潜堤对波浪传播变形的物理模型试验研究

以不可渗透光滑潜堤为研究对象,基于波浪水槽试验,分析了规则波和不规则波通过淹没梯形潜堤时的波浪外部形态变化以及内部能量变化规律。探讨了不同波浪要素(周期、波高、淹没水深)对潜堤附近波高影响的变化规律。同时,探究了潜堤斜坡坡度、堤顶淹没水深对波浪频谱在频域分布的影响。研究结果表明:当波浪通过潜堤时,波浪主频能量衰减,波浪能量由低频向高频移动;潜堤斜坡坡度越大、堤顶水深越小,波浪主频能量衰减越剧烈;波浪通过潜堤后高频波能量占潜堤次生波能量的1%~30%。     

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。     

一种新型抛石潜堤对砂质海滩防护作用的试验研究

借助不规则波波浪水槽,开展了两种重现期、三种设计水位下的典型岸滩剖面断面模型试验,对一种新型抛石潜堤的消浪能力、保滩促淤特性以及堤身块石的稳定性进行了研究.由试验资料分析可知:潜堤的消浪能力随堤顶相对水深d/h的增大而衰减,建堤位置的选取对潜堤的透射系数K、浪爬高衰减系数K*以及堤后岸滩冲淤变化有较大影响;堤身整体稳定...     

不同高度潜堤减淤效果水槽实验研究

潜堤高程是淤泥质海岸潜堤设计的关键要素之一。为了确定潜堤高程,首先根据已建潜堤工程的经验分析得出潜堤减淤的主要机理,即主要是阻挡了浮泥或底部高含沙水体直接进入航道和缩短了含沙水体进入航道的时间,进而在长水槽中开展了一系列比对实验,主要研究不同堤顶高程时的水流紊动、堤前浮泥起动、浮泥层厚度变化、堤后航道泥沙落淤情况等,并以此作为比选堤顶高度的基本依据。实验结果表明当相对高度即潜堤高度与堤前水深之比为0.2～0.5时,便有较好的减淤效果。     

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。     

唐岛湾清淤工程整体动床物理模型试验研究

针对唐岛湾内清淤工程,开展了唐岛湾整体动床物理模型试验。通过试验资料分析了在SW(西南)向极限波的作用下,波流动力调整以及湾内泥沙冲淤变化。试验表明,当水位高于平均高潮位时,方案一有效波高相对现状平均增大0.3m,方案二有效波高相对现状平均增大0.6m左右;工程区域内各测点的底流速变化基本上都具有周期性和非对称性,变化周期大约为10s,接近SW向入射波的波周期的2倍;方案二的动力环境与冲淤变化程度,好于方案一。试验研究成果可供类似工程应用时参考。     

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.     

部分反射直墙前潜堤水动力特性研究

基于线性势流理论,对部分反射直墙前潜堤的水动力特性进行了理论研究。利用匹配特征函数展开法给出了潜堤透射系数和反射系数的计算方法,计算结果与边界元方法的计算结果一致。利用数值算例分析了潜堤透射系数和反射系数的主要影响因素。增大部分反射直墙的反射系数,将加大潜堤的透射系数。随着潜堤相对宽度或潜堤与直墙之间相对间距的增加,潜堤透射系数和反射系数呈周期性变化,但变化规律相反。     

柔性水囊潜堤消波特性的溃坝水槽试验研究

柔性水囊潜堤由橡胶制成,内部充水,具有结构简单、造价低廉等优点,能较好满足人工岛、跨海桥梁、海洋平台等基础设施建设工程对简单便携、拆装方便的临时防波堤的需求。为了探究柔性水囊潜堤的消波特性,在溃坝水槽内开展溃坝波与半圆柱形柔性水囊潜堤相互作用的试验研究,重点探究柔性水囊潜堤与溃坝波相互作用过程中水位变化特性,并与半圆柱刚性潜堤的性能进行比较;同时分析柔性水囊潜堤内部初始水压和浸没深度等参数对其消波性能的影响。结果表明：柔性水囊潜堤能够用作临时防波堤来衰减波浪;与半圆柱刚性潜堤相比,柔性水囊潜堤在降低溃坝波无量纲最大水位、提高消波性能方面更具优势;内部初始水压是影响柔性水囊潜堤消波性能的重要因素,适当降低内部初始水压,有利于增强柔性潜堤的变形程度,进而增加波能耗散,可获得更好的消波效果;而增加浸没深度即潜深,会使得柔性水囊潜堤对溃坝波的影响程度降低,消波效果减弱。     

潜堤后高阶自由谐波的研究

基于高阶边界元方法的完全非线性数值水槽模型模拟潜堤地形上波浪的传播变形,通过与实验值进行比较,考察数学模型的正确性.采用两点法分离得到堤后高倍频自由波来研究入射波参数、水深对堤后高倍频自由波的影响.研究发现:基频波、二阶和三阶自由波幅值分别与入射波波幅成线性、二次和三次函数关系,基频波幅值基本不随波浪周期变化,而二阶和...     

