不规则波作用下波浪爬高计算方法

通过物理模型试验,研究了不规则波作用下光滑不透水单坡和复坡上的波浪爬高,分析了主要影响因素波陡、坡度、波浪入射角、平台宽度和高程对波浪爬高的影响规律,得到了海堤结构波浪爬高的计算公式及其不同累积率换算关系,并提出了多级平台海堤断面波浪爬高计算方法,可适用于复杂海堤断面的爬高计算,与40多个实际工程的模型试验结果对比,具有较好的计算精度,可供工程设计参考.     

糙渗系数不同的复合式斜坡堤波浪爬高计算

斜坡式海堤在正向规则波作用下的波浪爬高可按单一坡度进行计算,计算出累计频率为1%的爬高,在通过换算系数KF进行换算,得出不同累积频率的波浪爬高,从而确定斜坡堤堤顶高程。对带有平台的复合式斜坡堤的波浪爬高计算,可先确定该断面的折算坡度系数me,再按坡度系数为me的单坡断面确定其爬高。在实际工程中,带有平台的复合式斜坡堤上坡和下坡为不同护面结构,不同护面结构的糙渗系数不同,规范中公式不再适用,通过多种不同方式进行计算比对,得出较为合理的综合糙渗系数K?e进行波浪爬高计算,实现确定堤顶高程的目的。     

低桩承台直立结构波浪爬高与越浪量

针对国内规范缺乏直立式海堤波浪爬高和越浪量计算方法的问题,以深圳机场三跑道海堤设计断面为研究对象,通过物理模型试验,研究不规则波作用下低桩承台直立堤波浪爬高与越浪量,分析了波浪周期、堤顶超高、防浪墙挑檐宽度等影响因素与波浪爬高和越浪量的关系。采用最小二乘回归方法拟合,得出直立式海堤波浪爬高计算方法。运用多元线性回归方法拟合,得出直立式海堤越浪量计算方法。将越浪量计算值与试验值进行比较,表明两者具有较好的相关关系。     

宽平台生态景观海堤结构稳定性试验验证

针对宽平台生态景观海堤结构稳定计算突破规范适用范围的问题,开展了物理模型试验验证.首先根据使用需求确定海堤设计的主要功能;其次通过理论计算挡浪墙、护面块体稳定及波压力值,初步确定海堤设计断面;最后根据波浪模型试验验证设计断面,对比分析理论计算与试验数据.试验结果表明:宽平台生态景观海堤堤顶挡浪墙与堤脚距离宜大于1.5倍...     

国内外标准斜坡式海堤波浪爬高计算方法对比

波浪爬高是确定斜坡式海堤堤顶高程的重要因素,直接影响工程安全和造价,而目前国内外标准针对波浪爬高的计算方法存在较大差异。随着中国企业参与海外工程越来越多,工程设计人员掌握国内外设计标准不同计算方法的必要性逐步显现。介绍国外常用的美国标准Coastal Engineering Manual(简称CEM)、欧洲标准Wave Overtopping of Sea Defences Structures and Related Structures Assessment Manual(简称EurOtop)以及国内《港口与航道水文规范》。通过对比波浪爬高的计算方法,总结梳理各计算方法的差异性,得出CEM与EurOtop考虑的波浪爬高计算影响因素较为全面、具有较强实用性的结论。为斜坡式海堤设计中波浪爬高方法的选取提供一定参考。     

混凝土铰链排护坡式海堤波压力试验研究

结合苏北滨海海域实际海堤防护工程,通过波浪断面物理模型试验,对柔性混凝土铰链排和刚性混凝土槽型块两种护坡形式分别展开各海堤断面中消浪平台及以上堤身结构在规则波及不规则波作用下的波压力研究,并比较分析两者之间的差异。试验结果表明,铰链排护坡对消减波能的效果要优于槽型块护坡,更有利于海堤的安全性和稳定性。同时根据波压力分析结果对混凝土铰链排护坡式海堤提出了相应的优化加固措施。     

