《港工专业综合实验》试验指导书
《港航综合实训》课程标准
《港航综合实训》课程标准
一、课程性质与任务
本课程是港口与航运管理专业的一门专业（技能）课程。按照立德树人根本要求，以“三全育人”为路径，培养学生高尚道德情操和正确价值观。
通过实训，使学生具备较全面了解港航相关企业的操作流程、系统操作；理论联系实际，学以致用，提高学生的专业知识、技能和综合素质；培养学生具有综合解决问题的能力和操作能力。使学生基本能够完成港口与航运各相关岗位的基本操作。
前续课程为《国际货运代理实务》、《船舶代理业务》、《理货业务》、《港口库场管理》、《集装箱码头操作系统》、《集装箱场站操作系统》、《散杂货码头操作系统》；后续课程为《毕业顶岗实习》。
二、课程教学目标
（一）知识目标
1.掌握企业生产与管理流程；
2.掌握各种单证的基本作用、特点、分类、内容、审核及其在外贸业务中的使用方法；
3.掌握各种系统的工作原理和操作流程；
4.了解全流程各种风险及其防范措施。
（二）能力目标
1.能初步完成各岗位操作及管理工作；
2.能填制港航企业各种流转单证；
3.能操作港口、场站、货运代理、船舶代理各种系统软件；
4.能运行和维护港航一体化系统软件；
5.能识别整个流程中的各种风险并能及时采取防范措施。
（三）素质目标
1.具有良好的职业道德；
2.具有团队合作精神；
3.细心、耐心；
4.具有逻辑思维能力。
三、参考学时
参考课时：216学时四、课程学分
课程学分：9学分五、课程内容和要求
六、教学建议（一）教学方法
建议在有条件的情况下更多的采用“线上+线下”混合式教学模式，融入移动信息化教学手段。
建议采用“教、学、做”三位一体教学模式，教学过程在企业和学校之间交替进行，增加企业现场教学内容。运用现代信息技术，建立港航公共实训室、港口管理实训室、航运管理实训室，将现场实际操作场景引入课堂，建议运用现代信息技术，建立港航地理实训室采用案例教学，情境模拟、实境教学等多种教学方法，营造开放仿真的教学环境，引导学生带着问题去学习探究，使学生真正成为课堂学习的主体。
综合实验试验指导书(一)
综合实验实验指导书
福建工程学院土木工程学院
2013年12月
学生实验守则
1、实验前应认真按教师布置进行预习，明确实验目的、要求，掌握实验内容、方法和步骤。
2、实验前的准备工作，经指导教师或实验技术人员检查，合格后方可进行实验。实验过程中认真观察各种现象，记录实验数据，不能马虎的抄袭。实验完毕必须整理好本组实验仪器，并经指导教师或实验技术人员验收后，方可离开。实验后，认真分析实验结果，正确处理数据，细心制作图表，做好实验报告。不符合要求者，应重做。
3、实验室内必须保持安静，不准高声喧哗打闹，不准抽烟，随地吐痰，乱抛纸屑杂物，不准做与实验无关的事。不准穿背心、裤衩、拖鞋（除规定须换专业拖鞋外)或赤脚进入实验室。
4、必须严格遵守实验制订的各项规章制度，认真执行操作规程。注意人身和设备安全。
5、爱护国家财物。节约水电和药品器材，不得动用他组的仪器、工具材料。凡损坏仪器、工具者应检查原因，填写报损单，并依照管理办法赔偿损失。
前言
为了达到预期目的，试验课必须注意以下几方面问题：
1、试验前认真预习指导书和课本有关内容，同时应复习其它已学有关课程的有关章节，充分了解各个试验的目的要求、试验原理、方法和步骤，并进行一些必要的理论计算。一些控制值的计算工作，试验前必须做好。
2、较大的小组试验，应选出一名小组长，负责组织和指挥整个试验过程，直至全组试验报告都上交后卸任，小组各成员必须服从小组长和指导教师的指挥，要明确分工，协调工作，不得擅离各自的岗位。
3、试验开始前。必须仔细检查试件和各种仪器仪表是否安装稳妥，荷载是否为零，安全措施是否有效，各项准备工作是否完成，要经指导教师检查通过后，试验才能开始。
专业综合实验课程指导书
（3）控制器可采用不同的控制算法以满足上述控制性能指标要求。
五、思考问题
