双层直立圆弧型防波堤上绕射波浪力的解析计算

基于微幅波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了双层直立圆弧型透空防波堤的波浪绕射解析解,从而将已有的比例边界有限元法拓展为解析算法,并据此对外层与内层防波堤所受波浪载荷进行了解析计算。计算结果表明:应用本文方法对直立透空圆环柱的绕射波浪载荷进行验证计算,所得结果与现有的解析解完全吻合,说明方法可靠。双层堤较单层堤能更有效地减弱波浪作用。波浪的入射角度和特征参数、防波堤张角与半径、防波堤透空系数以及水深等因素的相对变化对双层堤的波浪作用均存在一定影响。     

减少航道外波浪集聚对策研究

进港航道开挖引起波能重新分布 ,导致航道外近区域波能聚集 ,波高增大 ,从而影响防波堤稳定及港内泊稳条件。文章介绍了 Boussinesq方程的推导过程和发展过程 ,基于深水和缓变地形的色散关系 ,建立了波浪数学模型。该模型可用于研究深水和浅水地区波浪的浅水变形、折射、绕射和反射。并提出了减少波能聚集、降低堤前波高的多种措施。结合大窑湾港实际工程 ,经过多方面的数物模比选 ,利用数学模型优化出一种可行的喇叭口航道开挖方案并付诸实施 ,降低了防波堤的堤前波高 ,满足了预期的设计要求。     

潜堤研究中的几个问题

本文综述现有国内外一些潜堤方面的研究成果,对潜堤设计中的几个问题,如合理的断面型式;合理的堤顶相对标高α/H(α——潜堤堤顶水深,H——潜堤堤前原始波高);消波性能(即波高传递率)n=H_1/H(H_1——潜堤堤后波高,)及潜堤块体稳定重量 W_z 等进行了分析比较并对上述几个问题进行了探讨。     

V形防波堤与圆弧型防波堤之浅水波绕射作用的比较

应用椭圆余弦波的绕射理论，推导了V形防波堤的浅水波浪绕射解析解，从而对现有的Airy微幅波理论进行了有效拓展。据此理论对V形防波堤的浅水波绕射作用进行了解析计算，并与几何形状相近的圆弧型防波堤结果加以了对比。结果表明：椭圆余弦波理论计算的V形防波堤最大波浪力和最大绕射波面明显大于微幅波理论的对应值。本方法适用于张角180°的有限长直立薄壁防波堤的浅水波绕射作用计算，从而将无限长直立薄壁堤的反射波理论加以有效拓展。张角同为120°的V形堤与圆弧堤的堤后防浪效果相近，而180°圆弧堤的堤后防浪效果优于张角90°的V形堤。     

中咀湾避风港工程波浪分析及其应用

中咀湾是一个天然的避风良港,一般情况下外海波浪影响很小,主要受局部风场产生的局部风浪影响。本文采用曹宏生在Massel的扩展缓坡方程基础上推导出来的考虑陡变地形和能量耗散效应的缓坡方程为控制方程,结合固边界的反射边界条件,构成波浪传播变形的联合折射、绕射和反射的数学模型。文中将此方法运用在中国台州市大陈岛中咀湾避风港中,用波浪数学模型计算极端高水位和设计高水位时3种波况分别在3组重现期时工程海域的波浪要素,提供防波堤的堤前波高,并分析比较此处实心式和透空式防波堤的防浪性能。     

对巴勒莫港防波堤破坏原因的讨论

1973年巴勒莫港防波堤的破坏事故引起了世界各国的重视,并对破坏原因进行了许多分析,这对汲取经验教训是重要的。这里阐述一下作者的几点看法,以期引起讨论。(1)由该港外侧防波堤的标准断面可知,堤前水深 d=36米,直墙前水深 d_1=10米,因此无论按永井的分类或是按我国港口工程技术规范海港水文篇的规定均属于高基床,按破坏当时的气象条件分析,波高值 H_(1/10)=7.5米,H_(1%)=8.9米,波周期     

斜坡式防波堤设计波高的分析

首先应确定海区的最大波高H_(max),按经验累积频率H_(max)=H_0.2％～H_0.5％或者采用H_(max)=(1.61～1.76)H_1/3。根据斜坡堤护面块体的吸波系数K_a确定斜坡堤的设计波高H_D=H_1/10=K_aH_(max)。根据浅水区波高易于破碎,可以按波高周期的联合分布求出波能量的最优比值E_r,进行摸拟试验或数值计算作斜坡堤设计的依据。     