岸礁地形上波浪增水和传递波的数值模拟研究

利用完全非线性Boussinesq方程数值模型FUNWAVE-TVD,对珊瑚岸礁地形上波浪的传播变形进行了数值模拟。通过Demirbilek物理模型试验,测试了FUNWAVE-TVD关于岸礁地形上波浪传播变形的计算性能,并分析了模拟结果(包括波高、增水和爬高)之于空间网格步长、底摩阻系数和破碎阈值的敏感性。通过系列组次的数值模型试验,研究了岸礁地形上礁坪长度和礁后岸坡坡度对波浪增水、传递波波高和爬高的影响。结果显示:礁坪长度和礁后岸坡坡度的变化对礁坪增水的影响小;一定范围内,传递波高随礁坪长度的减小和岸坡坡度的增大而增大;爬高随礁坪长度的减小而增大,随岸坡坡度的增大先增大后减小。相关结果对礁顶工程建设具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

复式斜坡堤螺母块体护面波压力计算方法

护面波压力是斜坡堤设计的重要参数.复式斜坡堤螺母块体护面在风浪作用下的波浪压力研究成果较少,通过开展波浪压力原型观测试验,在室内水槽试验进行反演后,选取上海地区典型斜坡堤断面,进行系列物模试验,研究消浪平台尺度、护面类型、斜坡坡度等因素对护面压力的影响,提出适合当地海堤结构特点的螺母块体护面压力计算方法.可为类似工程设...     

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...     

斜坡堤堤后次生波高试验与计算

根据斜坡堤模型试验结果,给出拟合公式。再采用拟合公式、现有规范公式和研究者给出的经验公式,对斜坡堤不同堤顶高程下越浪产生的堤后次生波高值进行计算。对比计算结果与试验结果,可知拟合公式与试验结果最为接近;分析其他公式计算结果不吻合的原因。结果可为其他允许越浪斜坡堤在堤顶高程设计时的堤后次生波高计算和模型试验提供参考。     

斜坡堤防浪墙型式合理性试验研究

在海堤、护岸等斜坡式防浪建筑物中，为满足越浪与稳定要求，减少工程投资，通常在堤顶设置防浪墙。通过对常用的直立式及几种圆弧式防浪墙进行物理模型试验，测量作用其上的波浪力和越浪量，分析不同防浪墙形式在受力和越浪上各自的特点，并讨论防浪墙型式引起的越浪和受力的相互关系，可供斜坡堤防浪墙设计参考。     

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。     

波浪入射角度对立柱周围波面扰动特性的影响研究

基于N-S方程和连续性方程建立了三维数值波浪水池,并在该水池内对固定直立柱在不同浪向下的波浪爬升和绕射问题进行了数值模拟。为了验证数值计算的准确性,对立柱近壁面处的波浪爬升效应展开了模型试验研究,计算值与试验值吻合较好,证明了该方法的可行性。研究了入射角度的变化对立柱周围波浪爬升幅度和非线性特征的影响,同时从垂直浪向的投影面积和相对浪向的投影面形状这两个因素出发,探讨了不同浪向角下立柱周围的波浪叠加、波面放大率以及二次波峰效应,并对自由面漩涡生成特性进行了较为深入的机理性研究,可为今后进一步研究不同的入射角度下,复杂的海洋结构物周围的波浪非线性效应提供有价值的参考。     

悬挑框架式海堤不规则波浪力特性研究

以浙江温州浅滩二期生态堤为例,在波浪港池中开展物理模型试验,探究悬挑框架式海堤在不规则波作用下的受力特性。测量不同入射波条件下海堤直立墙和悬挑的波压强值并分析其随时间变化特性,得到各工况下海堤结构上波压强的分布特征,并探讨结构受力的主要影响因素,对结构所受波浪总力及其影响因素进行冗余分析(RDA)。结果表明：海堤直立墙在波峰作用下,水平方向不同位置受力存在相位差,且潮位以上、以下部分受力过程差异较大;极端工况下海堤直立墙与悬挑连接处所受压强最大;结构整体所受最大竖向总力为5 653.125 kN,约为最大水平总力的70%;有效波高相较于潮位与结构受力的相关性更大。在悬挑框架式海堤设计中,应保证直立墙与悬挑连接处的强度,充分考虑波浪竖向荷载以及最大波高出现情况对整体稳定的影响。