1、分析积分量I与被控系统的响应时间有什么关系。如果减少系统被控对象的容积，那么对控制系统的I是应该增大还是减少？
2、单容液位控制系统的被控对象时间常数TP和KP的大小取决于什么？
12、直流PWM传动系统制动过程观察………………………………………………36
13、交流电机V/F协调控制系统原理及特性………………………………………38
14、矢量控制交流调速原理及特性的实验研究……………………………………42
二、附录
1、专业综合实验教学大纲………………………………………………………………45
（5）、切换至单主回路控制。断开电磁流量计与AI0的连线，将下水箱液位连到AI0。调整主控制回路（调节P、I值即可），对主控制器或调节器进行工作量设定。
（6）、关闭阀JV205，当中水箱液位降低2cm高度，打开阀门，观察控制曲线，等待稳定。
（7）、切换到串级控制状态（此时最好无扰动）：将电磁流量计连到副控制器输入端AI0，主控制器输出端连接到副控制器的外给定端，副控制器的输出连接到调节阀。
五、实验内容与步骤
根据实验要求，参考实验范例，完成相应的实验内容。
六、思考问题
1、串级控制系统有哪些主要特点？什么情况下可考虑设计串级控制？
专业综合实验课程指导书
自动化专业综合实验
指导书
彭宇宁，农锦华
广西大学电气工程学院
2010年12月2日
目录
一、实验内容
1、*网络化控制系统的构成及投运和系统控制质量的研究 (03)
2、串级控制系统的构成、投运和参数整定及控制质量研究 (07)
3、前馈控制系统的构成、投运和参数整定及控制质量研究 (11)
4、采用集散控制系统的计算机仿真系统的构成和组态 (14)
5、火灾探测、报警及灭火实验（楼宇自动化） (18)
6、 TVT－99A电梯模型 (20)
7、 TVT－99B材料分拣装置 (23)
8、 TVT－99C立体仓库模型 (26)
9、 TVT－99D机械手模型 (29)
10、*直流PWM调速系统原理及特性实验 (31)
11、直流PWM调速系统调节器的设计实验 (34)
12、直流PWM传动系统制动过程观察 (36)
13、交流电机V/F协调控制系统原理及特性 (38)
14、矢量控制交流调速原理及特性的实验研究 (42)
二、附录
1、专业综合实验教学大纲 (45)
2、A3000过程控制实验系统简介及使用说明 (49)
3、松下可编程序控制器及其基本指令介绍 (54)
4、EC―3型现代交、直流调速综合实验与开发平台简介 (59)
5、Simulink模型算法在LabVIEW中的应用 (69)
6、建筑消防自动化系统实验平台简介 (73)
[注：①“*”为必做实验，实验6～9必做一项，实验2～5必选做一项，实验10～13也必选做一项；
②要求必做和选做的实验总学时数≥80学时；
③综合实验考核：4学时/每人，实际操作50％；实验报告50％。
《专业综合实验课程》实验教学大纲
《专业综合实验课程》实验教学大纲
课程名称：专业综合实验（Comprehensive Experiments）
课程编号：
课程性质：独立设课
课程属性：专业课
实验教材或指导书名称：自动化专业综合实验指导书(自定)
课程总学时：两周学分：2 实验学时：两周
面向专业：自动化（A）
实验室名称：电气工程与控制实验教学中心
一、课程简介
自动化专业综合实验课程是根据本专业培养目标而设置的。本课程的课题设计主要包括有过程控制、运动控制和信息系统等方向，各个课题均为综合性、设计性或工程应用型的内容，并覆盖了本专业的主干课程，具有一定的深度和难度。由于该课程是本专业多门学科的综合运用，它培养学生的实际动手和实际操作能力，因此其主要面向自动化专业四年级本科生。
二、课程实验目的与要求：
1、为学生提供工程实践的条件和环境，使学生能理论结合实际，进行基本的工程训练，
能比较系统地运用多学科的理论知识与技能解决实际问题，培养他们具有工程的思维方式，提高他们的动手能力和综合思考问题的能力。
2、要求学生根据所选的实验课题内容，熟悉相关仪器设备的工作原理及操作规程，制定
