崇明海塘达标工程区域岸滩演变分析

为给崇明岛海塘达标工程提供泥沙运动及冲淤演变情况进行分析,本文利用2011～2017年的水深测量资料,采用数值分析技术研究了近年来长江口岸滩演变趋势。进一步结合数值模拟,采用ADCIRC潮流模型对长江口进行计算及验证,为岸滩演变分析提供水动力条件。建立以窦国仁公式为基础的泥沙数值模型,模拟工程区域内的岸滩冲淤演变情况,为海塘达标工程提供设计依据,并给出意见和建议。     

太湖水动力对悬浮泥沙作用的数值模拟*

湖泊中悬浮物浓度的影响因素主要是水动力条件,研究太湖水动力对水生植物的影响,有利于通过改善水动力条件来改善太湖水生态。采用三维水动力水生态数值模拟软件,建立太湖湖流模型和波浪模型,并经过模型验证;将验证好的湖流和波浪模型结果用于泥沙悬浮物模型的输入条件,计算不同湖流和波浪条件下的太湖冲淤变化和悬浮物浓度值,分析湖流和波浪对悬浮物浓度的影响。结果表明,太湖的水动力驱动作用力主要为风,风速越大,湖中水流和波浪越大,引起的悬浮泥沙浓度越大。利用数学模型可以很好地模拟太湖水流、波浪和泥沙三者之间的关系。     

海床冲淤模型中长周期动力代表数据输入的概化研究

海床冲淤变换属于长期行为,其海洋动力输入条件的概化处理是模型初始输入动力条件的一个关键问题。在本文中,利用波浪、潮流二维泥沙数学模型对长周期动力海床模型中代表数据输入的概化条件作了进一步的研究:采用比较代表条件与真实条件下多年实测平均海床冲淤强度近似以及把潮周期中具有平均意义的波浪过程概化要素叠加到潮流场中的方法分别对实际潮流、波浪数据进行概化处理的方法来模拟波流共同作用下的海床地形演变过程。并对黄河三角洲的胜利油田海区、岸线进行了验证计算。     

陆丰海洋基地码头工程防波堤平面布置

为保障泊稳条件、减轻工程对周边岸线的影响、合理降低工程投资,对陆丰海洋基地码头工程防波堤平面布置进行研究。结合波浪和潮流观测资料、遥感影像历史资料,运用波浪、潮流泥沙及岸滩演变数值模拟手段,分析陆丰海洋基地所在地水文特性,厘清不同防波堤平面布置方案下泊稳条件、波浪荷载、流场变化、泥沙运动及岸滩演变特点,探讨工程平面布置方案的优劣。经对比分析,考虑预留更多的扩建空间及分期建设的便利性,建议采用东北开口方案,暂不延长防波堤,并对受影响岸段辅以相应的岸滩整治措施。     

涌浪控制下的砂质海岸建港条件关键技术研究

本文主要基于长周期涌浪控制下砂质海岸的特征与建港特点,结合近年来承担的工程研究项目作为典型代表,根据当地海域季节性长周期涌浪长期作用的特点,分别对海岸波浪动力条件、岸滩演变规律及建港淤积问题进行了分析研究。得到了波浪防护决定港区口门朝向、破波带宽度决定防波堤规模以及泥沙冲淤强度决定港区口门位置等重要结论。     

复合筒型基础周围土体在波浪作用下的动力响应

利用OpenFOAM模拟数值波浪水槽,将复合筒型基础周围海床受到的波压力作为初始条件输入有限元软件ABAQUS,建立波浪作用下海床动力响应模型。数值模拟结果与实验结果及解析解吻合较好。运用此模型进行了复合筒型基础周围海床在行进波作用下动力响应研究和土体特性对波浪作用下海床动力响应的影响分析,结果表明,海床孔隙水压衰减速度随着海床渗透系数和弹性模量的增加而增大。     

海岸带植被三种生物性状变化对消浪效果的影响

海岸带植被在防浪护岸方面起着重要的作用,而植被的生物性状是影响其消浪效果的重要因素。基于二维水深的浅水模型Xbeach模型可以较好地模拟在海岸带植被的作用下波浪的动力变化情况。本文以Xbeach模型为基础,通过建立江苏沿海地区海岸带近似模型,模拟在与实地情况较为接近的波浪状态及地貌条件下植被的高度、直径和密度变化对植被消浪效率的影响,结果表明在一定范围内,植被消浪的效果分别随着相对高度升高、直径增大和密度增加而提高。     

