双色波激发细长港内低频振荡的物理试验研究

通过物理试验研究双色波传入细长港池并激发港池低频振荡,合理的试验布局降低了波浪二次反射对造波机的影响问题。利用快速Fourier变换和小波变换方法分析双色波在港内的幅频响应以及波浪能量的时-频分布情况,并利用小波二阶谱分析港内波浪不同成分之间的非线性相互作用过程。结果表明:当双色波短波频率对应港池不同共振频率时,通过波浪非线性相互作用产生的二阶长波在港内响应幅值不同;短波频率对应港池较低共振频率时,波浪会在港内聚集更多的能量;二阶长波以及高次谐波与双色短波之间呈复杂的非线性能量传递过程。     

利用数学模型进行港内长周期波浪风险分析

针对港内长周期波风险问题,使用MIKE 21 BW模型建立了港内波浪传播数学模型。模型的构建使用了白噪谱和天然波况作为入射波浪条件。基于白噪谱的模拟结果,使用数字滤波技术分析了港池固有共振周期,并给出了相应共振周期下的水面高程和能量密度分布;基于天然波况的模拟结果,提取了泊位处的波高时间序列,以30 s为界限,分离出了长周期波。以西非某港为例,探讨了港池的长波风险,模拟结果可作为港池布局的参考依据。     

分段式造波机生成斜向波浪特性的理论研究*

分段式造波机是实验室模拟真实海浪以及研究波浪特性的重要设备。单元造波板的相对宽度和波浪周期是影响分段式造波机生成波质量的重要因素。通过数值模型研究分段式造波机生成斜向波浪的理论特性,分析了波浪周期与相对造波板宽度对波浪传播的影响,总结分段式造波机的有效区域范围的变化规律,可为实际试验提供参考。     

非平整港池的多向不规则波试验研究

基于三维组合式抛石防波堤物理模型,开展了多向不规则波作用的港池试验,分析6组波浪条件所对应的掩蔽区域测点比波高分布图,得到主要结论:6组波浪条件所对应的测点比波高整体呈现从口门到掩蔽区域逐渐减小趋势,最大比波高位置在口门附近;当波周期TP=7 s、12 s、16 s时,不同水深h所对应的掩蔽区域测点比波高分布图的变化趋...     

大连大窑湾港湾振荡数值模拟研究

采用Boussinesq数值波浪模型,模拟得到大窑湾不同水域的固有频率。模拟了不规则波入射时全湾水面响应状况,结果表明:谱峰周期较小的不规则波入射大窑湾港内,经过一定长的时间,波能会在局部地区发生高频到低频的传递,从而诱发局部低频波动。外海波浪入射不会导致全湾水域整体振荡,但湾底及南岸小港池易发生局部水体振荡。采用减小边界反射系数的措施,可有效降低局部水域的波动幅度。     

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。     

唐山港曹妃甸港区二港池东岸线南端码头面高程研究

本工程码头位于曹妃甸港二港池东岸线近防波堤口门处,对于偏西向入射波浪,防波堤对码头前沿波浪几乎没有起到折减的作用。为此拟通过波浪整体物理模型试验研究,对码头前沿波高分布及码头上水情况进行分析,为合理确定码头面高程、验证码头泊稳条件以及码头结构型式的选取提供科学依据。     

防波堤

用于防御波浪、泥沙、冰凌入侵，以使港口有足够的水深和水面平稳的水工建筑物。对于保护港池岸线不受冲蚀、防止港池淤积也有一定作用。防波堤的建设会改变原海岸线的动力平衡，在进行防波堤平面布置和口门选择时，要尽可能减少港池内的回淤，要力求使口门朝向与风浪、流的方向交角最小，     

组合矩形港池振荡特性研究

本文基于缓坡方程有限元模型研究了组合矩形港池的振荡特性,探讨了不同组合方式港池的响应曲线和模态的变化、港口安全评估等问题。结果表明,响应曲线均值可以作为港湾振荡强度的内在指标,但想要合理地评估港湾振荡的实际危害,必须以加权形式考虑当地入射波浪波能的频率分布。     

潍坊港新规划港区波浪与泊稳的数值模拟

针对潍坊港新规划港区的波浪入射及泊稳问题,采用梯级嵌套波浪数值模拟方法,对2 a一遇波浪条件下的潍坊港中、西港区内波浪折绕射进行研究。结果表明,在正对口门入射的ENE及NE向波浪作用下,小口大腹的港区形态有助于削减口门入射至港区腹内的波浪强度,港内码头区大部分水域比波高在0. 3以下;中港区靠近口门两个特征点的波高H4%相对较大,均为0. 86 m,至中港区顶部的比波高迅速削减至0. 2以下;西港区波浪以风浪为主,各特征点的波高H4%介于0. 46～0. 66 m,至西港区顶部的比波高迅速削减至0. 1以下;各泊位均能满足泊稳条件。     

