椭圆余弦波理论在波峰面上升高度计算中的应用

在开敞式高桩码头的设计中,波峰面上升高度是确定上部结构顶面高程的重要因素。针对波峰面上升高度的计算理论问题,对二阶斯托克斯波和椭圆余弦波理论进行论述。结合西非某工程案例,采用不同理论计算各控制点的波要素。结果表明:在长周期波浪作用海域,计算波峰面上升高度前应首先计算相对水深,当d0.125L时,采用二阶斯托克斯波理论计算结果误差较大,采用椭圆余弦波理论计算结果更符合实际情况。     

基于推板的二阶规则波造波方法与数值计算研究

目前实验室内最常用的造波理论是线性微幅波理论,让造波板围绕中心轴做往复简谐运动(即一阶造波),然而实际的造波板运动幅值是有限度的,简单地采用微幅波理论的一阶造波方法生成的波浪在传输过程中会出现自由伪谐波,影响波浪的稳定,甚至可能会产生次峰。采用二阶造波理论能够抑制自由伪谐波,得到更加稳定的波浪。本文基于波浪理论,采用摄动法推导出推板一阶造波方法产生的一阶波和二阶波,分离出自由伪谐波。然后基于波浪叠加原理得出抑制自由伪谐波的二阶造波理论方法并使用Fluent软件验证了本文二阶造波理论方法的有效性。     

椭圆余弦波对圆弧型固立防波堤的绕射波浪力

基于椭圆余弦波绕射理论,应用特征函数展开法,推导浅水波对圆弧型固立防波堤绕射的波势解,据此计算作用于防波堤的水平波浪载荷。结果表明:浅水波入射角与非线性影响参数、海况条件以及防波堤几何条件等因素的相对变化对波浪作用均存在一定的影响。与微幅波理论对比可知:在一定浅水条件下采用椭圆余弦波一阶分量模型所计算的最大无量纲波浪力均明显高于微幅波理论的对应估值,反映了水波非线性因素的影响效应。     

土工织物在长江口深水航道治理工程中的应用

用软体排护底替代柴排抛石护底在长江口整治中已成为深水航道治理工作中不可替代的作用。介绍３种护底软体排,袋装砂斜坡堤和模袋混凝土护面的结构型式、特点、材料选择、施工工艺和设备等。     

宽肩台斜坡堤堤头稳定性试验研究

文章通过三维模型试验研究斜向波浪作用下宽肩台斜坡堤堤头护面和护底的稳定性,针对堤头护面块石和护底块石等不同优化方案,对比了块石稳定重量和利用《防波堤与护岸设计规范》中宽肩台斜坡堤护面块石重量公式所得计算结果。试验结果表明：斜向浪作用下,以堤头端点为圆心,高水位情况下护底块石主要沿径向推移至肩台,而低水位情况下则沿环向往堤头两侧发生输移;宽肩台斜坡堤堤头护面块石的S形动态稳定剖面特征随着块石重量的增加而减弱,堤头护面块石所需稳定重量一般为堤身块石的1.6～3.1倍;相比断面试验,三维试验能够反映斜向浪作用下堤头的空间形态变化规律。     

波浪理论及其适用范围的探讨

波浪是海洋工程、港口海岸及近海工程、船舶工程等设计时需要考虑的主要动荷载,其波浪力的大小以及波浪沿结构物的爬高是设计港口、海洋平台、船舶需考虑的主要因素。在进行数值分析时,需要依据波浪理论进行计算。规则波波浪理论分为两种:椭圆余弦波理论和Stokes波理论。两种理论的适用范围各有不同,对于理论交叉范围中的波浪而言,采用不同的理论会导致截然不同的结果。因此,本文将探讨根据工程中波浪参数的实际情况如何选择适用的波浪理论。     

空心四面块体促淤堤近底水动力特性试验研究*

依据长江口某促淤工程的设计条件及物理模型试验方法对空心四面块体促淤堤近底水动力特性开展研究。结果表明：1）近底紊动强度最大值所在位置、近底水平时均流速最小值所在位置以及近底水平时均流动方向的转变位置基本重合;2）对于某种具体堤型而言,在相同单宽流量条件下,随着相对水深的变化（至少在本文试验范围内）,其紊动强度最大值所在位置比较稳定;3）与抛石加护面块体促淤堤相比,透水性较好的堤身结构近底紊动强度最大值所在位置会更加远离堤轴线,可使局部冲刷坑更加远离堤轴线,对堤身结构稳定有益。     

波浪作用下沙波的运动速度和沙波床面的底沙输移

根据沙波床面底沙运动特点,引用二阶Stokes波浪理论,推导出波浪作用下沙波运行速度计算公式,并给出沙波床面上底沙输移的计算公式.公式计算结果与水槽试验结果吻合很好.     

长江白茆沙航道整治技术

在长江南京以下12.5 m深水航道一期工程白茆沙整治工程中,为实现“遏制不利趋势、改善航道条件”的整治目标,通过河床演变分析、数学模型计算、物理模型试验等途径确定了整治方案。通过多方案比选,项目采用软体排作为护底结构、抛石斜坡堤和构件堤作为导流结构的工程措施,研发一种新型护滩结构——主动式钩连体,并在工程中得到应用。     

宽肩台防波堤稳定性三维物理模型试验研究

通过开展三维物理模型试验,对宽肩台防波堤堤身稳定性进行了研究.研究了强浪向和其他不同方向波浪作用下,不同水位往复循环后防波堤堤身动态平衡形态的形成规律.试验考虑了浪向的不同对防波堤护面块石、肩台块石和护底块石物质输移的影响,验证了相关规范中关于斜坡堤护面块石重量确定的合理性.试验结果表明,斜向浪作用下宽肩台防波堤的护底...     