规则波作用下刚性植被海岸准静态平衡剖面试验

海岸植被作为新兴的生态护岸方式受到广泛关注。针对水动力要素对岸滩演变的作用,进行波浪及水深条件对植被岸滩准静态平衡剖面的影响规律研究。采用物理模型试验的方法,通过定性和定量分析,得出不同波高、不同周期规则波对植被岸滩平衡剖面的影响规律,以及波陡与岸滩无量纲尺寸的幂函数关系式和不同水深条件下各无量纲指标的变化趋势。结果显示,波高对平衡剖面的影响规律较明显,波周期及水深的影响规律性相对较弱;波陡与岸滩无量纲尺寸相关性良好,相对淤积尺寸的拟合结果优于冲刷尺度,小波陡区域拟合结果优于大波陡区域。     

北戴河西海滩养护工程方案研究

近年北戴河西海滩侵蚀速度显著增大,亟需治理,治理工程计划采用人工养滩辅以硬体工程措施的方法.文章阐述了一个基于一线模型开发的岸线演变模型GENESIS,首先以水工模型实验的结果验证了GENESIS模型的可靠性.并研究了主要物理参数对岸线演变模拟结果的影响;再用GENESIS模型及配套的波浪模型STWAVE预测北戴河西海滩各种养护方案下工程后10年内的岸线演变情况,比较分析模拟结果并提出最佳养护效果方案.     

椒江口台州湾建港条件研究

通过现场实测的波浪、潮位、潮流、含沙量、底质等资料分析,岸滩演变分析、设计水位计算、外海设计波要素计算及波浪、潮流、泥沙数学模型计算,对椒江口台州湾的头门岛附近建设大型深水港口的水动力泥沙条件进行了研究论证。主要研究成果表明:(1)工程海区水深条件好,潮汐动力强,实测水体含沙量不大,泥沙来源少,底质条件好,岸滩长期处于基本稳定状态;(2)外海波浪较大,但在众多岛屿的掩护以及向岸水深变浅的影响下,工程区域的波浪相对外海明显减小;(3)头门岛大型港口建设对椒江口影响甚小。综上,头门岛附近具有良好的建港条件。     

航道水深对波浪传播影响的数值模拟研究

利用CGWAVE波浪数值模型探讨波浪入射角度不同时航道水深对波浪传播的影响,得出航道与两侧岸滩不同水深比条件下的波浪临界入射角。通过与物理模型试验的对比验证该数值模型的可信度,并将其应用于曹妃甸中心渔港一期工程项目中,本研究的相关成果可用于指导航道工程设计和建设。     

岛礁地形上二维波浪传播的数值模拟

波浪在岛礁地形上传播的重要特征之一是波浪的破碎,为了研究近岸岛礁地形下波浪传播特性,本文采用基于Boussinesq方程的FUNWAVE1.0模型,对于二维岛礁地形上波浪的传播过程进行了数值计算,通过数值计算结果与物模实验结果的对比分析,研究了数值计算模型中波浪破碎模拟参数的取值,研究结果可为实际工程波浪破碎过程的模拟分析提供参考。     

三亚新机场出运保障基地波浪场数值模拟研究

基于1949~2015年间影响南中国海的883个台风浪过程后报结果、以及南中国海1979~2015(共37年)逐年海浪后报结果,经统计分析,并经与已有研究关于工程周边水域极值波浪条件分析结果的比较,确定了三亚湾外海的深水波浪条件。然后基于波作用量守恒方程数值模拟模型SWAN,采用两重嵌套的计算方案,在考虑波浪折射、绕射、局部风能输入、海底摩阻、非线性波波相互作用以及波浪破碎的影响下,对不同方向和不同重现期的波浪由外海向工程区近岸的传播变形进行了数值计算。在此基础上,采用Boussinesq方程数值模拟模型Mike21BW模型,考虑波浪折射、绕射和反射的综合作用,对不同规划方案港域波浪的传播变形进行了数值计算。给出了工程规划结构前沿的设计波浪要素和港域的泊稳波要素,供设计部门参考使用。     

