直立堤不规则波波浪力研究进展

综述了直立堤不规则波波浪力的研究方法,并围绕这些方法介绍了淡规则波作用下直立堤上波浪力的研究进展。这些研究涉及直立堤前的波浪形态、频谱及方向谱下的波浪力、物理模型的比尺效应、谱分析的有关成果和数学模型的应用等几方面。     

直立堤前斜向入、反射波谱的分离

本文在假定堤前波浪不发生破碎和空间上均匀稳定条件下,讨论了直立堤前入、反射波谱的分离.给出了波浪正向和斜向入射都适用的分离公式,由堤前海浪记录计算入、反射波谱及反射系数,并讨论了该方法的有效分离范围,文中还计算分析了几组实测资料,计算结果与实测结果吻合良好,验证了本文方法的正确性。     

直立堤前波浪和波压力统计特征

基于1987年和1988年夏季在古镇口港直立堤前的实测资料,对波浪和波压力连续记录进行了统计分析和谱估计,研究了在堤前海浪不发生破碎条件下,堤前波浪和堤面不同高程上压力波的波面高度概率分布、堤前波浪波高和周期与波压力幅度和周期的概率分布特征、入射波行近提前过程中的谱变化及堤面不同高程上压力谱的变化特征。主要结果总结在本文最后一节。     

植物对孤立波作用下直立堤局部冲刷影响实验研究

基于水槽实验,研究植物对孤立波作用下直立堤局部冲刷的影响。通过改变实验入射波高、植物带的宽度和密度,分析各要素对直立堤局部冲刷的影响。实验对波高沿程变化、孤立波越堤、回落过程以及地形演变进行全程的测量和记录,并进行有无植物带保护的直立堤局部冲刷对比分析。结果表明,植物带的存在,使得堤后相对最大冲刷深度显著减小,堤前冲刷形态由单峰式"L"型变为双峰式淤积沙坝形态,且冲刷位置由原堤脚前移至植物带所在位置,冲刷范围大幅增加。减小植物带密度或者植物带宽度会使近岸侧或是离岸侧的相对最大冲刷深度和相对最大淤积高度有增大的趋势,但是当入射波高增大时,二者的影响不显著。该研究对实际工程中植物带的合理布置提出了具有参考性的建议,对减少堤防工程的冲刷和损失有一定现实意义。     

海啸波作用下直立堤局部冲刷实验研究

基于波浪水槽动床实验,开展海啸波作用下直立堤局部冲刷实验研究。对海啸波上爬和回落过程、岸滩演变和直立 堤局部冲刷形态进行测量。在利用实测数据验证基础上,结合 FLOW 3D 进行数值模拟流场计算分析。研究结果表明,直立堤 的修建对岸滩起到明显的保护作用,但是直立堤两侧会出现明显的局部冲刷。直立堤向岸侧局部冲刷主要发生在海啸上爬时 刻,堤脚处形成的涡流是局部冲刷形成的主要原因。直立堤离岸侧的局部冲刷主要由海啸波回落水流越过堤顶生成水跌形成 的,随着直立堤堤顶高度的增加,最大局部冲刷深度会逐渐减小。     

规则波与直立堤相互作用的数值模拟

为研究不同的数值模拟方式对直立堤波压力的模拟情况,以及直立堤上波压力随入射波周期变化的情况,本文基于XFLOW与FLOW-3D分别建立数值水槽,模拟了二阶斯托克斯波与直立堤相互作用的情况,并对结果进行了分析。研究表明：模拟所得结果均与物理试验结果吻合较好,但FLOW-3D模拟结果的误差更小;此外,在入射波波高不变的情况下,随着入射波周期的增加,作用于防波堤迎浪面各测点的波压力整体趋势基本相同,波峰作用时,波压力逐渐增大,且增幅均匀减小;在极端高水位时波浪周期T达到120%,或者设计高水位时波浪周期T达到130%的情况下,波压力基本稳定;波谷作用时,波压力先减小,当周期T达到110%后,波压力基本稳定。     

