植物消浪护岸模型实验研究

对于在堤岸上种树消浪这一新的护岸工程,根据实际波浪要素和现有实验设备条件确定出几何比尺,选取桧柏树枝作为防浪树的模型,筛选主要影响因素进行量纲分析,确定实验组次,对实验现象和数据作定性和定量的分析,得出防浪林应有相当的宽度,才能起到预期的防浪护岸效果,防浪林过窄,可能会引起“共振”现象,并且斜坡的消浪效果好于平坡,对实际工程可起参考作用。     

沿程非均匀分布植物区对海啸波消减的数值研究

为研究近岸植物的非均匀分布对海啸波的消减作用,采用非静压单相流模型计算了5种不同密度分布植物与孤立波的相互作用,分析不同密度分布植物对海啸的消波特性。结果表明在植物总株数相同时,具有不同分布密度植物的消波效果相近,透射波波高差小于3%、最大流速差小于5.4%,但是不同植物密度分布情况下植物区前的反射系数有所不同,反射系数最大差为80.2%。此外,所有分布的植物区对波高和流速的透射系数随着波高和植物区长度变化的趋势是一样的,在不同入射波高和植物区长度情况下5种分布均呈现出相似的沿程衰减机制。     

船行波对H-ADCP 影响分析研究

作为当今世界上最先进的测流仪器，水平式声学多普勒流速剖面仪（Horizontal Acoustic Doppler Current Profiler，H-ADCP） 因其精度高、速度快等突出优势在河流中的应用越来越广泛，但在航运业发达地区，由于受船行波的影响，很难得到稳定可靠的流速数据，阻碍了H-ADCP在平原河网地区的应用和推广。目前技术上很难做到完全消除船行波的影响，本文将H-ADCP应用在平原河网地区对流速进行测量，并分析了船行波对测量精度的影响。从H-ADCP设备选型、测量和安装方式、测量预处理、数据后处理等多方面入手，可以有效消减船行波对H-ADCP 的影响，从而提高测流精度。同时，通过实验测量断面一天内平均流速变化情况，得到受船行波影响后的流速波形，然后采用数据处理手段，验证了所提方法的可行性。     

珠江三角洲快速客船船行波模拟及其爬高研究

采用不规则波生波技术模拟珠江三角洲快速客船实测船行波,分别在波浪水槽和波浪水池中进行了船行波模拟试验研究。确定了不同波要素、不同入射角以及不同护岸坡比、平台宽窄、护面层结构等对船行波在斜坡护岸上的爬高影响,取得了船行波在斜坡式护岸上爬高的经验关系式。为珠江三角洲内河航道快速客船船行波作用下护坡的设计提供参考依据。     

超细长三体船耐波性试验研究

通过三体船模型耐波性试验,包括横摇试验,规则波中的迎浪试验,研究了侧体布置位置和舭龙骨对三体船横摇运动的影响以及在波浪中的纵摇和垂荡运动特点。     

红树林防护溃坝态海啸波冲击集装箱消能试验研究

近年来海啸灾害频繁发生,对海工建筑物造成巨大损失。在以往的海啸事件中,红树林对海啸具有一定的消减作用。基于溃坝原理生成海啸波,进而研究红树林对海啸波消减作用及红树林防护下的海啸冲击集装箱的变迁表征。对闸门处溃坝研究结果表明,溃坝过程包含突然下降、相对稳定、缓慢下降三个阶段,且蓄能水位越高溃坝发生得越剧烈。海啸波冲击搬运集装箱可分为初始冲击、加速、匀速三个阶段,其动力成因包含了冲击力和浮力。红树林消减海啸波的流态表明尾涡重叠产生的紊动水流是消能的主因,合理密植、对称排布、交错排布有利于海啸波能的消减。此外,三角形交错红树林排布、海啸波强度减小、集装箱重度增加、以及海岸坡度增加均有利于减小集装箱的变迁距离。基于试验数据提出了红树林消波系数计算公式,本试验中红树林消波系数范围为0.02至0.42。     

刚性植物分布方式对海啸波消减影响实验研究

在理论分析的基础上通过物理模型实验探究了刚性植物分布方式对海啸波消减的影响。实验中借助孤立波模拟海啸波,分析了矩形、交错、组合三类分布方式下孤立波沿程波高、透射系数以及拖曳力系数的变化情况。结果表明,植物分布密度相等时,孤立波在矩形和组合分布植物模型前的壅高均大于交错分布植物模型。同时,植物分布密度一定时,分布方式将对植物消波产生影响,且植物间横向间距L2比纵向间距L1的影响更大。在雷诺数2000≤Rep≤4000且体积分数小于或等于0.331的条件下,各植物模型的拖曳力系数随植物分布密度的增大而增大。     