波浪作用下潜堤块体稳定性试验研究

本文主要探讨波高和堤顶水深变化对潜堤胸墙波压力和护面块体稳定性的影响。以长江口为研究背景，测试潜堤胸墙波压力和块体稳定性，得到波高和堤顶水深变化使潜堤胸墙和块体稳定最不利水位确定方法，并得到潜堤胸墙波压力计算方法及钩连块体在潜堤情况下的稳定系数，为今后潜堤胸墙设计和钩连块体重量确定提供参考。     

招远砂质海岸岸滩演化特征

基于表层沉积物、卫星影像和水深地形等资料, 结合岸濉演化数学模型、表层沉积物起动流速等方法,对招远砂质海岸的岸滩演化特征和控制因素进行了初步研究。结果表明, 由于受春雨码头和人工岛群建设影响, 界河口附近海域由侵蚀转为淤积状态, 春雨码头附近海域侵蚀程度加剧。波浪控制着研究区表层沉积物分布和泥沙运动, 人工构筑物建设是造成研究区海岸冲淤变化的主要原因。潜堤建设能有效减少波浪对堤后海岸的.影响, 对蚀退岸线保护效果明显。     

秦皇岛地区侵蚀性海滩的演化及保护

秦皇岛地区的旅游海滩大部分处于侵蚀状态,沿海河流入海沙量的减少是引起海滩侵蚀的主要原因。对比不同时期的海岸剖面资料,论述了侵蚀性海滩滩面变窄、滩砂粗化和滩面变陡等问题。在讨论海岸侵蚀与海滩侵蚀两个概念的区别和内在联系基础上,依据海滩的岸坡物质对秦皇岛地区侵蚀性滩海进行了分类,侵蚀性海滩的保护及恢复的关键问题是海滩发育空间及物源,最后,针对不同类型的侵蚀海滩,提出了具体防护措施。     

潍坊人工沙滩海滩剖面演变特征及应用经验正交函数分析

对潍坊人工沙滩二期工程竣工后海滩实测地形剖面进行研究,应用经验正交函数(EOF)提取海滩2013年5月至2015年11月6次剖面监测数据中的前3个模态的空间特征函数和时间特征函数,分析竣工养护后海滩剖面的时空演变特征及海滩的平面变化特征。第一特征函数表示竣工后海滩的总体冲淤变化,受到东西两侧丁坝加长和中间T型坝修建的影响,剖面的侵蚀程度较一期工程明显减小;第二特征函数表示受地形和水动力作用影响,前滨带出现滩肩剖面和沙坝剖面的相互转化;第三特征函数反映风暴潮、人为因素等偶然因素的影响;从平面特征来看,人工沙滩中部、东部较西部侵蚀严重。可见,二期工程建设起到了优化的目的,大大改善了人工沙滩的侵蚀,但仍需要持续有规律的对海滩进行监测,进一步深化对人工养护沙滩建设和维护的认识。     

风暴浪作用下沙质岸滩稳定机制物理模型试验研究

近年来风暴潮等海洋灾害日趋频发,沙质海岸侵蚀问题也愈发突出,沙滩稳定防护显得日益重要。为研究风暴浪作用下沙质岸滩稳定机制问题,设计了一系列的水槽试验,对风暴浪作用下沙质岸滩的稳定机制和演变过程进行了录像观察和研究分析。试验中采用图像处理技术,根据水和岸滩床面的像素值差异,对岸滩整体剖面进行实时动态提取;对比和分析了不同入射波高、波周期、水深、岸滩初始坡度以及波高连续变化下沙质岸滩演变过程。试验结果表明,岸滩稳定与岸滩初始坡度和沙坝的发育直接相关,而波参数主要影响岸滩扰动幅度和沙坝以及前滩侵蚀边界的位置变化。当入射波高连续变化时,沙坝迅速响应并向离岸迁移。岸滩变化幅值与入射波能流存在明显正相关关系,波能流越大对岸滩稳定性的危害越大。而水位升高会增强前滩向岸侵蚀风险。此外,在本试验尺度下,前滩以侵蚀为主。当岸滩初始坡度小于稳定坡度且波陡较小时,即Dean参数Ω''较小时,岸滩才发生明显的前滩淤积,这对于试验尺度下岸滩恢复工况研究至关重要。具体来说,当岸滩整体坡度为1:10且前滩坡度达到1:5~1:2.5时,岸滩稳定性最好,岸滩形态最接近最终平衡剖面,岸滩趋于稳定的时间最短。     