海浪对直立堤作用力的研究

海浪对水工建筑物作用的研究是具有十分重要意义的.目前直立堤在海岸工程中仍然是一种广为采用的结构型式.众所周知,很早以来,人们就波浪对直立堤的作用力问题进行了广泛的研究,获得了不少成功的结果.但至今在工程设计中,关于海浪对直立堤作用力的计算方法仍是把复杂的海浪抽象成为规则波的形式,根据规则波的波高、周期来计算,并且大都借室内规则波的模型试验进行验证与订正.在这种计算过程中,目前多数在求得海浪参数时,是考虑了海浪的不规则性的,但在波压力计算本身,则又从规则波理论出发.因此,为建立工程上实用的海浪对直立堤作用力的计算方法,国内外都从各种途径进行着研究.     

斜向和多向不规则波对直立堤平均越浪量研究

通过三维波浪模型试验研究了斜向和多向不规则波对直立堤的越浪量。分别按平均越浪量和单波最大越浪量进行研究,探讨了平均越浪量随相对堤高、波浪方向、波浪方向分布宽度、波陡和相对水深等影响因素的变化规律,导得了斜向和多向不规则波作用于直立堤上的平均越浪量的计算公式。     

浅水破碎波对直立圆柱作用力的试验研究

分析了桩柱破波力的构成特性,认为破碎波与桩柱作用过程中在不完全绕流区将出现由于附连质量迅速变化引起的冲击力和柱前后波面高度差引起的附加压差力;影响破碎波对直立圆柱作用力的因素应该包括确定破波特性的水底坡度i、入射深水波陡H_0/L_0及代表圆柱对破波作用影响的相对柱径D/H_0。通过从i=1/100到1/15五种底坡上桩柱破波力的系统试验,探索了桩柱破波力的作用特性,归纳了计算桩柱破波力的经验公式。     

波浪作用下涵洞式直立堤水体交换特性研究

基于计算流体力学(CFD)数值模拟和物理模型试验结合的方式,开展涵洞式直立堤在波浪作用下的水体交换研究。CFD数值模拟采用VPM (volume-average/point-value method)-THINC (tangent of hyperbola for interface capturing)/QQ (quadratic surface representation and Gaussian quadrature)模型,并在此基础上提出一种能够标记涵洞内外水体变化的双液相流体体积模型(VOF)方法,定性及定量描述涵洞内外水体的交换特性;物理模型试验主要用来验证数值模型的准确性。研究表明,在波浪的作用下,涵洞内部会形成一股往复振荡的水流,对水体交换起到重要的作用。该振荡流主要受到涵洞高度、波浪周期以及波高的影响,涵洞深度对其影响不大。在波浪长时间的作用下,涵洞式直立堤能有效地增强港池内外水体交换。     

直立堤浮托力的概率特征

本文基于1987和1988年夏季在古镇口港同步连续观测的波浪、波压力和浮托力资料,分析研究了浮托力的概率特征、浮托力沿堤底面的变化及其谱特征。结果表明,浮托力幅度和周期的累积分布实际上不随测点在堤底面上的位置变化,可用公式表示。浮托力沿堤底面宽度近似呈线性衰减,前趾浮托力最大,后趾不为零,呈梯形状。文中还给出了计算最大峰、谷总浮托力的方法。     

天津将建古贝壳堤展示中心

天津市古贝壳堤是距今5000年～500年间形成的,有“天然博物馆”之称,具有重要的科学价值。为了更好地保护这一极为珍贵的海洋遗迹,天津市将建设集保护、科研、旅游为一体的古贝壳堤展示中心。 古贝壳堤是“天津古海岸与湿地国家级自然保护区”的重要组成部分,位于天津滨海平原东部地区,分布有4道基本平行于现代海岸的贝壳堤,是由古代的潮汐、风浪将近海海底贝壳搬运堆积而成的。天津贝壳堤是世界三大贝壳堤之一     

小角度斜向浪对接岸斜坡堤稳定影响的试验研究

小角度斜向浪在沿直立堤传播过程中形成壅水,当壅水到达接岸斜坡堤时对护面块体的稳定造成较大威胁.本文在波浪物理模型试验的基础上,分析了小角度斜向浪对直立堤根部接岸斜坡堤的作用状态,确定了冲击波流的冲击点位置,对同类工程设计具有一定的指导作用.     

