港口工程允许越浪量标准分析研究

允许越浪量标准是影响港口工程水工建筑物设计和使用的重要因素之一,国家现行港口工程规范未明确规定允许越浪量标准。综述了日、美、英、荷兰、国家水利部和部分地方行业有关规范对允许越浪量标准的规定,并收集和整理了国内外有关工程实例和研究成果。在此基础上,探讨性地提出了港口工程的允许越浪量标准,为工程应用和有关规范编制提供参考。     

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。     

浙江省海塘塘顶高程的确定

介绍了浙江省海塘塘顶高程确定时所涉及的波浪爬高，越浪量等的计量，同时分析了1997年后浙江省海塘塘顶高程确定的方法，由已建海塘的塘顶高程分析可见，在背水坡和塘顶有保护措施的情况下，采用允许最大越波流量来控制海塘塘顶高程，可适当降低塘身高度。     

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.     

一种越浪式波能发电装置越浪量和波压力的试验研究

越浪式发电装置具有结构稳定、可靠性高等优点。在前人的研究基础上,对越浪式波能发电装置的模型进行了优化设计,通过模型实验研究了该波能发电装置在不同波况、不同干舷高度下对波能的俘获能力以及结构的受力情况。对越浪量的试验结果进行了无量纲分析,分别得出了越浪式模型装置的越浪量关于干舷高度和波高的指数函数拟合曲线,总结了两者对越浪量影响的普遍规律。通过对规则波和不规则波波浪作用下装置受力结果的归纳总结,探讨了波能装置波压力和浮托力变化的一般规律。本研究可为越浪式波能发电装置的研究提供参考依据,为波浪能的利用提供一定的参考价值。     

岛礁环境波浪传播、雍水及越浪量2D模型试验研究

岛礁与大陆沿海地区的不同之处在于,它们与深水相邻,暴露于非常大的台风波浪中,并且大多数包括边缘珊瑚礁,地形变化急剧,水深由几十甚至上百米突变到1～2 m。外海波浪在礁盘边缘处发生破碎,并沿着礁盘行进,波浪形态发生重大变化,传至岛礁上的浪涌和波浪产生非线性作用,且礁坪上地形复杂,难于建立数值水槽进行研究。国内现有的海岸工程设计规范主要是针对大陆海岸,但没有针对地形复杂且水深急剧变化的深水岛礁的相关条文,而这对于确定岛礁上护岸高程、护岸距离礁盘边缘的距离等非常重要。本研究旨在研究岛礁环境中,外海波浪传递至礁盘上沿程的水动力数据,并测量距礁盘边缘400 m处的护岸越浪量,为岛礁上水工建筑物设计与应急管理提供设计参考依据。     

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。     

不同掩护程度弧形胸墙波压力及越浪量试验研究

为了明确斜坡堤弧形胸墙越浪量及波压力的变化规律,采用波浪水槽试验测量了弧形胸墙的越浪量和波压力。试验从斜坡堤弧形胸墙前的掩护程度等因素入手对弧形胸墙的返浪效果及波压力进行初步研究,得出不同掩护程度弧形胸墙的越浪量及波压力,发现掩护程度越好,弧形胸墙所受波压力越小;半掩护情况下越浪量最小,为实际工程设计提供了依据。     

碟形越浪式波能发电装置越浪性能的试验研究

碟形越浪式波能发电装置是1种新型的波能发电装置,本文对其几何形状及尺寸进行了初始设计。通过对装置越浪性能的物理模型试验研究,揭示了装置越浪量与入射波要素的变化关系,得到了不同干舷高度在各入射波要素下装置的波能俘获能力。     

扭王字块体斜坡堤越浪量的数值研究

鉴于《港口与航道水文规范》(JTS145—2015)中缺少扭王字块体斜坡堤越浪量的计算方法,因此开展相关的试验研究对规范发展和工程设计具有重要意义。在基于FLUENT软件的数值模型中,通常采用多孔介质区中的系数C来模拟斜坡上扭王字块体的消浪作用,而确定每种工况系数C的取值是实现数值模拟斜坡堤越浪量的关键。借助物模试验率定出所有工况的系数C,通过单一变量分析,发现C值随波陡、相对水深、相对坡肩宽度及相对块体尺寸的增大而增大,随相对堤顶超高及相对胸墙高度的增大而减小,综合以上影响因素,得出不同坡度下系数C的计算关系式。研究成果不仅丰富了规范内容,还为相关的工程设计提供了参考。     