合理正确的实验方案，并进行实施。
3、要求学生实验操作步骤符合规程，实验数据及结果正确，理论分析合理，实验报告书
写认真，参加本课程的考试。
4、
三、考核（考试）方式：
本课程的考试成绩和实验报告的书写情况各占40%；在实验过程中，学生实际操作表现占20%。
四、主要仪器设备及台（套）数：
1.A3000过程控制物理模型实验装置；3套
2.工业以太网；
3.DCS控制系统，FCS控制系统；1套
47-专业综合实验课程大纲2020
中国海洋大学本科生课程大纲
课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修
一、课程介绍
1.课程描述（中英文）：
本实验课程以解决港口、航道、海岸工程中涉及的实际工程问题为依据，将港口、航道与海岸工程专业多门独立课程的教学实验集合成内容紧密联系、理论结合实践的综合型实验，旨在培养学生结合所学专业知识独立设计与完成实验的能力。
通过本实验课程，学生应能掌握物理模型实验基本的概念、流程、内容、方法和解决问题的能力，熟悉使用实验室内仪器设备，能结合规范要求与先修课程所学内容串联知识，确定实验方案并组织实施，增强对港航工程的总体认识，掌握实验报告撰写的内容与要点，培养独立思考和解决问题的能力，为今后从事设计或科研工作中完成物理模型实验打下坚实基础。
This course introduces the experimental basis of port, waterway and coastal engineering, and integrates the single experimental content into a comprehensive experiment to cultivate students' ability to independently design and complete experiments in combination with their professional knowledge.
This course should help students master the basic concept, flow, content, method and problem-solving ability. Topics will include Velocity measurement, pressure measurement, wave measurement, over-topping measurement, incipient motion of sediment and comprehensive experiment.
《专业综合实验课程》实验教学大纲
《专业综合实验课程》实验教学大纲
课程名称：专业综合实验（Comprehensive Experiments）
课程编号：
课程性质：独立设课
课程属性：专业课
实验教材或指导书名称：自动化专业综合实验指导书(自定)
课程总学时：两周学分：2 实验学时：两周
面向专业：自动化（A）
实验室名称：电气工程与控制实验教学中心
一、课程简介
自动化专业综合实验课程是根据本专业培养目标而设置的。本课程的课题设计主要包括有过程控制、运动控制和信息系统等方向，各个课题均为综合性、设计性或工程应用型的内容，并覆盖了本专业的主干课程，具有一定的深度和难度。由于该课程是本专业多门学科的综合运用，它培养学生的实际动手和实际操作能力，因此其主要面向自动化专业四年级本科生。
二、课程实验目的与要求：
1、为学生提供工程实践的条件和环境，使学生能理论结合实际，进行基本的工程训练，
能比较系统地运用多学科的理论知识与技能解决实际问题，培养他们具有工程的思维方式，提高他们的动手能力和综合思考问题的能力。
2、要求学生根据所选的实验课题内容，熟悉相关仪器设备的工作原理及操作规程，制定
合理正确的实验方案，并进行实施。
