复杂水流条件下抛石漂移距离的试验研究

抛石漂移是河道治理、护岸、潜丁坝、桥墩防冲等实际工程中经常遇到的问题,依托长江南京以下12.5 m深水航道二期工程口岸直水道整治工程,针对抛石漂移距离在试验室水槽内开展了一系列物理模型试验,对水深、流速、抛高、块石质量及块石形状的不规则等因素对抛石漂距的影响进行了研究;同时在考虑水流流速垂向分布的基础上,通过块石在动水中的受力分析推导出水上抛石漂移距离计算公式,利用模型试验结果拟合出公式中各系数的值,并将其计算结果与模型试验数据和现场观测数据进行比较,结果吻合较好,验证了公式的合理性。     

深水斜坡堤堤脚块石稳定性分析

针对深水斜坡堤堤脚块石的稳定性问题,通过二维物理模型试验进行研究。结果表明,深水斜坡堤堤脚块石的稳定性随相对水深h_t/h及破坏数N_(od)的变化规律同有限水深相比存在一些差异。为此,依据试验结果对可能影响深水斜坡堤堤脚块石稳定性的因素进行深入分析,然后将Van der Meer公式做了局部修正,该修正后的公式与试验结果的一致性较好,可供深水斜坡堤设计时参考。     

长江口综合整治工程波要素计算方法

长江口位于开敞海域,波浪随季节变化,波况极为复杂。工程水域的设计波要素关系到海塘防洪安全,对于长江口综合整治工程有着重要影响。采用经验公式和数学模型两种方法计算长江口海域的波浪。研究结果表明,两种方法计算的平均波高相近;数学模型计算的波周期更符合波浪传播变形规律,经验公式计算的波周期偏保守、对工程来说偏安全。对两种计算方法的优缺点进行了比较分析。建议采用数学模型计算长江口水域的波要素,并采用经验公式进行复核。必要时结合波浪实测数据和物理模型,提高计算结果的准确性,为长江口综合整治工程提供可靠的设计波要素。     

深水直立堤明基床护坡和护肩块体设计

为了确定深水直立堤明基床护坡和护肩块体的稳定质量，总结了国内外现有计算方法，并结合实际工程的2D和3D物模试验数据进行对比。结果表明：1）在长周期大波浪条件下，JTS 154—2018计算所得的护坡块石质量偏大，说明国标的计算方法在该波浪条件下已经不再适用。2）正向浪条件下，改进的Tanimoto公式计算所得堤身护坡块体稳定质量偏小，建议设计中应适当保守考虑。3）根据改进的Tanimoto公式，随着波浪入射角（＜90°）增大，堤身护坡块体的稳定质量显著增大。4）重要工程应通过物理模型试验论证设计方案的合理性。     

浅水波作用下护底块石对斜坡式护岸稳定性影响

在水深较小,原泥面为斜坡岩基的场区建造护岸时,应重视护底块石的设计。波浪在护底块石的上方发生破碎,卷破波对护底块体产生沿海侧方向的拖拽作用,从而导致护底块石失稳并引起护面块体的滑动。结合某护岸加固工程的方案设计和物理模型试验成果,提出在护底设计中,应结合增加护底块石质量与增大原泥面糙率两种措施制定护底块石方案;有条件时可通过增加护底长度或埋深的方式设置护底。     

大型油轮水流力试验研究

大型油轮的水流力是开敞式深水码头设计中的重要参数之一。分别对JTS 144-1—2010《港口荷载工程规范》、OPTIMOOR计算软件、英国BS 6349规范、石油公司国际海运论坛《系泊设备指南》以及MIL-HDBK等5种船舶水流力计算方法进行对比分析,并通过物理模型试验进行验证。研究结果表明:我国现行《港口工程荷载规范》关于船舶水流力的计算公式当15°<θ<165°时与试验结果相差较大,而国外规范计算结果与试验结果符合较好。因此,建议船舶水流力的纵向分力采用英国BS6349规范计算,横向分力采用OCIMF《系泊设备指南》中的公式来计算。     

斜坡堤外侧棱体块石稳定重量分析

文章采用斜坡堤护面块体公式计算棱体块石重量,将计算值与断面试验稳定重量进行比较。结果表明,棱体块石稳定重量与上部护面型式、棱体坡度、设计低水位高差有关,且块石稳定重量取值范围与设计高、低水位时计算值存在一定比例关系。     

水平式混合直立护岸波浪力试验研究

通过二维物理模型试验,研究了相对波高、波陡、相对水深和直墙前斜坡块石棱体上扭王块体对水平式混合堤结构所受波浪力的影响规律。通过分析试验结果得出如下结论:直立结构各处所受波压强总体随相对波高和相对水深增大而变大;波陡对结构所受波压强的影响较小;直墙前斜坡块石棱体上的扭王块体能明显减小结构所受波浪力。通过试验值和各公式值比较可知,合田公式计算值与掩护良好的直墙受力情况相近,合田修正公式计算值能较好拟合挡浪墙的受力规律。拟合出规范修正公式计算没有被掩护直墙处的波压强。     

