较陡坡试验平均沿岸流速度分布拟合

平均沿岸流分布对海岸流量和泥沙输移有重要影响。为了更深刻地研究平均沿岸流的分布特征,尤其是较陡坡条件下不同于缓坡情况下的分布特征,在1∶40较陡坡度平均沿岸流试验的基础上,探寻不同于Allen分布、适合较陡坡情况下的平均沿岸流分布拟合曲线。结果表明,通过自定义分段函数和约束条件可以较好地拟合较陡坡情况下的平均沿岸流海岸一侧呈上凸趋势的分布特征。     

淤泥质海岸波生沿岸流特性研究

淤泥质海岸波生流数值模拟缺乏有效验证数据和手段。为此,提出一种模型相互比对的验证方法,基于两种模型平台,引入三维波生流理论,经验证后开展地形坡度及波浪要素对于波生沿岸流的影响研究。研究结果表明:所建议的模型相互比对验证方法,可以有效弥补淤泥质海岸波生流实测资料匮乏的不足;淤泥质海岸波生沿岸流流速相对较小,但仍可达到潮流量级。随着岸滩坡度趋缓,波生流范围逐渐扩展,沿岸流流速相应变小;随着入射波高的增加,波生沿岸流的强度和影响范围逐渐增大;当波浪入射角度为45°时,波生沿岸流流速最大。     

坡度对波浪统计特征的影响

为了明确坡度对不同波浪统计特征的影响,利用数值模型对波浪在不同坡度斜坡上的传播进行模拟,分析波浪的非线性参数和波高分布等,比较不同坡度下波浪的传播特性。结果表明,在相同条件下,随着波浪在斜坡地形上传播,波高会随着水深的变浅逐渐增大;坡度对于波浪的波高分布具有较大影响,当坡度较大时,波浪传播至斜坡较浅水深时的波高分布接近瑞利分布,当坡度逐渐减小时,相同波高的发生概率逐渐减小;而Ursell参数则不会随着坡度的变化有明显的变化。     

波浪作用下陡坡和缓坡地形对护岸工程的影响

波浪是护岸工程设计的主要动力因素,实际工程建设中,港区内航道、港池的开挖形成陡峭边坡,会使作用在护岸上的波浪形态发生显著变化,从而对护岸结构产生不同影响。为探寻不同波浪形态下护岸越浪量及波压力等变化规律,通过波浪水槽断面试验,测量了斜坡式护岸堤前波高、胸墙越浪量和波压力,研究陡坡和缓坡地形对护岸的影响。结果表明,护岸前存在陡坡和缓坡地形时,波浪对护岸的作用有明显差别。在陡坡段护岸,波浪主要在护岸中部破碎;缓坡段护岸,波浪主要在护岸上部破碎。相对而言,陡坡段护岸的堤前波高较小,越浪量较少,胸墙水平力变大,浮托力变小。由于反浪弧的影响,胸墙水平力试验值远大于规范计算值,浮托力与规范值较为接近。     

基于缓坡方程在岛礁地形上波浪破碎的模拟研究

波浪从深海传至近岸岛礁时,一般需要经过落差较大的礁坪边缘,水深急剧变化,导致波浪在传播过程中发生破碎,因此准确模拟波浪的破碎过程以及破碎后的波高大小,对于岛礁海岸工程建设具有重要的意义。缓坡方程是描述近岸波浪传播变形较好的数值模型之一,文章在采用自适应有限元求解缓坡方程所建立的数值计算模型的基础上,引入描述波浪破碎的模型,建立可以描述波浪破碎影响的近岸波浪数值模型。基于二维岛礁地形上的波浪实验,比较分析了4种不同的波浪破碎能量损失因子,给出了适合于岛礁地形条件下波浪传播破碎模拟的模型。     