大型挖入式布局的港池设计波要素推算方法

我国沿海发达地区尚未开发的天然建港岸线资源所剩不多,近年来在沿海可以利用的地区已建设或规划多个大型挖入式布局港池。挖入式布局的港池因具有充分利用岸线、掩护条件优越、便于管理等特点,在国内外应用较广。港池设计波要素是码头设计过程中的重要研究参数之一,而目前主流的商业软件MIKE 21 SW波浪模型、MIKE 21 BW波浪模型在对大范围港池的港内波浪场进行计算时各有欠缺。以横沙大型港池为例,比较几种不同波浪推算方法的计算结果,提出了结合MIKE 21 SW、MIKE 21 BW两种波浪模型进行叠加的推算方法。     

Wave tranquility studies using neural networks

Information on heights of waves and their distribution around harbor entrances is traditionally obtained from the knowledge of incident wave, seabed and harbor characteristics by using experimental as well as numerical models. This paper presents an alternative to these techniques based on the computational tool of neural networks. Modular networks were developed in order to estimate wave heights in and around a dredged approach channel leading to harbor entrance. The data involved pertained to two harbor locations in India. The training of networks was done using a numerical model, which solved the mild slope equation. Test of the network with several alternative error criteria confirmed capability of the neural network approach to perform the wave tranquility studies. A variety of learning schemes and search routines were employed so as to select the best possible training to the network. Mutual comparison between these showed that the scaled conjugate method was the fastest among all whereas the one step secant scheme was the most memory efficient. The Brent's search and the golden section search routines forming part of the conjugate gradient Fletcher–Reeves update approach of training took the least amount of time to train the network per epoch. Calibration of the neural network with both mean square as well as the sum squared error as performance functions yielded satisfactory results.     

烟台港芝罘湾港区北防波堤改建工程方案

针对烟台港芝罘湾港区现有北防波堤侵占三突堤南侧岸线问题,提出3个改建方案,采用数值模拟的方法,推算不同方案下港池内测点波高。计算结果表明,拆除现有防波堤后,即使规划三突堤建成,因缺少原北防波堤的掩护,对ENE和E向入射的波浪,整个港池码头前沿的波高明显增大;新建防波堤对港内水域有较好的掩护作用,港内测点波高分布情况总体上好于港区现状,其中以新建突堤式防波堤方案掩护效果更优。     

航道尺度对波高分布的影响

港口建设中进港航道的开挖对于波浪的传播有重要的影响。根据物理模型试验的结果,对波浪在航道区域的传播规律进行探讨,分别阐述波浪入射角、航道水深、航道宽度对波浪传播变形的影响。当波浪小角度入射时,航道中心比波高随着传播距离的增长而减小,在两侧边滩形成较大波高带。波浪人射角度较大时,易在航道迎浪侧产生波能集中,在背浪侧波高减小。此外,航道水深增大使得在一定长度范围内航道的折射作用增强。另一方面,宽深航道对于波浪在航道边坡的折射作用较窄浅航道更为显著。根据试验,同时分析了各航道尺度对港内区域波高分布特征的影响。研究成果对港口航道工程的规划设计具有指导意义。     

威海船厂港域泊稳试验研究与数值模拟

针对威海船厂搬迁工程进行了港域波高物理模型试验研究。试验表明在2 a一遇波浪条件下大多数泊位满足泊稳要求,个别泊位不满足要求但相差不大。采用MIKE21-BW模型,考虑波浪的反射、绕射、破碎等物理现象建立近岸波浪数学模型,对港域单向不规则波传播变形过程进行数值模拟,将数值计算结果与试验结果进行比较。二者在港池外有效波高最大差值为0.29 m,港池内最大差值为0.1 m,吻合度较高,表明BW模型可用于威海船厂近岸波浪传播变形与泊稳计算。     

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。     

通州湾港区一港池回淤对策

通州湾港区一港池建在辐射沙洲南缘腰沙高滩上,港池航道开挖后的回淤问题是工程设计关注的焦点.设计时通过研究工程海域潮流、波浪、泥沙、底质等自然特征,分析影响回淤的主要因素,从挡沙堤平面布置、备淤深度确定、维护疏浚、船舶吃水控制等方面提出一系列针对性措施.研究认为:通州湾港区一港池建在粉砂质浅滩上,港池航道开挖必会出现回淤...     

某护岸结构破坏原因分析及修复设计

通过物理模型试验,研究某护岸前部开挖港池对护岸稳定的影响。结果表明:港池开挖前后,6 t扭王字块体和胸墙均失稳,胸墙后部冲刷严重,堤脚附近波高增减幅度约2%,胸墙后越浪量增减幅度约9%。开挖港池后护底块石轻微变形,但不是引起护岸破坏的直接原因。护岸破坏的直接原因是胸墙顶高程偏低,越浪水体在胸墙后产生较大冲刷坑,引起胸墙失稳,从而导致护岸结构破坏。综合考虑护岸、码头和取水口头部的关系,得出了护岸修复断面图,经过物理模型试验的验证,修复断面安全可靠,并已应用于工程实践。