对南海台风浪的探讨

本文根据1964年至1987年在南海产生发展的台风的风场资料以及波浪观测结 果,总结出处于不同发展阶段的南海台风浪分布的模式以及相应的波高预报关系 式。 结果发现（1）在南海台风的初生阶段,台风区内的波浪主要属于风浪性质。 （2）在南海台风的发展阶段,台风区内的波浪是一种混合浪,风浪的主浪向沿着 风向从台风边缘向内传播,它是对数螺线,而涌浪则是从台风中心附近最大风速区 内向外散播,台风区内的浪主要是这两种浪的叠加。（3）在南海生成的台风内的 波高分布与西北太平洋台风不同,但当西北太平洋台风移入南海后,其波高的分布 逐渐变为与在南海生成的台风的波高分布相接近。（4）台风在广东及海南登陆后, 其台风浪的减弱情况随登陆地段而有不同。 最后用香港横栏岛和南海北部的一些波浪自记仪记录以及沿岸海洋站的波浪 观测结果对预报作了验证,波高的预报值与观测值符合比较良好。     

大型风浪水槽风浪成长的谱特征

利用大型风浪水槽实测风浪资料,分析水槽环境条件下风浪谱的成长特征,给出谱参数与风速、风区之间的经验关系     

柔性结构养殖网箱的抗风浪性能试验报告

本文报道了以柔性绳索作为承爱和传递波浪作用力的主结构的柔性养殖网箱的抗风浪性能试验结果。在9914号特大台风的正面袭击下，这种网箱能基本保持完好，表明它具有十分优越的抗风浪性能。通过对试验环境的初步分析表明，该网箱系统能抵抗住海面波高在4．7米以下、波长在76．95米以内的台风浪袭击，可满足福建省大部分近海海面在十年一遇台风重现期条件下的近海网箱抗风浪养殖的要求。     

内孤立波对小直径直立桩柱作用力的实验研究

内孤立波具有较大的振幅与较强的垂向剪切,能对海洋工程设施产生极大的破坏作用。本文设计实验研究了内孤立波与直立小直径桩柱的相互作用,采用粒子图像速度测量法(PIV)测量内孤立波的流速场,并采用自行设计的测力天平测量桩柱受力,测量分析了内孤立波对小直径直立桩柱产生作用力的实验值,与Morison公式计算的理论值比较。实验结果表明,第一模态内孤立波的流速方向以及作用力在桩柱的上下部分方向相反,产生很强的速度切变和扭力,对小直径直立桩柱造成破坏。通过与Morison公式计算的理论值比较,发现实验值与理论值的大小以及分布规律基本相同。     

恒定流对潜堤波浪反射系数影响研究

为研究恒定均匀流对直立潜堤波浪反射系数的影响,采用了高阶边界元方法和混合欧拉-拉格朗日时间步进方法更新瞬时自由水面,运用基于二次形状函数的网格重分方案结合四阶龙格库塔方法更新时间积分,并运用两点法得到淹没潜体前的反射系数。将数值模拟得到的波面数据与物理模型试验结果进行对比,两者吻合良好。通过数值模拟研究给出了入射波周期、水流流速、潜堤相对宽度和相对淹没深度对反射系数的影响。结果表明,水流流速和潜堤相对淹没深度对反射系数影响较大,潜堤相对宽度的影响相对较小;水流的存在会使入射波周期等参数对反射系数的影响程度发生改变,在实际工程设计时应考虑水流对潜堤防浪效果的影响。     

风浪状态对海面风应力影响的初步研究

利用新近提出的海面风应力系数线性参数化理论,定性地分析了已有风应力和风浪的观测数据。分析发现这些观测数据表明在小波陡的情形下海面风应力系数随风速的变化较大波陡的情形更加迅速。结果定性地倾向于支持Toba等的结果,即成熟的风浪较年轻的风浪更加粗糙。