波浪周期对扭王字块体稳定性的影响

通过物理模型试验,研究不规则波作用下、斜坡堤采用随机摆放扭王字块体时,波浪周期、堤顶高程改变对斜坡堤上前坡、堤顶及后坡上扭王字块体稳定性的影响。试验结果表明:随着波浪周期的变大,前坡扭王字块体稳定性逐渐增大,堤顶和后坡扭王块体稳定性反而减小,波浪对斜坡堤扭王护面的破坏位置由前坡向堤顶和后坡转移。同时,前坡扭王字块体稳定性随着堤顶超高的增加而减小,堤顶和后坡扭王块体随着堤顶超高的增加先减小后增大。     

基于二阶Stokes波下海岸悬沙浓度的理论分析

分析扩散理论解决悬移质垂线分布存在的问题,介绍一种求悬移质绝对含沙量的计算方法,将近底含沙量选在紊流边界层的上边缘。采用二阶Stokes波理论求近底波浪水质点流速最大值及相应的振幅。利用现场测量资料证明公式的合理性,进而表明了公式所依据的基本理论的普适性。     

关于潜堤计算中一些问题的探讨

本文通过水工模型试验成果对防波堤堤心石扰浪能力进行了研究,总结出潜堤的抗浪波高计算公式,计算结果与实测数值有良好的一致性,与国内外其他公式相比更符合工程实际,文中对混合式防波堤下部基床护面块石的稳定重量也进行了探讨。     

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.     

斜入射水波对直立防波堤的波浪渗流作用

基于Biot渗流固结理论和水波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了对应直立防波堤的绕射波势和波浪引起的海床内渗流压力分布的解析式,由此计算了作用于直立防波堤底部上由波浪渗流压力所导致的浮托力和倾覆力矩,并与水平波浪力和力矩进行了相应比较。计算结果表明,在一定条件下,波浪渗流作用与水平波浪作用可以具有相同的量级。波浪入射角,防波堤前侧透空及海况条件防波堤几何尺寸等因素的相对变化对波浪渗流作用均存在一定的影响,其中对渗流倾覆力矩的影响更为明显。     

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...     

潜堤掩护水域波浪计算方法

采用波浪断面物理模型试验和数学模型耦合的方法,研究了抛石潜堤后方掩护水域的波浪计算方法。潜堤后方掩护水域波高由潜堤越浪后的再生波、潜堤间口门绕射波和小风区浪组成,其主要影响因素有潜堤结构形式、入射波浪要素、风区长度等。采用耦合模型,根据物理模型试验的结果,验证数模计算成果,考虑了越浪波高传递的沿程衰减,波浪相互作用时的能量损耗等因素,通过调整波浪破碎指标和波浪能量耗散参数,直接计算堤前设计波浪要素,计算结果更符合实际,为工程设计提供科学依据。     

新型空心块体促淤堤断面波浪特性试验研究

依据长江口南汇边滩促淤工程的波浪条件及物理模型试验方法对新型空心块体促淤堤的断面波浪特性开展研究,结果表明:1)单质量3 t的空心四面块体促淤堤堤身孔隙率约为66%;2)波能消减率随着堤身高度的增加线性增加,波高消减率随堤身高度增加的变大速率较波长消减率平均快4倍以上;3)与传统抛石加护面块体促淤堤相比,空心四面块体促淤堤具有"堤身对地基压载显著减小"、"施工简便"、"强风浪作用下生存力强且修复简便"以及"有利于重复利用"等优点;4)提出了一种特定条件下的空心四面块体促淤堤的临界稳定断面形态,在该临界断面条件下,每100 m促淤堤块体数量约为3 210,水位较低时其消浪效果较传统抛石加护面块体促淤堤略差,但水位较高时其消浪效果接近甚至显著超过传统促淤堤。     

波浪模型试验中水密度对相似性的影响

在海浪作用下的防波堤或护岸工程等水工物理模型试验中,一般采用淡水模拟海水。由于模型中淡水密度小于工程中的海水密度,会导致模型中水工建筑物或块体受到的浮力、压力、波浪力等比用海水时小,并使模型中水工建筑物或块体的稳定性相似受到影响。从工程角度考虑,这种影响是偏于危险的。文中基于重力相似准则,推导了考虑原型和模型水密度差异的相似关系。海水压力及波浪力可采用新的相似关系,对于可以控制密度的水工建筑物或人工块体,通过减小密度的办法减小质量,保证其运动相似。对于原型块石,为满足运动相似,可直接减小其质量,体积也相应减小。利用本文修正方法,将使波浪模型试验数据更接近真实情况,研究成果更科学、合理。     

惠州某海堤结构优化研究

本文以惠州某填海项目为研究背景,以项目海堤为研究对象.海堤后方为化工园区,其等级要求较高.根据规范公式计算,得到海堤顶高程理论值及护面块体、垫层、护底块石稳定重量.由于该地区地形较为复杂,局部位置波浪反射与叠加情况较为严重,部分位置存在波能集中现象.为检验海堤结构在实际环境中的稳定性及越浪量,需对其进行物理模型试验,并...