,得到了水深范围介于0.15～13.6m、中值粒径介于0.002~0.07mm的泥沙起动流速。张瑞瑾、窦国仁公式与沙玉清泥沙起动公式对比结果表明,各公式对于浅水深的水槽试验值均有较高的计算精度,而对于大水深起动流速均明显偏大。以张瑞瑾公式为基础,通过多元回归分析法修正有关系数,建立了适合于钱塘江河口细颗粒泥沙的起动流速拟合公式。     

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。     

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。     

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。     

斜向波作用下斜坡堤平均越浪量的试验研究*

通过对平均越浪量的计算来设计斜坡式海堤是我国常用方法。归纳总结国内外平均越浪量的研究进展和相关计算公式,并通过整体物理模型试验,重点分析和讨论波浪入射方向与斜坡堤堤顶越浪量的关系,并提出修正的越浪量计算公式。     

河口导堤工程对入海河流纳潮的影响及敏感性分析

以灌河口整治工程为例,采用大范围二维水动力数学模型,从定性、定量两方面分别研究了航道单纯疏浚工程及布置单、双导堤工程(结合疏浚)对潮汐动力为主河口地区入海河流纳潮量的影响,并就导堤高程对纳潮影响进行了探讨。研究结果表明,灌河口航道单纯疏浚工程会增加灌河纳潮量,增设单导堤后纳潮量将会进一步增加,而双导堤工程后,灌河的纳潮量既有可能增加也有可能减少,主要取决于导堤高程。就导堤高程对于灌河纳潮量的影响来说,东导堤高程位于低潮位及涨急附近潮位时最为敏感,而西导堤各级高程都较为敏感。方案比较显示,只要堤顶高程控制合理,灌河口双导堤工程实施以后可以保持灌河纳潮量基本不变。     

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。     

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。     

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。     

直立堤单波越浪量概率分布形状参数研究*

通过物模试验系统考察直立堤单波越浪量概率分布形状参数在不同条件下的变化规律。试验条件涵盖由完全不破碎到充分破碎完整的堤前波浪状态和具有代表性的2种堤前坡度、3种波陡、3种相对顶高。结果表明：形状参数对波陡缺乏明显的依赖关系;相对顶高的增大使形状参数减小,且变化趋势与相对水深和坡度有关;随着相对水深增大,形状参数与坡度的关系由同向逐渐过渡为反向;相对水深在脱离非破碎波区域向充分破碎区域变化的过程中,形状参数会经历先持续增大、在近破波特征最显著区域达到峰值、然后逐渐衰减的变化过程;本次试验在破碎和非破碎波条件区域所得到的形状参数综合平均值与现有成果均相符。     

不同坡度下扭王字块体护面斜坡堤越浪量的试验研究

现行《港口与航道水文规范》中没有给出带胸墙扭王字块护面斜坡堤越浪量的计算关系式。借助物理模型试验,综合考虑坡度、相对坡肩宽度、波陡、相对块体尺寸、相对胸墙高度、相对水深和相对堤顶超高等诸多影响因素,依据单一变量法分析,通过多元回归拟合得到不规则波入射时扭王字块体斜坡堤护面结构影响系数的计算关系式和平均越浪量的计算关系式,并对公式的可适性和计算精度进行验证。     

斜坡堤护面肩台宽度优化的试验研究

在港口及海岸工程中,斜坡堤是一种传统的、广为采用的结构形式。文章通过模型试验,分析了波浪作用下不同肩台宽度对斜坡堤断面的稳定性、越浪量和胸墙受力情况的影响,对斜坡堤护面肩台宽度进行了调整,达到了优化的目的。     

基于FLUENT扭王字块体护面斜坡堤越浪量的数值研究

采用FLUENT软件对斜坡堤越浪进行数值模拟,可以通过改变多孔介质区中的惯性阻力系数来模拟护面块体消浪作用的大小,但不同护面块体对应的惯性阻力系数不同,如何具体确定惯性阻力系数的值是数值模拟计算斜坡堤越浪量的难点所在.基于FLUENT软件平台并结合斜坡堤越浪的物模试验,综合考虑多种影响因素,运用多元回归方法,给出了扭王...     

涌浪作用下宽肩台式斜坡堤的试验研究

本文以某一典型宽肩台式斜坡堤断面为研究对象,设计试验并创新性地应用KINECT 3D扫描仪并结合Goda两点法及修正中值粒径等方法,探究了涌浪作用下宽肩台式斜坡堤的稳定性、越浪量及其透、反射特征.     

复杂礁盘地形对防波堤堤脚稳定性影响试验研究

针对礁盘地形上波浪运动形态的复杂性及相关防波堤工程设计中的结构稳定性问题,对礁盘地形附近某工程及相关海域的海床地形进行模拟,并通过波浪整体物理模型试验验证工程区防波堤堤脚的稳定性情况。试验结果表明:礁盘地形上堤脚块石稳定重力若按规范计算偏危险。研究结合试验现象及结果对堤脚进行优化,提出礁盘地形上防波堤堤脚开槽的优化方案。     

透空块体安放方式对堤身稳定性影响试验研究

随着人们环保意识的增强,自然石料来源越来越紧缺的前提下,透空块体将作为水运、水利及围垦工程的主要替代材料。然而透空块体的安放方式是影响堤身结构稳定性的重要因素之一。本文针对某一围垦工程的促淤堤,采用物理模型试验,研究了透空式四面体和透空式六面体其安放方式对堤身结构的稳定性影响,并在堤身稳定条件下测试了两种透空块体的空隙率。结果表明,对于透空式四面体由于块体之间的勾连性差,必须采用上下套叠安放才能保持堤身稳定,施工难度极大;而透空式六面体只需保持一定的间距,避免大面积块体水平叠放,即可满足稳定要求,且空隙率较传统抛石高,节省用料。     

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.     

不同质量级配堤心石对波浪传播影响的试验研究

通过物理模型试验的方法,采用规则波研究了深水斜坡堤堤心石物理特性的变化对于波浪传播的影响。在无越浪的前提下,主要讨论了斜坡堤透浪系数与入射波周期、入射波高、质量级配等因素的关系。根据上述研究成果,拟合得到了考虑无因次参数H_i/d、gT~2/d及堤心石结构B/D_(50)等因素的透浪系数计算经验公式,为今后防波堤工程建设及科学研究提供一定的参考依据。     

堤心石级配变化对不规则波传播影响的试验研究

通过物理模型试验的方法,研究深水斜坡堤的不同质量级配堤心石对不规则波传播的影响。对不规则波的外在规律进行了统计分析,且研究入射波周期、入射波高、堤心石质量级配等因素对防波堤透浪系数的影响,拟合得到考虑无因次参数H_i/d、gT~2/d及堤心石结构B/D_(50)等因素的不规则波透浪系数的计算经验公式,为防波堤工程建设和研究提供参考依据。