多向随机波浪反射的试验研究

试验研究了多向随机波浪在直立式防波堤和斜坡式防波堤前的反射情况。在试验中，改变波浪要素(波陡、周期)、波浪入射角度(正向、斜向)和方向分布以及防波堤的坡度，以充分研究这些因素对波浪反射的影响。遗传算法用来分析多向随机波从建筑物的反射。试验结果表明，直立堤的反射系数基本上不随入射波浪方向变化，斜坡堤的反射系数随波浪峰频的增大和堤坡的变缓而减小，且随波浪方向有一定变化。还探讨了多向随机波浪在斜坡式防波堤上的反射面位置问题。     

双浮箱式浮式防波堤消浪性能试验研究

浮式防波堤在港口海岸工程、近海工程、海洋工程和水产养殖等诸多领域有广阔的应用前景。与单浮箱式浮式防波堤相比,多浮箱式浮式防波堤可提高其消浪性能。对双浮箱式浮式防波堤进行了二维波浪物理模型试验,分析了浮箱宽度、前后浮箱连接方式、前后浮箱间距以及浮箱入水深度等因素对浮式防波堤消浪性能的影响。研究结果表明:对于单浮箱式浮式防波堤,试验范围内浮箱宽度增大一倍后消浪效果改善并不相对明显;前后浮箱刚性连接的双浮箱式浮堤的波浪透射系数均小于前后浮箱自由的双浮箱式浮堤和相同浮箱宽度的单浮箱式浮堤,浮堤消浪性能提高;由于前后浮箱相对间距太大时前后浮箱的相互作用减弱,浮堤的波浪反射系数变小,而不同前后浮箱相对间距的波能损耗系数整体上差别较小,双浮箱式浮堤的波浪透射系数整体上随着前后浮箱相对间距D/2B的增大先减小然后变大,在相对间距D/2B为1.0~1.5时双浮箱式浮堤的波浪透射系数相比最小;不同波高和波浪周期下,浮堤的波浪透射系数均随着浮箱相对入水深度的增大而减小。     

淹没矩形防波堤透反射系数特性研究

采用解析方法研究了斜向入射波作用下淹没矩形防波堤的透反射系数特性.首先利用特征函数展开法导出了绕射势函数的分析解和透反射系数的计算公式,然后利用边界元方法验证了解析解,在此基础上利用解析解分析了若干工况下的防波堤透反射特性.计算结果表明,淹没矩形防波堤截面的宽度、高度和相对位置以及入射角的改变都不同程度影响反射系数和透射系数.在中等深度条件下,对于一定频率的波浪,位置和尺寸适当的淹没矩形堤可以反射大部分斜向入射波.研究结果对设计淹没的矩形防波堤具有重要的参考价值.     

单突堤后的波浪绕射

波浪绕射现象是确定港域掩护状况的主要因素,在设计港口防波堤工程时必须予以考虑,以便根据港口使用要求,选择最佳的外堤布置方案,确保船舶作业安全并节省工程投资。防波堤工程可有各种不同布局,其中最常见的一种为单突堤。其它如岛堤、双突堤,从计算堤内水域波况的观点着眼,在一定条件下其性质亦属于单突堤一类。因此,研究单突堤后的波浪绕射规律具有较普遍的实际意义。     

浮式防波堤性能理论计算

本文论述了在任意浪向微幅入射波作用下,浮式防波堤性能理论计算。在求解其绕射势和辐射势边值问题后,引入无穷远处波浪速度势渐近表达式,应用波浪能量守恒原理,分别计算出由浮式防波堤横荡、垂荡和横摇运动引起的堤后波和当其被固定时在入射波作用下在堤后所兴起的波浪。最后计算出表达浮式防波堤防波效果的,以堤后波幅值与入射波幅值之比所定义的堤后波系数G_T。 本文对二个计算实例进行了理论计算,结果与试验相比吻合良好。     

涌浪作用下港内波况试验研究

基于秘鲁钱凯港的防波堤三维整体模型试验结果,研究了涌浪绕射、透射联合作用对港内波况的影响。分析了不同波向、不同谱峰周期的入射波条件下港内不同功能区的波况分布规律,并对比分析了具有不同周期的入射波对港内不同区域波高的影响,兼顾分析了波向的影响。结果表明,在涌浪作用下,受透射、绕射影响,不同入射波条件下港内比波高分布规律相关性较好,距离口门越近、入射波波长越长,港内比波高越大;入射波周期对港内波况影响的差异和对波向的敏感性因港内不同区域而不同;防波堤阻挡效果好的波向,其入射波对港内的影响较小;对于受防波堤掩护性较好的内侧泊位,应重点关注泊位处的低频波浪对系泊的影响。     