华南沿海海滩状态和演变

根据华南沿海不同区域和不同形态海滩的地形和碎波参数计算分析，得出本区存在着４种平均海滩状态：（１）消散优势型海滩；（２）沿岸坝－槽型海滩；（３）沿岸坝沟或低潮阶地型海滩；（４）反射优势型海滩。华南海滩状态除有长期的侵蚀趋势外，存在明显的季节演变，它与波浪作用的变化关系密切；此外，人为建造的海岸工程也可引起海滩状态的变化，今后在其开发利用中必须予以注意。     

海阳砂质海岸岸滩演化

基于海阳近岸海域的水深地形、表层沉积物粒度以及遥感影像等资料,利用泥沙起动流速和沿岸输沙数理公式以及岸滩演化数学模型,探讨了海阳近岸海域岸滩演化特征及主要控制因素。研究结果表明,研究区总体处于动态平衡状态,潮流很难使泥沙发生直接起动,波浪造成的沿岸输沙总体向ENE方向运移。影响研究区冲淤变化的因素主要有河流来沙、波浪以及人工构筑物。河流径流量减小,导致研究区泥沙来源减少,加剧了局部海岸侵蚀;近岸人工构筑物的建设,改变了泥沙输运趋势,并导致局部冲淤环境发生变化;波浪是控制研究区泥沙运移、沉降的关键因素,控制着研究区冲淤演化的整体格局。     

福建湄州岛西南部海滩重塑后剖面的季节变化特征

湄洲岛西南部海滩因1996年建造对台客运码头，引起了海滩剖面的变化，码头前沿淤积而报废。经过5年后，海滩剖面仍未能完全趋于平衡。为了了解码头建设对重塑后海滩的季节变化影响，在2001年3月、7月、10月和12月对码头所在海滩剖面地形进行季节重复测量，并对剖面变化进行比较分析。结果表明，重塑后海滩剖面的季节变化存在区段差异性，码头工程区海滩剖面仍表现为不断淤积，表明5年来工程建设造成海滩重塑后的变化过程还在继续；过渡区海滩剖面较工程区淤积程度减弱，部分剖面表现为侵蚀趋势，但总体逐渐向正常海滩剖面的季节变化方向发展；正常区海滩剖面的季节变化具有一定的规律性，表现为夏季上部侵蚀（后滨和高潮带）下部淤积（低潮带和浅水区），冬季上部淤积下部侵蚀，春、秋两季为中间过渡剖面形态。     

基于大量卫星图像研究青岛汇泉湾海滩近40年的地形地貌演变

受自然变化和人类活动影响,全球海滩普遍侵蚀。研究基于大量卫星图像评估海滩演变的方法,对于缺乏实测资料的海滩的侵蚀防护具有重要意义。使用1984~2021年的993幅卫星图像,采用聚焦剖面的亚像素海岸线识别方法识别水边线和干湿线位置,进一步得出平均高、低潮线,沟槽中线和沙坝坝顶位置,利用多指标重建汇泉湾海滩地形地貌的时空演变。使用固定地物对Sentinel卫星图像进行了地理精校正,基于海滩实测结果评估了海滩岸线位置误差。结果显示,平均高潮线、沟槽中线和沙坝坝顶的系统误差和随机误差以及平均低潮线的随机误差均较小,但平均低潮线的系统误差偏大。研究结果还揭示青岛汇泉湾海滩近40年的地形和地貌演变主要受人类活动影响。海滩平均高潮线在2003年海滩整治和补沙后由稳定转为蚀退,在2017年海滩补沙后淤进减缓;沙坝和沟槽的演变则与2002年海滩东南部码头拆除有关。建议重视研究区沙坝和沟槽近期变化,定期监测以进一步掌握其演变规律,并向沙坝和沟槽补细砂维护汇泉湾海滩。