砂质海滩不透空丁坝特性研究

丁坝是整治海岸侵蚀的主要结构物之一。如何在特定的水动力条件和泥沙条件下建设具有岸线防护功能的丁坝,对整治海岸侵蚀具有重大意义。用数值方法研究丁坝建设后近岸的波浪、水流及泥沙运动,从近坝泥沙输沙率及近坝水流的变化分析探讨丁坝长度与角度的选取,得出不同沙滩坡度、波高、波向下沿坝裂流情况和近坝泥沙运动情况,并给出丁坝长度与角度的选取建议。     

非缓坡非均匀流场中多向不规则波传播数学模型的建立

根据线性波动的叠加原理和波浪方向谱理论,在文献[1]的非缓坡非均匀流场的规则波基本方程的基础上,推导出了非缓坡非均匀流场中的多向不规则波传播变形的偏微分方程,并使用有限差分方法建立了数学模型。该模型避开了求解波动势函数的困难,直接求解波动能量的空间分布,可采用简单的有限差分数值方法求解,对空间步长没有限制,适合非缓坡复杂地形及存在流场的情况下大面积波浪场(波高和波向)的计算。     

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。     

基于Delft3D的离岸堤附近波浪与波生流数值模拟

基于Delft3D三维波流耦合模型,模拟了仅波浪作用下出水离岸堤附近的波浪与波生流,与物模试验资料进行了对比,结果表明,Delft3D波流耦合模型能较好模拟波浪在近岸区域的浅水变形、折射、绕射、破碎等物理现象,波高、波生流沿断面的分布与试验结果吻合良好,验证了该模型在波浪传播变形、波生流模拟的可靠性;研究了不同入射角度与不同波高时离岸堤附近波生流的形态,研究表明入射角度增大,沿岸流也随之增大,离岸堤后方环流逐渐向波浪入射方向的下游移动,不同的入射波高条件下,离岸堤附近流态并没有太大变化,波高增大主要引起流速增大。     

不规则波在斜坡地形破碎区波高分布的数值试验研究

在近岸浅水波浪分布的研究中,格鲁霍夫斯基给出适用于深水波至破碎波的整个浅水域(相对水深η>2)的波高经验分布公式,但该式在波浪发生破碎后的适用性研究欠缺。基于FLOW-3D软件对深水不规则波传播到斜坡地形上波浪发生破碎进行模拟,验证波高沿程分布与试验值的一致性,并模拟在130斜坡地形条件下波浪从有限水深传播到近岸破碎区的沿程波高分布变化。结果表明,在该坡度相对水深η<2.75情况下,格鲁霍夫斯基经验分布公式出现较大误差,不再适用;破碎区各累积率波高与平均波高的比值随相对水深变小呈递减趋势,经验公式值与之相比,总体上呈现出大波偏大、小波偏小的情况。     

潜堤对平均沿岸流及沿岸流不稳定的影响

潜堤是防止海岸侵蚀的常用护岸建筑物,准确的掌握潜堤前后水动力特性十分必要.本文以斜坡上梯形潜堤为研究对象,基于港池沿岸流实验,通过变换潜堤的位置来分析潜堤对平均沿岸流的影响,通过增加潜堤来观察其对沿岸流不稳定波动频率的影响.结果表明,潜堤离岸越近,垂直岸方向的沿岸流分布有向岸偏移的趋势,同时,会使得沿岸方向上游流速增加越大,使总的沿岸方向的流速分布更均匀;增加潜堤会使沿岸流不稳定某些频率的波动明显加强,同时也会使沿岸流不稳定波动出现新的高频部分.     

波、流共存时的床面剪切力

利用边界层理论 ,导出了波、流共存时的床面剪切力 ,得出综合摩阻系数、综合速度和综合摩阻速度计算公式     

引江济淮工程巢湖水域风浪特性研究

根据巢湖湖区附近波浪及气象资料,采用经现场观测资料验证的考虑风能输入和底摩阻影响的非线性抛物型缓坡方程波浪数学模型对巢湖水域风浪特性进行研究,所建立的数学模型可较好地预测巢湖水域的波浪场及波高分布情况。结合湖区地形及平面布置,进行全方向的波浪数值模拟计算,得出湖区波浪场分布情况,为相关工程设计提供参考。     