3、要求学生实验操作步骤符合规程，实验数据及结果正确，理论分析合理，实验报告书
写认真，参加本课程的考试。
4、
三、考核（考试）方式：
本课程的考试成绩和实验报告的书写情况各占40%；在实验过程中，学生实际操作表现占20%。
四、主要仪器设备及台（套）数：
1.A3000过程控制物理模型实验装置；3套
2.工业以太网；
3.DCS控制系统，FCS控制系统；1套
专业综合设计与实践指导书
专业综合设计与实践指导书
一、课题方向：PLC改造（自选）
1、摇臂钻床
2、铣床
3、镗床
4、数控冲床
5、机床
6、磨床
7、其它
注：改造对象必须是具体型号的机械设备，不同组可以选择不同型号的同类机械设备。
二、设计和实践内容
1、查阅资料，获得改造机械设备的总电气图，包括主电路和控制电路的电气图。
2、熟悉机械设备的工作原理和工作流程。
3、确定改造方案，包括PLC的选择、电气元器件的选择等。
4、根据控制要求进行PLC接线设计
5、确定PLC输入输出分配表
6、编制的PLC梯形图（由组长分配，每个组成员各自负责一个模块的设计）
7、将设计好的梯形图进行软件逻辑仿真
8、撰写报告（15页左右）
三、报告书编写要求
1、报告书文档的组织应符合系统化、层次化和结构化的要求，语句应简洁、明了、条理分明；文挡所用单位、符号以及设计文挡的图纸均应符合国家标准；
2、报告书文档的具体内容包括：○1改造原因；○2系统工作原理；○3系统原电气图（含主电路和控制电路电气图）；○4改造方案（含PLC的选择、元器件选择等）⑤PLC输入/输出分配表；⑥梯形图程序设计（含流程图）；⑦调试方法（仿真）；⑧存在问题和改进意见；⑨参考资料目录。
四、考核方法
1、平时成绩占30%（其中考勤占20%，表现占10%），其余占70%（其中答辩占20%，报告占50%）
五、时间安排
1、第一周周一：指导教师下达任务，
2、第一周周二：分组查阅资料，确定最终课题，写好任务书
3、第一周周三：分组将任务书交给指导老师，由指导老师确定课题可行性
4、第一周周四：熟悉机械设备的工作原理和工作流程，确定改造方案
综合试验指导书
实验机匣的模态实验
一、实验目的
1、用多点激励单点响应方法测试模拟机匣的4阶模态，了解机匣的振动特点。
2、熟悉机匣模态测试的安装方式、建模方式、信号采集方式及模态分析方式。
3、熟悉振动测试常用设备与方法，观察振动实验中的现象。
二、实验要求
1、测量机匣的结构尺寸。
2、对机匣划分网格、建模，采集各结点的频响函数，基于频响函数进行机匣的实验模态分析，得到机匣任意四阶的固有频率、阻尼比及固有振型。
3、自选一种动力学仿真软件，对机匣进行模态分析，得到与实验中四阶模态对应的仿真模态结果。
4、对实验结果与仿真结果进行比较分析。
5、整理并提交实验报告。
三、测试设备
模拟机匣、DH5935N动态信号调理器、DH5935N动态信号采集仪、DH5935信号测试分析系统软件、东昊模态分析软件（DHMA）、力锤、加速度计、游标卡尺等。
四、实验装置图
图1 机匣模态实验装置框图
五、主要仪器简介
激振系统：力锤
用力锤对机匣产生一个脉冲激励，根据振动理论，该激励后机匣将产生自由衰减振动。用力锤敲击机匣时，力锤要垂直于机匣，动作要快，力度不能太大，使该敲击信号接近单脉冲信号。
输出系统：压电加速度传感器、DH5935N动态信号调理器、DH5935N动态信号采集仪、计算机
加速度传感器感受机匣振动的振幅衰减信号，输出给DH5935N 动态信号调理器，以调理传感器的电信号，调理器得到的信号经DH5935采集卡处理后，通过1394接口输出给计算机。利用计算机软件可得到机匣的频响函数。
分析系统： DH5935信号测试分析系统软件、东昊模态分析软件（DHMA ）
专综实验指导书
实验一轴心轨迹测量实验
一、实验目的
通过本实验了解和掌握电涡流传感器测量的原理和方法，利用电涡流传感器的涡流效应，进行轴的振动、位移以及轴心轨迹测量实验。
二、实验原理