复杂地形条件下浮式栈桥运动响应的频域分析

为了研究复杂地形条件下浮式栈桥的运动响应,并探讨波浪圆频率及浪向角等因素对浮式栈桥运动响应的影响。论文利用势流理论及波浪绕射/辐射理论对浮式栈桥所处流场的速度势进行了分析,并对复杂海底地形条件下浮式栈桥的运动特性进行了水池试验和数值模拟研究。基于水动力计算软件AQWA,将复杂海底地形作为一个潜体置于海底,进而考虑其与上部浮体及波浪的水动力干扰,从而建立了海底地形-浮式栈桥-波浪水动力耦合计算模型,模拟计算了浮式栈桥在复杂地形条件下的运动响应,并通过水池试验对数值计算结果进行了验证。结果表明,耦合计算模型能够较为准确地预报复杂地形条件下浮式栈桥的运动响应;复杂海底地形条件下浮式栈桥各桥节的运动响应有较显著的差异,且桥节RAOs随浪向角的变化曲线与平坦海底地形条件下的RAOs曲线有一定差异;浅水环境下海底地形对浮式栈桥运动响应和波浪传播特性的影响不能忽视。     

用SWAN模型模拟近岸波破碎

用SWAN波浪模型模拟了波谱在近岸区的演化。在SWAN模型中用“文氏谱”作为输入谱进行数值造波,模拟了不规则波的破碎过程。通过与实验结果和其它波浪模型的计算结果的对比说明,利用“文氏谱”,SWAN模型能够正确地模拟近岸海域不规则波浪的破碎过程。     

波浪作用下海上风力发电装置基础海床的液化研究

基于FLOW软件建立三维数值波浪水池模型,模拟海上风力发电装置筒型基础周边的波浪场和海床表面的波压力,利用有限元软件ABAQUS建立筒型基础及周边海床的三维动力响应数值模型,研究不同波浪条件下筒型基础周边海床的动力响应和液化深度。研究结果表明：波浪作用下海上风电筒型基础迎浪侧的海床易发生液化,风力发电装置基础周围海床的液化深度随波高加大而增加,由于筒型基础的人土深度较大,筒内土体不发生液化。     

半封闭海湾内电厂建设水沙条件研究

文章通过现场实测的波浪、潮位、潮流、含沙量、底质等资料分析,岸滩演变分析以及沿岸输沙数值模拟和波浪、潮流、泥沙数学模型计算,对福建省莆田市兴化湾西侧海域建设某电厂的水动力泥沙条件进行了研究论证。主要研究成果表明:(1)工程位于兴化湾口石城南侧岬湾内,东南面临开敞海域,潮差大、湾内潮流较弱、水体含沙量低、泥沙来源有限。(2)工程海域海床长期处于稳定状态,且沿岸输沙微弱。(3)电厂取水口位于岬角南侧-7.5m等深线附近水域,取水明渠内泥沙淤积强度较小。综上,工程海域具有良好的建厂条件。     

基于人工补沙的海滩养护试验研究

近年来,新兴的海滩养护"软"防护方法凭借其更自然化的防侵蚀方式、环境友好程度高以及经济性合理等优势,在海岸防治和修复的工程实践中得到广泛应用。本文通过二维水槽动床试验,结合剖面识别的图像观测方法,对沙坝补沙以及滩肩补沙两种养护方案下的补沙初始剖面向平衡剖面转化的演变过程进行分析。试验发现,沙坝补沙可使外海波浪提前破碎,明显减轻了岸滩侵蚀,且在一定波浪条件下产生了向岸输沙,造成岸线前进;而滩肩补沙则为水下沙坝增长提供了足量侵蚀沙源,增强了岸滩抵御更大波浪的能力。     

基于BEM与VOF耦合模型的潜堤附近波浪变形研究*

BEM和VOF方法是目前模拟近岸波浪变形的2种有效方法。以这2种模型为基础构建了一个前域应用BEM、后域应用VOF方法的波浪数值计算耦合模型（BEM+VOF模型）,并应用该模型对波浪越过水下潜堤的波面变形过程进行研究。结果表明,计算值与实验值吻合良好,说明本文建立的波浪耦合模型可以很好地模拟波浪和结构物的相互作用。     

船艇水上搜救波浪补偿的数值计算方法研究

为提高水上搜救能力,实现各种海况下船体的稳定平衡,利用数值波浪水池模拟船艇在基于波浪补偿技术条件下实施现场搜救的可行性。基于CFD理论对船艇搜救模型的波浪补偿过程进行数值分析,计算出船艇搜救时保持稳定平衡的波浪补偿量。结果表明,波浪补偿的数值分析验证了该技术在恶劣天气条件下实现出艇搜救的可行性。