孤立波低顶海堤越浪的数值模拟研究

灾害性波浪是中国沿海地区最具破坏性的自然灾害之一。采用开源程序OpenFOAM中interFoam求解器,对低顶海堤（在风暴潮和海平面上升情况下所面临的不利工况）的孤立波越浪特性开展数值模拟研究。通过孤立波冲击海堤的基准算例,验证模型在模拟波浪爬升和越浪过程中大变形波面以及剧烈波浪力方面的精度。基于验证的数值模型,对孤立波在低顶海堤上的越浪特征以及防浪墙高度对越浪的影响开展参数化研究。结果表明堤顶超高减小导致更为剧烈的越浪。针对尚无低顶海堤孤立波越浪量经验公式的问题,提出新的适用于堤顶超高小或为0的孤立波越浪量经验公式。此外,研究发现增加防浪墙高度可有效减少越浪,但防浪墙所受的波浪力也增大。综合考虑防浪墙减少越浪以及自身所受波浪力,针对文中研究采用的海堤截面和波浪条件,建议无量纲防浪墙高度取为1.00。     

扭王字块体护面斜坡堤越浪量试验研究

针对现行规范中缺少扭王字块体护面斜坡堤越浪量的计算方法,考虑波陡、相对水深、相对堤顶超高、相对坡肩宽度、相对胸墙高度和相对块体尺寸等影响因素,通过波浪水槽物模试验,运用多元回归方法,给出了扭王字块体斜坡堤越浪量中护面结构影响系数和平均越浪量的计算公式。与试验值和其它计算公式进行了验证对比,结果基本吻合,具有一致性的规律。研究成果丰富了规范内容,对斜坡堤工程设计具有重要参考意义。     

浙江省软土地基海塘的防浪特点研究

根据海塘塘前的波浪条件和台灾后海塘损坏程度,迎潮面的抗浪结构采用砼贴面护面板、埋石砼重力墙和异形块体等,塘顶为砼护面。当海塘越浪量在0.05m3 (m·s)以下时,背坡面采用干砌块石,大于此越浪量的海塘,背水面采用浆砌或灌砌保护。以上护面结构的稳定性经水槽模型验证及台灾的考验。     

决口海堤洪水波传播模拟和分析研究I:方法和验证

选用水槽和港池物理模型方法以及已有的一些物理模型试验成果,结合SWASH模型,对孤立波在海堤斜坡上的爬高和越浪进行验证,确定合适的计算参数;计算和分析几种不同内坡形式的海堤堤顶决口,确定合适的海堤内坡边界条件。研究分析表明,验证后的SWASH模型可以用来进行海侧来波和陆域越堤波浪的联合计算,为决口海堤洪水波传播模拟和分析奠定了基础。     

决口海堤洪水波传播模拟和分析研究Ⅰ:方法和验证

选用水槽和港池物理模型方法以及已有的一些物理模型试验成果,结合SWASH模型,对孤立波在海堤斜坡上的爬高和越浪进行验证,确定合适的计算参数;计算和分析几种不同内坡形式的海堤堤顶决口,确定合适的海堤内坡边界条件。研究分析表明,验证后的SWASH模型可以用来进行海侧来波和陆域越堤波浪的联合计算,为决口海堤洪水波传播模拟和分析奠定了基础。     

岛屿地形下的核电厂护岸防洪设计研究

对国内第一个岛屿地形下核电厂的护岸防洪设计进行了研究,提出直立式护岸结构方案以满足核电厂防洪和避让毗邻海岛的要求。在波浪数值模拟计算结果基础上,开展了波浪整体物理模型试验、波浪局部整体物理模型试验和波浪断面物理模型试验,对护岸的越浪量和结构稳定性进行了优化验证。研究结果表明,岛屿地形下,波浪破碎和波能集中导致护岸堤身坡脚处波高增大,须加高挡浪墙和优化挡浪墙结构型式;在相同的越浪量标准下,采用直立堤结构相对斜坡堤结构对应的护岸挡浪墙的高程须明显加高;利用部分海岛地形斜坡高地作为厂区护岸一部分时,原状海岛地形斜坡高地处的波浪爬高效应明显,须加高邻近护岸挡浪墙的高程。     

直立式防波堤兼码头水工结构设计与试验研究

基于青岛崂山前海直立式防波堤兼码头工程的设计,通过规范计算值与断面物理模型试验数据的对比分析,合理确定断面尺度、堤顶高程和越浪量等重要设计参数。特别是通过多组试验的数据分析,对挡浪墙的外形尺度和护底宽度进行优化,采用通过增大护底块体重量的方式有效地减小护底长度,充分运用试验手段对于设计规范的护底相关规定做出了有益的探索和补充,为深水直立式防波堤的设计改进提供了借鉴。     

斜向和多向不规则波在斜坡堤上的单波越浪量的实验研究

通过三维物理模型实验对斜坡堤上斜向和多向不规则波的单波越浪量进行了研究.实验考察了入射方向为0°~45°的斜向波和方向分布宽度为0°~25°的多向波以及混凝土和扭工字块体两种护面形式.在混凝土护面堤上用Weibull分布函数拟合了单波越浪量的累积频率分布,在影响因素不同的条件下确定了分布函数中的系数和越浪比例,给出了计算单波越浪量的公式,同时对扭工字块体护面堤上大约100个波中最大的单波越浪量进行了估算.     

基于随机森林的复坡堤越浪量预测研究

针对复坡堤越浪量的计算问题,提出了采用随机森林算法预测越浪量的方法。首先,通过对欧洲CLASH数据集进行筛选,挑选出符合复坡堤越浪量预测的数据;其次,对数据做无量纲化处理,建立以随机森林为基础的复坡堤越浪量预测模型,并通过网格搜索(GridSearchCV)方法对模型进行调参以改善模型的性能;最后,利用决定系数R~2来评估模型的精度,并将随机森林模型与集成神经网络模型做了预测能力的对比,同时还给出了随机森林模型各个特征参数对预测精度的重要性。结果显示,随机森林模型的决定系数为92.7%,集成神经网络模型的决定系数为87.7%,表明随机森林模型对越浪量具有更强的学习和预测能力。通过对特征重要性的分析,墙顶高程对模型预测精度的影响最大,堤顶高程次之,堤脚宽度影响最小。     

长江口横沙东滩典型海堤越浪量现场和试验研究

越浪量是允许越浪海堤设计的重要参数。在对以往相关研究成果进行回顾和分析基础上,结合长江口横沙东滩促淤圈围五期工程现场波浪和越浪量实测资料,通过对横沙东滩典型断面型式进行整体和断面物理模型试验,研究结构各参数对越浪量的影响,进而提出适合长江口海堤的越浪量计算公式。公式计算结果与试验数据吻合良好,与Van der Meer公式相比具有较好的一致性。