电涡流传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，在与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率，导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关，当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与距离X有关，将阻抗变化转为电压信号V输出，则输出电压是距离X的单值函数。
构成基本工作系统的部件包括探头、（延伸电缆）、前置器及被测体。前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近，则这一磁场能量会全部损失；当有被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，称之为电涡流。电涡流传感器是能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。利用电涡流传感器的涡流效应，进行轴的振动、位移以及轴心轨迹测量实验。
图1 电涡流传感器工作原理图
三、实验仪器和设备
多功能转子实验台、电涡流传感器、电源、电压表、示波器
四、实验步骤和内容
1、电涡流传感器的静态标定
（1）将传感器与前置器连接，再将前置器与能提供24V的电源相连，重要的是输入电压应是-24V。
（2）将传感器器安装到百分表检定仪上，转动千分尺，每隔一定距离进行一次读数，并做记录。原理如图2所示。
图2电涡流传感器原理图
综合实验指导书
传感器部分
实验一差动变压器的性能实验
一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。
二、基本原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当差动变压器随着被测体移动时差动变压器的铁芯也随着轴向位移，从而使初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接（同名端连接），就引出差动电势输出。其输出电势反映出被测体的移动量。
三、需用器件与单元：主机箱、差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。
四、实验步骤：
附：测微头的组成与使用
测微头组成和读数如图1—1
测微头读数图
图1—1测位头组成与读数
测微头组成：测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。
测微头读数与使用：测微头的安装套便于在支架座上固定安装，轴套上的主尺有两排刻度线，标有数字的是整毫米刻线(1ｍｍ／格)，另一排是半毫米刻线(０.５ｍｍ／格)；微分筒前部圆周表面上刻有50等分的刻线(０.０１ｍｍ／格)。
用手旋转微分筒或微调钮时，测杆就沿轴线方向进退。微分筒每转过1格，测杆沿轴方向移动微小位移０.０１毫米，这也叫测微头的分度值。
测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值，注意半毫米刻线；再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读1／10分度，如图9—1甲读数为３.６７８ｍｍ，不是３.１７８ｍｍ；遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时，应看微分筒的示值是否过零，如图9—1乙已过零则读２.５１４ｍｍ；如图9—1丙未过零，则不应读为２ｍｍ，读数应为１.９８０ｍｍ。