橡胶阻滑板与抛石基床摩擦系数统计特性与影响因素

长江口工程北导堤NⅡB标段采用在半圆形沉箱底板设置橡胶阻滑板的方法提高沉箱与抛石基床之间摩擦系数,作为抗地基土动力软化的工程措施。利用该项目试验数据,分析橡胶阻滑板与抛石基床的摩擦系数的统计特性与影响因素。分析结果表明,同一基床应力下摩擦系数试验值的概率分布接近于正态分布,摩擦系数的总体平均变化趋势随基床应力的增加略有降低,但全部试验数据的统计假设检验不支持这一观点,摩擦系数随基床应力的变化规律需要进一步研究。     

江苏LNG项目桥墩周围冲刷的试验研究

以现场天然沙为试验床质,利用系列比尺模型,采用不规则波与潮流共同作用的方式,对江苏LNG接卸站陆连岛栈桥桩基周围的冲刷情况,进行了试验研究。系列比尺包括1∶10,1∶20和1∶40,试验组合包括正常组合及大浪组合。在正常波、流作用下,桥墩桩基周围最大冲刷深度为5.10 m;在正常波流并遇50 a一遇波浪共同作用下,累积冲刷深度为5.60 m。     

波浪作用下沙纹床面形态及底摩阻系数研究

波浪作用形成的沙纹在近海区域普遍存在,准确预测沙纹床面形态并计算对应的底摩阻系数是研究近岸波浪变形、泥沙输运及岸滩演变的基础。利用国外公开发表的室内试验和现场观测数据对已有计算沙纹形态的典型公式进行分析评价。考虑床面形态与水流条件的互相适应,提出新的平衡状态下沙纹长度、高度及波陡计算公式;引入临界Shields参数判别函数来考虑底床泥沙运动状态对沙纹形态的影响;通过理论推导得到波浪摩阻系数计算公式,并利用沙纹形态计算公式改进粗糙高度的计算方法。结果表明,提出的沙纹形态计算公式能够较好地刻画不同底沙运动状态下沙纹床面几何特征,临界Shields参数对于沙纹形态的计算具有重要影响;新得到的沙纹长度和高度公式可以有效地应用于波浪摩阻系数计算。     

存在底部起伏影响的近壁面处双层多孔栅栏陷波研究（英文）

Trapping of oblique surface gravity waves by dual porous barriers near a wall is studied in the presence of step type varying bottom bed that is connected on both sides by water of uniform depths. The porous barriers are assumed to be fixed at a certain distance in front of a vertical rigid wall. Using linear water wave theory and Darcy's law for flow past porous structure, the physical problem is converted into a boundary value problem. Using eigenfunction expansion in the uniform bottom bed region and modified mild-slope equation in the varying bottom bed region, the mathematical problem is handled for solution. Moreover, certain jump conditions are used to account for mass conservation at slope discontinuities in the bottom bed profile. To understand the effect of dual porous barriers in creating tranquility zone and minimum load on the sea wall, reflection coefficient, wave forces acting on the barrier and the wall, and surface wave elevation are computed and analyzed for different values of depth ratio, porous-effect parameter, incident wave angle, gap between the barriers and wall and slope length of undulated bottom. The study reveals that with moderate porosity and suitable gap between barriers and sea wall, using dual barriers an effective wave trapping system can be developed which will exert less wave force on the barriers and the rigid wall. The proposed wave trapping system is likely to be of immense help for protecting various facilities/infrastructures in coastal environment.     

长江口海域波浪场模拟研究

采用MIKE21 SW波浪谱模型对长江口海域在凤凰台风期间的波浪场进行了模拟计算,考虑了水位和流速的影响,模拟结果和实测吻合较好,能够反映长江口海域的波浪分布。结果显示出水位对波高的影响是比较明显的,高水位条件下深水航道两侧和坝田区波高达到1 m以上,为泥沙的再悬浮提供了动力。