深槽水域垂向二维水沙运动数值模拟

采用网格堵塞技术实现实际地形的模拟,采用有限体积法离散方程,采用SIMPLER算法求解耦合的速度场和压力场,并建立了沿宽度积分的垂向二维水流泥沙数学模型。将计算结果和试验资料进行对比,结果吻合良好。     

高低潮位扩展至逐时潮位的插值方法比较

对我国近岸不同潮汐类型的高、低潮潮位数据,采用线性插值、Hermit插值、三次样条插值和三角函数插值等4种插值方法扩展到逐时数据,以潮汐表逐时数据做验证。从逐时数据误差分析、调和参数分析和工程水位(包括设计水位和乘潮水位)等角度对比各种插值方法的误差。结果表明,对于逐时数据误差,在北部湾的全日潮海区,各方法的误差均较大,而在其他海域Hermit插值方法最优,三角函数插值方法略差;对于调和参数和工程水位,Hermit插值和三角函数插值优于其他方法。     

大范围波浪传播数学模型

南黄海辐射沙脊群海域范围广阔、海底地形变化剧烈。在传统缓坡方程基础上建立的波浪传播数学模型难以计算该海域的波浪场。为了解决此问题,文章在洪广文推导的缓坡方程推广形式的基础上,改进了数值计算方法,建立了大范围波浪传播数学模型。运用波数矢无旋性方程,将缓坡方程转化为波作用守恒方程和光程函数方程,从而消除了波长对计算步长的限制。运用硬盘同步记录法,把求解时所需要的内存用量转化为硬盘用量,从而可以运用高分辨率网格计算大范围海域。在南黄海辐射沙脊群的应用表明,该模型适用于大范围、复杂水下地形的波浪场计算。     

波浪作用下人工沙滩剖面横向输沙试验研究

随着在滩涂之上建设人工沙滩的举措逐渐增多,人工沙滩剖面横向输沙研究有非常重要的现实意义。在与海岸动力相互适应的原岸滩上建造人工沙滩是较为复杂的问题,并且实际工程中的人工沙滩还受到工程措施的影响,剖面形态较难预测。在原海滩上建造人工沙滩较复杂,它适应了海岸的力量;实际工程中的新滩受工程测量的影响,因此其剖面形状难以预测。针对这个问题,采用物理模型试验的方法,针对受挡沙坝及护岸限制的人工沙滩剖面在不同水位及波浪条件下的形态变化进行试验研究,并应用工程中常用的平衡剖面模型对相对稳定的剖面进行计算比较,得出了形成稳定的剖面形态所需要的条件。试验结果验证了初始岸滩坡度1∶15的适用性,得出了当波浪受结构物影响较小时可以形成均衡沙滩剖面的结论。     

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。     

潜堤掩护港域波浪传播数值模拟

采用基于Boussinesq方程的平面二维波浪数学模型,将潜堤作为动边界处理,对潜堤掩护港域的波浪传播变形进行数值模拟研究。首先,采用Ohyama等的潜堤试验数据,就数学模型对人工潜堤上波浪传播变形问题的适用性进行验证探讨;其次,针对某渔港外部潜堤防护工程,采用数学模型进行波浪场推算,分析潜堤的消浪过程,同时将模拟得出的波浪透射系数与国内外经验公式计算值进行对比,结果表明该数值模拟方法是有效的。     

矩形方箱浮式防波堤消浪性能研究

通过物理模型试验,探讨矩形方箱锚链锚泊浮式防波堤在规则波作用时,透射系数随浮箱宽度、吃水深度、锚链初始张力等因素的变化规律。研究结果表明:增大浮箱的宽度和吃水深度,可以减小透射系数;增加锚链的初始张力,可以限制浮箱运动,减小透射系数。     

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。     

桩基透空堤上部结构形式对防浪特性影响

在考虑堤顶越浪的情况下,对典型的设有挡浪墙和挡浪板的桩基透空式防波堤进行防浪特性研究。分析不同结构形式对堤后波高及其变化规律的影响;通过测量上部结构所受波浪力,对比防浪墙结构形式对结构受力的影响;并就结构形式对堤后波高和结构受力的影响关系进行研究。结果表明:合理的上部结构设计,可以在满足防浪要求的同时有效减少结构所受波浪力。     

BW模型在掩护水域内波浪计算中的应用

采用MIKE21-BW模型分别对平底地形下单突堤的波浪绕射以及实际地形下某港港内波浪场进行模拟及验证,将模拟结果与规范中的计算图解及物模试验结果进行对比分析,吻合良好。同时研究发现,由于该模型数值格式的限制,在波浪斜向入射的情况下,模型的计算结果存在较为明显的误差,而经过地形逆向旋转处理,将波浪入射方向调整为正向入射的方法可以较好地改善模型的计算结果。另外,在某港实际地形下的波浪模拟中,还探讨了谱峰因子γ的变化对该港港内波浪场的影响。