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胸墙和护面块体模型用模具制作。模具一般为木质和有机玻璃，前者较为常用，原因是木材易于切割，且制作出的混凝土模型气泡较少。制作前试验人员先用CAD画出构造图，并详细标明各部位尺寸，然后交由模具制作人员并详细说明制作要求。制作模具时要保证两点：一是尺寸的准确，二是易于脱模。常见的块体，如扭王字块、扭工字块，形状较为复杂，应将模具分为几部分，然后进行拼装。部分常用块体的制作模具见图5-1~图5-3。图5-4为某工程断面模型试验中胸墙的制作模具。
模型制作遵循几何相似和重力相似的原则，斜坡堤结构一般为：顶部为混凝土胸墙、堤心为10~100kg或800kg以下混合级配的块石开山石[3]、坡面采用人工块体或大块石护面、护面层下部为一定重量的垫层石、临海侧坡脚为抛石棱体镇压层。
（1）构件的模拟制作
斜坡式建筑物模型的制作主要是组成斜坡堤的各种构件的模拟制作。
北堤断面3：泥面高程为+0.5m，采用斜坡堤结构型式，堤顶设反弧型挡浪墙，堤顶高程为+7.5m。后方陆域高程为+6.0m；护面采用厚度为450mm的D型栅栏板和E型栅栏板，垫层为400mm厚干砌块石，栅栏板坡度为1:2；在高程+3.3m及+6.0m处设消浪平台。护底为200-300kg块石宽肩台，坡度为1:3；堤心采用充填砂袋。
1.14
4.94
北堤断面3
极端高
2.42
2.10
2.04
1.76
1.17
5.01
设计高
1.79
1.56
1.52
1.31
0.88
5.01
3.3试验断面
3个试验断面由设计院提供，断面代表位置见图3.1。
图3.1断面位置图
东堤断面1：泥面高程为+1.5m，采用斜坡堤结构型式，堤顶设反弧型挡浪墙，堤顶高程为+7.2m。后方陆域高程为+6.0m；护面采用厚度为400mm的A型栅栏板，垫层为400mm厚干砌块石，栅栏板坡度为1:2.5；在高程+4.2m处设消浪平台。护底为10-100kg块石，坡度为1:3；堤心采用充填砂袋。
c.直墙式建筑物水平波压力测量；
d.直墙式建筑物浮托力测量；
e.直墙式建筑物上水试验（包括越浪量、越浪距离、水舌高端等）；
f.直墙式建筑物反射系数测定。
4.依据波试验
为了提高模拟精度和造波工作效率，在模型摆放之前，首先率定原始波要素，以达到试验波要素满足目标值的要求。
模型的原始人射波，规则波波高不应小于2cm，波周期不应小于0.5s;不规则波有效波高不应小于2才m,谱峰值周期不应小于0.8s。
通过本实验课程，学生应能掌握物理模型实验基本的流程、内容、方法和解决问题的能力，熟悉使用实验室内仪器设备，能结合规范要求与先修课程所学内容串联知识，确定实验方案并组织实施，增强对港航工程的总体认识，掌握实验报告撰写的内容与要点，培养独立思考和解决问题的能力，为今后从事设计或科研工作中完成物理模型实验打下坚实基础。
当水深条件限制，建筑物模型处不能产生要求的波浪要素时，可在建筑物模型前加大地形底坡坡度，加大后的坡度不应陡于1:15。
本次综合试验因前述因素统一比尺为 =16。不规则波因资料未提供原始谱型，并为节省率波时间，要求控制 、 在允许偏差内即可，规则波考虑采用 ； ； 组合。
5Leabharlann Baidu模型制作
1）斜坡式防波堤断面物理模型试验
（2）验证挡浪墙、护面块体、护底块石的稳定性，如不稳定，提出优化方案；
（3）测定挡浪墙波压力。
图3.2东防潮堤断面1挡浪墙详图（单位：mm）
图3.3东防潮堤断面2挡浪墙详图（单位：mm）
图3.4北防潮堤断面3挡浪墙详图（单位：mm）
图3.5东防潮堤断面1（高程单位：m，长度单位：mm）
图3.6东防潮堤断面2（高程单位：m，长度单位：mm）
2)模型比尺的确定：
波浪与斜坡式、直墙式建筑物相互作用的建筑物模型设计，应满足几何相似。与稳定性试验有关的建筑物构件的模型设计，除应满足几何相似外，尚应满足质量、重心位置相似。