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。     

沉箱开孔对平均越浪量的影响

针对开孔沉箱对平均越浪量影响的问题,以国内某港区通用码头工程为基础,对比分析了直立式沉箱和开孔沉箱平均越浪量的多种经验公式计算方法,并和断面物理模型试验结果进行比较。公式计算结果显示,开孔沉箱与不开孔沉箱平均越浪量之比为25%~50%;断面物理模型试验结果显示,沉箱开孔与不开孔时越浪量之比为30%~82%。研究表明开孔沉箱能够有效降低海岸结构物的平均越浪量;国内学者提出的开孔沉箱越浪量计算方法所得结果更加接近物理模型试验结果。     

一种新型的度汛结构方案

本文结合工程实例及物理模型试验,提出灌浆块石护顶的度汛结构方案,经济且有效解决了施工期结构度汛安全的问题。     

三亚南山港波浪数模与物模试验对比研究

通过物理模型和数学模型两种研究手段,对三亚南山港工程平面方案码头前沿、护岸波高分布以及航道对波浪折射影响进行对比研究,对码头前沿波峰面高程和上水情况进行了分析。通过对比研究得到的物模结果和数模结果比较吻合。     

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。     

某海损段斜坡式护岸修复加固方案

针对采用扭王字块护面的斜坡式护岸结构在台风期间发生海损问题,对海损段护岸进行了全面检测评估。结合检测断面海损情况及原因,充分利用海损后地形进行了修复加固方案设计,并通过物理模型试验进行验证。主要结论为：斜坡式护岸垫层块石质量是维持护面块体稳定的关键因素,2018版防波堤与护岸设计规范对垫层块石质量要求也相应提高;缓坡条件下护面块体的稳定性和越浪量均满足规范要求,但应注意缓坡条件下块体安装的相关技术要求。     

秦皇岛港化工泊位码头面高程确定及泊稳条件试验研究

通过波浪整体物理模型试验,对秦皇岛港拟建化工泊位工程码头前沿波峰面高程、波高分布以及码头上水等情况进行测定。根据对试验数据的分析结果,码头上水情况与码头前沿波峰面高度基本吻合,同时通过对码头泊稳条件的分析,得到码头泊位波浪年损失作业天数。试验结果为工程设计、建设提供了科学依据。     

STEM波作用下斜坡式结构护面块体稳定性的物理模型研究

文章通过对规范公式、断面物理模型及三维物理模型试验结果的对比,对STEM波作用下护面块体的稳定性进行验证,分析失稳原因,提出加强稳定性的措施。通过不同手段得到结果的对比,三维模型试验对表现复杂波浪对结构物的影响效果较好,得到的结果远大于公式计算和断面模型试验结果,可以有效保证工程安全。     

长江南京以下12.5 m深水航道工程新型筑堤结构

针对长江南京以下12.5 m深水航道二期工程落成洲河段整治建筑物的特点,提出在堤高为3.0~6.5 m的堤段采取倒T型构件混合堤替代抛石斜坡堤的新型筑堤结构。对混合堤结构在波、流共同作用下的稳定性采用翻坝水流力和合田波浪力计算公式进行理论受力分析,并通过三维物理模型试验对波、流共同作用下混合堤结构稳定性进行验证,结果判定为稳定。新型倒T型构件混合堤减少块石用量,有利于缓解大宗石料供应难度,适应环保需求,同时减少水上施工时间,加快施工进度。该结构已成功申请实用新型专利,可为类似工程提供指导和借鉴。     

复合垂直防波堤基础稳定性实验研究（英文）

A series of 2D model tests were conducted to assess the foundation stability of composite vertical breakwaters. In this paper, the results from the experimental study are presented conjointly with a formula to estimate the stability number of foundation, which is the most important parameter for evaluation of foundation stability of such structures. The influences of wave height, wave period and the berm width on the stability of composite breakwaters with different armor stone sizes were investigated. Forty-five tests were performed to cover the influences of these parameters. According to the present research, berm width is a significant parameter concerning erosion of armor foundation. As the berm width increases, the amount of berm erosion decreases. Comparisons are made between results of present study and the estimated stability number proposed by Kimura et al.(1994), which is extension of Tanimoto formula. Results show that the later formula underestimates the stability number. However, by applying an enhancement factor about 1.7 meters to Kimura et al. formula, results correlated with the present experimental results..     

人工块体替代垫层块石的数值试验研究

针对大垫层块石选料困难和抛填理坡施工难度大、较难控制施工质量及进度的问题,通过水工物理模型试验及数值模拟的手段,对人工块体替代垫层块石可行性进行了初步探究。基于水工试验结论,利用CAD与CFD相结合的方式,建立了符合真实海况的三维防波堤水动力数学模型,并通过波面方程和物理模型试验对其有效性进行了验证。数值试验给出了不同垫层形式对波浪爬高的影响,探讨了护面块体的受力和块体间隙的流场分布。结果表明人工块体作垫层有一定可行性。为进一步探究护面层失稳的动力特征提供了依据,对工程设计中人工块体代替垫层块石的可行性提供参考。     

斜坡式防波堤干砌石护面厚度的计算

本文通过水工模型试验及现场调查资料,总结出渔港中常见的斜坡式防波堤干砌石护面厚度的计算公式,其中考虑到了块体间摩擦力的影响,并在公式中反映出波长(周期)及水深的影响。计算结果同现场资料有良好的一致性,比以前国内外的一些计算公式更符合工程实际,该公式已列入农业部编制的水产工程技术规范。对条件相近的中小港口防波堤干砌石护面计算也可应用。