基于非静压模型的非淹没刚性植物消波特性数值模拟研究

基于非静压单相流模型NHWAVE,设计不同的计算工况,系统研究了规则波与非规则波作用下,非淹没刚性植物的消波特性。将计算结果和实验数据进行对比分析,验证了非静压模型NHWAVE计算植物消波特性的准确性。进一步研究了波高、周期和水深等因素对植物消波特性的影响,探讨了植物消波特性与这些水动力因素的内在联系。结果表明:非淹没刚性植物的消波效率受波高和周期的影响较大,水深对消波效率的影响很小。由于波浪非线性的影响,基于线性波理论的消波理论模型对植物消波能力的估计偏小。     

圆弧板透空式防波堤消波性能试验研究

提出了一种由多层圆弧板组成的新型透空式防波堤结构,并对其在二维规则波浪作用下的消波性能进行了物理模型试验研究。在不同入射波高条件下,对圆弧板和水平板透空结构的消波性能进行了比较分析,探讨了圆弧板间距和层数对圆弧板透空式结构消波性能的影响。研究结果表明,圆弧板透空式结构的消波效果优于水平板式透空结构,在相对宽度为0.2时,可以使透射系数达0.5以下。随着圆弧板间距从0.15 m减小到0.05 m时,消波效果逐步提升,而圆弧板的层数对结构的消波性能也有一定影响。     

钱塘江涌潮区护岸工程的设计及研究

丁坝在江道整治及护岸工程中已有比较广泛的应用。丁坝的平面布置、结构型式与丁坝自身的稳定性及护岸效果密切相关。本文在对钱塘江涌潮区护岸丁坝的设计作了初步总结的基础上,指出了在丁坝结构上存在的一些问题,提出了相应的改进方案,并结合抢险修复工程,进行了现场原型试验。试验结果表明,本文提出的改进方案是切实可行的。     

海岸破碎带植物消浪数值模拟研究

沿海防浪林能形成柔性的植物消浪体系,可以有效降低风暴潮灾害。由于防浪林消浪效果受波浪、近岸水深及植物等多重因素的影响,消浪机理较为复杂,以往的系统研究成果较少。本文以立面二维自由面紊流模型为工具,建立了基于植物冠层特征的多孔介质模型,精细地模拟了破碎波对植物带的冲击,并与物理模型试验结果进行了对比验证,计算分析了植物带宽度、植物密度、滩地水深等因素对消浪效果的影响。     

根、茎、叶定量概化植物模型沿程不规则波消减实验

在理论分析的基础上利用根、茎、叶均可量化的植物模型,开展波浪水槽实验。通过改变实验水深、入射波高、植物分布密度等因素,研究不规则波在植物群传播时沿程波高衰减特性,利用快速傅里叶变换对不规则波频谱变化情况进行分析。结果表明,各植物模型消波效果较好,但很少出现植物消波的边界效应,不规则波沿植物群的波高变化情况多数时与Mendez理论曲线不一致,植物群各部分的波能衰减情况并无固定的变化规律。此外,波能衰减集中在谱峰频率处,且入射波高越大,透射波与入射波之间的谱峰值差值越大,但透射波的频谱宽度与入射波相比无明显变化。本研究可为采用近岸植物消波护岸提供一定的理论依据。     

近海人工沙坝护岸养滩的模拟方法

随着海岸侵蚀的日益加剧和人类对环境保护意识的增强,新型护岸养滩工程措施不断涌现,其中近自然的海底人工沙坝更是受到海岸工程界的青睐,并已在北戴河海滩恢复治理工程中得到成功应用.基于北戴河海域环境动力、泥沙输运和人工沙坝间的相互作用,从物理模拟和数值模拟两个方面进行研究.首先阐明物理模型试验所遵循的相似条件、制作方法和控制条件,并利用Delft3D软件对极限波高作用下的沙坝变形与岸滩演变进行了数值模拟,再将两种方法得到的地形结果进行了分析比较.研究结果表明:物理模型试验具有直观、快捷和精度较高的特点;数学模型则需不断调整计算参数、检查泥沙计算过程中的收敛性和成果的合理性.经反复验证的数学模型,其计算结果可以达到物理模型试验所要求的工程精度.     