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。     

斜坡堤波浪爬高和越浪数值模拟

基于FLUENT软件,采用k-ε湍流模型和VOF方法追踪自由表面,由连续性方程和动量方程推导出源函数,根据数值水槽各个区段的功能设置,借助其UDF二次开发功能,实现无反射的源造波,在验证水槽两端消波有效性的基础上,数值模拟规则波在不可渗透斜坡堤上的波浪爬高和越浪。通过与物模试验研究成果相对比,表明建立的数值水槽具有高效性和较高精度,可供实际工程参考应用。     

基于格子Boltzmann方法的斜坡堤越浪数值模拟研究

准确确定越浪量对于斜坡堤设计有重要意义。利用格子Boltzmann方法(LBM),并采用主动吸收式速度入口造波、出流边界消波、VOF方法追踪自由表面以及静态Smagorinsky模型模拟紊流运动,建立二维数值波浪水槽,对光滑斜坡堤上规则波与不规则波越浪进行数值模拟。模拟结果与试验值及其他数值模型结果比较表明,二维LBM数值波浪水槽具有模拟斜坡堤越浪的能力,但对于破碎较为剧烈的越浪过程模拟,该模型还存在一定的不足,未来可从提高自由表面模型精度等方面进一步改善其性能。     

低滩上海提护面结构的稳定性试验

回顾了岱山栲门大坝1974年建成以来的运行情况,通过对该大坝破坏原因的分析以及大坝断面形式试验的研究,探讨了在风浪、涌浪作用下大坝的不同护面结构的稳定性.面对此类水深浪高且周期大的水文条件,大坝宜按允许部分越浪来设计,并采用三面保护以及防止坝脚淘刷的防浪冲刷措施,这对低滩上建筑海堤具有一定的参考意义.     

Derivation of unified wave overtopping formulas for seawalls with smooth,impermeable surfaces based on selected CLASH datasets

A set of unified formulas for prediction of the mean rate of wave overtopping at coastal structures with smooth, impermeable surfaces have been derived through the analysis of the selected CLASH datasets. The mean wave overtopping rate is expressed as the function of the significant wave height at the structural toe and the relative freeboard. The formulas are applicable for both vertical walls and inclined seawalls with smooth transition between them. The formulas are simple but cover the full range of water depth from the shoreline to deep water. The effects of the toe depth and the seabed slope on wave overtopping rate are duly incorporated in the formulas. Prediction performance of the new formulas is better than the EurOtop formulas for both vertical walls and inclined seawalls.     

斜向和多向不规则波在斜坡堤上的平均越浪量的试验研究

通过三维物理模型试验研究了在斜坡堤上斜向和多向不规则波在非破碎条件下的平均越浪量与波浪参数及堤参数的关系.着重考察了波浪以小角度(0°~30°)斜向入射时平均越浪量的变化情况,肯定了多向波的越浪量在这一范围内有所谓“小角度斜向增加”的现象,但否定了单向波也具有这一现象.在考察波浪的方向分布影响时发现波浪斜向入射时多向波的越浪量往往要比单向波的大.比较了已有的相关研究成果,给出了适用于混凝土护面和扭工字块体护面斜坡堤上斜向和多向不规则波的平均越浪量的估算公式.     

斜坡上波浪破碎与越浪非静压数值模拟

为合理确定防浪建筑物的越浪量,基于含非静水压力梯度项的非线性浅水方程建立了近岸波浪越浪数值模型。通过采用域内造波、消波并结合波前静压假定的破碎模型,模拟了规则波和不规则波在斜坡上的波浪传播变形,并在此基础上进行了越浪量数值计算。数值计算结果与物理模型实验结果表明,非静压模型可合理地描述波浪破碎点位置、破碎后的波高、增减水以及斜坡上的堤后越浪量。数值模型具有较高的计算精度和计算效率,可为实际工程防浪建筑物越浪以及堤顶高程的设计提供一种新的数值研究手段。     

Numerical study of combined overflow and wave overtopping over a smooth impermeable seawall

A numerical wave flume is used to investigate the discharge characteristics of combined overflow and wave overtopping of impermeable seawalls. The numerical procedure computes solutions to the Reynolds-averaged Navier–Stokes equations and includes the generation of an irregular train of waves, the simulation of wave breaking and interaction with a sloping, impermeable wall. The numerical model is first tested against published experimental observations, approximate analytical solutions and empirical design formulae for the cases of pure overflow and pure overtopping. A sequence of numerical experiments simulating combined overflow and overtopping are described. The results are used to determine empirical discharge formulae of the form used in current practice.