模型按重力相似准则设计，结构断面尺寸满足几何相似，根据试验场地和试验要求，模型选用几何比尺不能大于40，例如 =20，即水深比尺、波高比尺、波长比尺均为20，周期比尺为 4.472，力比尺为 =8000。依据《波浪模型试验规程》（JTJ/T234-2001）要求，断面模型栅栏板和挡浪墙采用水泥加铁粉预制，重量偏差与几何尺寸误差均要满足试验规程的要求；断面模型中各种块石按重力比尺挑选，质量偏差控制在±5%以内。
《
撰写人：宁萌
撰写时间：年月日
开课院系：工程学院海洋工程系
课程编号：082704102232
课程中文名称：港航工程综合实验
课程的英文名称：Comprehensive Experiment of Harbor & Waterway Engineering
课程学时：1周学分：1.0
一、试验目的
本实验课程以解决港口、航道、海岸工程中涉及的实际工程问题为依据，将港口、航道与海岸工程专业多门课程的教学实验集合成内容紧密联系、理论结合实践的综合型实验，旨在培养学生结合所学专业知识独立设计与完成实验的能力。
以下是几种常用块体模型的制作模具。
2.07
2.01
1.75
1.19
4.94
设计高
2.14
1.94
1.90
1.71
1.26
4.94
设计低
1.75
1.61
1.58
1.45
1.12
4.94
东堤断面2
极端高
2.40
2.11
2.05
1.79
1.22
4.94
设计高
2.18
1.98
1.94
1.75
1.29
4.94
设计低
1.77
1.63
1.59
1.47
3试验条件
3.1试验水位
试验水位（以天津新港理论最低潮面起算）
极端高水位 5.88m
设计高水位 4.30m
设计低水位 0.50m
3.2试验波浪条件
各断面采用的试验波要素见表3.1。
表3.1断面位置试验波要素
断面名称
水位
H1%(m)
H4%(m)
H5%(m)
H13%(m)
(m)
(s)
东堤断面1
极端高
2.35
3)本次试验简化要求:
(1)因本次试验经费及设备使用时间不足的原因,采用统一的挡浪墙及沉箱模型,因此比尺统一定为 =16,重量有偏差,在实验报告中说明。
(2)为了区分，取东堤断面1和东堤断面2波浪条件与扭王字块、栅栏板、四角空心块等排列组合分成六组方案，学生自选组合。
分组
波浪条件
块体
1
东堤断面1
扭王字块
3）压力传感器的率定与波高仪的率定过程相同。
3.实验设计
1)主要理论依据
（1）试验波谱
不同的波谱有不同的适用范围，具体根据试验海区的波浪情况确定，我国常用规范谱，因本实验所用造波机仅支持J谱、PM谱、ITTC谱等少量海浪谱，因此采用另一常用且与规范谱相近的JONSWAP谱，以下是J谱的表达式：
此处
或
1）斜坡式防波堤断面物理模型试验
a.波浪作用下防波堤挡浪墙越浪量和波浪爬高；
b.挡浪墙、护面块体、护底块石的稳定性研究；
c.测定挡浪墙不同位置处波压力，绘制最大水平力、最大浮托力压力分布图及各点最大压力分布图。
2）直墙式建筑物断面物理模型试验
a.直墙式建筑物前波浪形态(立波、远破波、近破波等)；
b.直墙式建筑物稳定性试验；
东堤断面2：泥面高程为+1.5m，采用斜坡堤结构型式，堤顶设反弧型挡浪墙，堤顶高程为+7.2m。后方陆域高程为+6.0m；护面采用厚度为400mm的B型栅栏板和C型栅栏板，垫层为400mm厚干砌块石，栅栏板坡度为1:2；在高程+3.3m及+6.0m处设消浪平台。护底为200-300kg块石，坡度为1:3；堤心采用充填砂袋。
斜坡堤胸墙一般为现浇混凝土结构，其底部与堤心石间的摩擦系数较大，因此，为保持模型与原型结构的相似性，在制作斜坡堤胸墙模型时，应在其底部进行加糙处理，并测量其摩擦系数。加糙的方法是采用倒置的方法制作胸墙模型，即制作模型时将胸墙底面朝上，浇筑完混凝土后在其表面插入一定长度的碎石（碎石露在表面的长度示摩擦系数而定，一般1cm左右即可）。
各断面挡浪墙详见图3.2-图3.4。3个断面见图3.5-图3.7。
4试验依据及应遵守的规程
《波浪模型试验规程》JTJ/T234-2001；
《海港水文规范》JTS145-2-2013；
《防波堤设计与施工规范》JTS154-1-2011。