不同结构离岸式潜堤消浪效果试验研究

在某保滩促淤工程中,应用了离岸式潜堤技术。为了验证其不同结构形式的消浪效果,通过物理模型试验,对斜坡堤、大圆筒以及板桩直立堤的3种潜堤断面,在3种不同水位、波高作用下的消波效果作观测比较,并对其结果进行分析研究,旨在为工程设计和建设提供科学依据。     

坐底式整平船对流场影响的试验研究

通过整平船在长江口南导堤 Se段工程对流场影响的模型试验 ,得出各断面在不同潮位、流速、流向情况下 ,只有导堤和有整平船作业时会对周围流场有影响 ,为施工方案的比选以及施工中应采取的措施提供了可靠的依据。     

减弱船磁效应对海洋地磁测量精度影响的方法研究

船磁效应一直是影响海洋地磁测量精度的一个重要因素。传统船磁模型只取磁方位角为变量,改正后测线数据存在系统差和船磁影响的起伏变化,给不断累积的地磁数据拼接带来困难。磁正西北和北东方向的测线网受船的感应磁性变化的影响最小,东西向测线之间船磁影响差异最小,而磁南北向测线之间正好相反,据此可从测线布设方案着手减弱船磁效应影响。完备的船磁模型可以兼顾考虑测线航向、地磁总场、磁倾角和拖缆长度的变化,通过不同拖缆长度的主、副测线网交点差平差或三点各两种不同拖缆长度的方位测量,实现地磁异常分离和完备船磁效应的改正。实例说明固定船磁,甚至负的垂直分量,会使船磁效应随纬度出现可观变化,需要完备船磁模型的解算和改正才能解决这个问题。     

一种基于定位和姿态数据确定试验船质心的方法

针对试验舰质心确定困难问题,提出了一种基于定位和姿态数据的试验舰质心确定方法。通过建立试验舰姿态与传感器中心诱导升沉的关系,推导出了试验舰锚泊状态下质心在船固坐标系中位置的解算模型。实验结果表明,采用本方法进行试验舰质心确定不需添测深仪以外的设备,确定的试验舰质心具有较高的精度,能明显地提高舰载无人飞行器惯导对准效率。     

海岸植物带对孤立波的波能耗散研究

为揭示近岸植物对孤立波的消减机制,利用物理模型实验探究了不同水深、入射波高和植物密度下植物模型与孤立波的相互作用机理。研究结果表明:树根、树冠和整株植物模型波能耗散系数范围分别为0.003～0.036,0.010～0.110和0.020～0.130;植物树根和树冠具有不同的消减孤立波机制,其中树冠对孤立波的消减起主要作用;波能耗散系数随相对波高增大而增大;植物模型的波能耗散系数小于其各组分波能耗散系数的线性叠加;当植物消波时,植物各组分之间存在反协同效应,且反协同效应随相对波高的增大而增强;波能耗散系数随雷诺数的增大而增大,当根部或冠部分布密度较小时,耗散系数与雷诺数的敏感度更高。研究结果可为沿海地区人工防浪林的设计提供一定参考。     

海堤越波量的试验研究

本文试验研究了规则波在斜坡式和直墙式堤上的越波量,给出了无因次越波量随堤顶相对高度和堤坡变化的计算公式,同时计及堤前相对水深、波陡和波浪破碎的影响,为研究不规则波的越波量进而按最大允许越波量设计海堤顶高创造条件。     

刚性植物对聚焦波爬坡影响的数值模拟

基于开源程序非静压模型NHWAVE(Non-Hydrostatic Water Wave Model),建立了高精度二维数值波浪水槽,系统研究了非淹没刚性植物对聚焦波爬坡的影响规律,并分析了有效波高、植物区密度和长度等因素对局部最大波高衰减系数、总波能耗散系数和最大波浪爬高的影响。研究结果表明：当聚焦波向岸传播时,局部最大波高衰减系数和总波能耗散系数均随有效波高、植物区密度和植物区长度的增大而增大。聚焦波的最大爬高随有效波高的增大而增大,随植物区密度和植物区长度的增大而减小。随着植物区密度和长度的增大,波峰聚焦的聚焦波相比波谷聚焦的聚焦波有着更大的最大波浪爬高。结果可为进一步认识沿岸防浪林对聚焦波浪的衰减效应和沿海地区的防灾减灾建设提供参考依据。