不规则波作用下垂直挡板式透空堤透浪系数试验研究

垂直挡板式透空堤作为一种新型的透空式防波堤结构,通过将挡浪板垂直设置于波能最集中的水体表层来消减波浪,透浪系数是其最关键的指标。通过物理模型试验,分析不规则波作用下入射波高、波周期、挡板相对入水深度、相对堤宽、相对挡板超高、相对面板超高等因素对垂直挡板式透空堤透浪系数的影响规律,并在Wiegel公式的基础上拟合了垂直挡板式透空堤透浪系数的计算公式。可作为今后类似透空式防波堤结构透浪系数的近似估算,具有一定的参考价值。     

不完全反射边界楔形堤和隅角堤波浪绕射理论解析解

本文给出具有部分反射边界、任意夹角的楔形堤和隅角堤非齐次第3类边值波浪绕射理论解析解.文中给出解析解的两种表达式--级数表达式和积分表达式、递推式以及便于定性物理分析和近似计算的渐近式.     

波浪周期对防波堤护面块体稳定性影响的试验分析

波浪对斜坡堤护面结构的冲刷破坏作用受诸多因素的影响,如波浪要素、水深条件、坡面角度、护面块体型式等。在进行某项有关斜坡堤护面块体的课题研究中发现,当防波堤断面结构确定后,护面人工块体的稳定性主要取决于波高及波周期的变化。在进行这方面内容设计计算中,通常波高的取值都能给予足够的重视,但波周期对护面块体稳定性的影响容易被忽视。本研究通过物理模型试验,针对波浪周期对斜坡堤护面块体稳定性的影响进行了总结分析,为防波堤设计提供参考。     

弧形防波堤波浪力试验研究

在圆筒形防波堤和V形防波堤的基础上,结合离岸堤后形成V形和半圆形连续出现的韵律海岸的地貌平面形态特点,提出一种前墙为连续的半圆筒形防波堤形式。通过在波浪水槽内进行规则波物理模型试验,探究这一新型防波堤的波压力分布规律及波高、周期、水深等因素对波压力的影响。将试验结果与海港水文公式和合田良实公式计算的理论值对比分析,给出了以合田良实公式的折减系数来拟合新型弧形防波堤波浪总水平力的计算公式。结果表明:新型弧形防波堤上的波压力随波高、周期的增大而增大,其水平波浪总力比同等尺度直墙少10%左右。     

矩形浮式防波堤的改进试验研究

本文在前一阶段几种浮式防波堤水力学特性试验研究的基础上,吸取国内外现有浮堤研制经验,又提出了几种经过改进的矩形浮式防波堤进行了规则波试验,测取了堤前与堤后波高,观测了浮堤的运动,并测取了浮堤的锚链力。试验比较了矩形浮堤前壁封口与开口,外部上设胸墙,下设挡浪板或瓦楞底板,浮堤内部用左右对称的边浮箱,该箱体采用矩形或尖劈形,试验还比较了不同于弦高度与吃水,使浮堤平放或前倾,浮堤采取错系或用立柱阻挡,分别研究了这些浮堤的水力特性,从中选出浮堤的最佳结构形式。     

涠洲岛海域风侯和波侯特征分析

根据涠洲海洋监测站多年风和波浪实时观测资料,分析得出:涠洲岛海域累年强风向为N和NNE,其平均风速分别为5.9 m/s和5.3 m/s;常风向为NNE和ENE,其频率分别为18.2%和12.4%;夏季(6—8月)月平均风速最大,春季(3—5月)月平均风速最小。涠洲岛海域累年强浪向为SSW,其波高(H_(1/10))平均值为0.8 m;常浪向为NNE、SSW、NE和ENE,其频率分别为16.5%、16.2%、14.4%和10.5%;夏季(6—8月)波高(H_(1/10))月平均值最大,其余季节月平均值稍小于夏季。采用Pearson-Ⅲ型分布曲线对4个方向角风速的年最大值和波高(H_(1/10))的年最大值进行重现期计算。结果表明:涠洲岛海域ENE向风速多年一遇值最大;涠洲岛海域SSW向波高(H_(1/10))多年一遇值最大。     

北部湾海区有效波高与最大波高的关系及最大设计波高

目前,各种海洋工程规范采用的有效波高H_(1/3)与最大波高H_(max)的关系各不相同,它们采用窄谱条件下的理论关系或经验关系。本文针对北部湾海区的实际波浪状况,利用测波资料计算了谱宽参数的分布规律,然后在宽谱的条件下分析并确定了最大波高H_(max)与有效波高H_(1/3)的关系随谱宽度参量ε与波个数N的变化规律,最后结合北部湾有效波高的长期分布计算出不同重现期约设计波高。