5研究内容与要求
（1）测定重现期50年波浪作用下防潮堤挡浪墙越浪量，为防波堤堤顶高程的合理确定提供依据；
2
东堤断面1
栅栏板
3
东堤断面1
四角空心块
4
东堤断面2
扭王字块
5
东堤断面2
栅栏板
6
东堤断面2
四角空心块
(3)直立式建筑物不提供参考断面图，沉箱模型考虑经费的因素，使用实验室已有电木模型。需要学生依据现有沉箱模型在斜坡堤试验基础上改造，采用相同波浪条件，并依据改造后方案绘制断面图，完成试验。
(4)综合试验允许学生依据提供的试验资料对选题进行修改,制定适于自己的试验方案,但要求具备:
构件制成后，应进行尺寸和重量的校核。对于一些大型的构件，如斜坡堤的胸墙等，其几何尺度允许偏差为±1%，且应控制在±5mm之内。有重心和质量相似要求的建筑物构件，其重心位置允许偏差为±2mm，质量允许偏差为±3%。对于单个护面块体，如扭王字块体、扭工字块体等，其重量的允许偏差为±5%。
斜坡式建筑物护面块体的模拟，当需要检验其强度时，应模拟护面块体的抗弯强度，其允许误差为±10%。
（2）模型试验原理
模型制作必须满足几何相似和重力相似原则。依据波制作必须满足佛罗德相似准则和雷诺相似准则。
a）弗劳德（Froude）准则
b）雷诺（Reynolds）准则
模型试验中常用的比尺：
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
式中： —模型长度比尺； —原型长度； —模型长度； —时间比尺；λH—波高比尺，λT—波周期比尺，λF—力比尺，λq—单宽流量比尺。
对于规则波,将波高、周期转化为造波机输入参数模拟波浪，采集不少于10个完整波形，取平均值为平均波高、平均周期代表值，若代表值均在允许偏差±5%范围内，则需再重现两次以消除偶然性，保证率波的可靠性。
对于不规则波采用频谱模拟，将给定的有效波高及周期送入计算机进行波谱模拟，经过修正后，使峰频附近谱密度、峰频、谱能量、有效波高等满足试验规程要求。即 a.波能谱总能量的允许偏差为±10%；b.峰频模拟值的允许偏差为±5%；c.在谱密度大于或等于0.5倍谱密度的范围内，谱密度分布的允许偏差为±15%；d.有效波高、有效波周期或谱峰周期的允许偏差为±5%；e.模拟的波列中1%累积频率波高、有效波与平均波高比值的允许偏差为±15%。每组波要素的波列都保持波个数在100以上，根据试验要求，针对不同断面，在各个水位依据给定的波浪要素进行率定，将最后得到的造波参数存储在计算机中。试验时，依据对应率定好的造波信号进行造波。
二、试验资料
1概述
为保障后方库区使用安全，需建设防潮堤工程，拟采用II级堤防重现期50年一遇的防洪（潮）标准，防潮堤允许越浪。为了对防潮堤各部位稳定性进行验证，确定合理的防潮堤顶高程，需进行波浪断面模型试验，为工程设计提供科学依据。
2研究目的
测定防潮堤在不同设计水位重现期50年波浪作用下，护面及挡浪墙等各位置的稳定性、挡浪墙波浪力和越浪量，在此基础上确定合理的防潮堤顶高程。
制作构件的材料一般为快硬水泥或腻子，这两种材料凝结速度快，且易于脱模。一般情况下，全部采用上述材料制作出的模型，其重量较根据构件原型换算成的模型重量轻，因此在制作时应掺入适量铁砂。铁砂的掺入量需要在制作过程中逐渐摸索，例如，在制作人工块体模型时，可以先制作一个，然后烘干、称重，根据实际重量和块体模型标准重量的差值确定铁砂的掺入量，其后制作模型时掺入等量的铁砂即可。
图3.7北防潮堤断面3（高程单位：m，长度单位：mm）
三、试验内容及要求
1.实验设备
1）试验水槽及造波机
2）波高仪
3）压力传感器
4）越浪测量装置
2.测量仪器的率定
1）在水槽或率定池内安装好波高仪，检查仪器连线，确保所有信号正常。
2）控制水位由浸没波高仪30cm处逐步降低到浸没5cm处，每次降低水位3-4cm，降水位前将此时的电压值与此时浸没波高仪的水位同时记录，依照仪器说明至少记录7次，寻找电压值与水位值的线性关系，作为仪器的率定系数。