长沙理工大学波浪与防波堤实验 指导书(本部)
圆弧型防波堤开孔护面波浪荷载理论分析与实验研究
通过上述的波浪荷载理论结合本物理模型 比例尺， 计算得 出该 防波堤面板所受波浪荷载数值 ， 见图 ４中理论数据。 对 比分析表明 ， 物理模型试验数据与计算理论数据基本吻合 ， 说明本文物理试验是
正确的， 结 构 能够 反 映 圆弧 型 防波 堤波 浪荷 载 分 布 的基 本规 律 。 ３ 结论 － １ １ ＝ ０ ． ７ ５ （ １ ＋ ｃ ｏ ｓ ｌ ３ ） Ｈ Ｐ ：０ ． ５（ １ ＋ｃ ｏ ｓ Ｂ ） １ ｏ Ｈ 本文通过参照实际工程建立圆弧型防波堤物理模型 ， 进行波浪 试验 ， 获得波压力的试验数据 ， 与现有波浪荷载理论计算结果对 比 ％ － ｏ － ｓ ４ ７ ｒ ｄ／ Ｌ 分析 ， 可 以得 出 以下 结论 ： ４ 删 ３ ． １通过物理模型试验 ，与 圆弧型防波堤波浪荷载计算理论对 式 中： Ｈ一 设计 波高 （ ｍ） ， － ｑ 一 波压力零点在静水面 以上 的高度 ， 比， 得 到理想 的结果 ， 反映了本文试验与 国内其他 学者相关理论 的 ｐ 一 静水 面 处 的 波浪 压 力 ， ３ ＇ ０ － 海 水重 度 （ Ｋ Ｎ ／ ｍ ） ， Ｐ 『直墙 底 面 处 的波 致性 。 浪 压力 （ Ｋ Ｐ ａ ） ， Ｂ 一 波 向与 防波 堤法 向间 的 夹 角 ， ｄ ， － 直立 墙 底 面 以上 ３ ． ２ 不 同 开孑 Ｌ 率 的圆弧型防波堤开孑 Ｌ 护 面 上 波 浪 荷 载 基 本 一 水深（ ｍ） ， ｄ － 堤 前 水深 ｍ） 。 致， 但在堤内有残留波 良 余能的地方 ， 波浪荷载较大 ， 如额外加固处 对 于半 圆型 防波堤 ， 上 列 公式 进 行相 位 修 正 ： 理将 有利 于 防 波堤 结 构 的稳定 。
，
部 高 程为 ０ ） ， 同步 采集 ７点 波 压 力变 化 过 程 ， 压 力 感 应 器 的 编号 由 下 至上 依 次 是 １ 、 ２ 、 ３ 、 ４ 、 ５ … ６ ７ 试 验 数据 与 理论 数 据对 比分 析 测量 点 压 强 的 Ｃ Ｙ Ｇ 一 ５ ０ ５压 力 感 应 器 出厂 前 已 进 行 了 率定 ， 考 虑实际工程中大填料应用较多， 因此在实验 中使用大填料 ， 试验采 集 的数据见图。压力传感器 ７的数值 比压力传感器 ６要高 ， 这是因 为部分波浪经孑 Ｌ 洞 传至模型 内， 能量没有得到全部消除 ， 余能作 用 在压力感应器上所致。因此在压力传感器 ７的位置可以进行额外加
波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告(一)
波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告(一)实验报告：波浪对斜坡式防波堤的作用引言•波浪对海岸线的侵蚀是一个普遍现象•斜坡式防波堤被广泛应用于保护海岸线免受波浪侵袭•本实验旨在研究波浪对斜坡式防波堤的作用实验设计1.实验材料–斜坡式防波堤模型–测量器具（如测压仪、测距仪等）–波浪发生器–实验水槽2.实验步骤1.搭建实验水槽并固定斜坡式防波堤模型2.设定波浪发生器产生不同波浪高度的波浪3.测量波浪在防波堤前后的压力和水位变化4.记录实验数据实验结果1.波浪高度与防波堤前后压力的关系：–波浪高度增加，防波堤前的压力也增加，说明防波堤有效地减弱了波浪的冲击力–防波堤后的压力相对较低，说明波浪在防波堤后散射和减弱2.波浪高度与防波堤前后水位变化的关系：–波浪高度增加，防波堤前的水位变化也增加，表明防波堤可以减小波浪对海岸线的进一步侵蚀–防波堤后的水位变化较小，说明波浪能够在防波堤后退散结论•斜坡式防波堤能够有效地减弱波浪的冲击力和侵蚀能力•波浪在防波堤前的压力和水位变化较大，而在防波堤后逐渐减小•斜坡式防波堤在保护海岸线安全和稳定方面具有重要作用局限性•本实验仅使用模型进行了室内实验，实际情况可能会受到多种因素的影响•实验中仅考虑了波浪高度对防波堤作用的影响，其他因素可能也会对防波堤的作用产生影响参考文献•[1] Smith, J., & Johnson, R. (2010). The effects of wave height on the performance of sloping seawalls.•[2] Chen, H., & Liu, Y. (2015). Experimental study on wave transformation and energy dissipation over asloping structure.致谢•感谢实验室提供的设备和场地•感谢实验组成员的协助和支持实验讨论斜坡式防波堤作为一种常见的海岸线保护结构，其作用机理已经得到广泛研究。
波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告
波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告
实验目的：研究波浪对斜坡式防波堤的作用。
实验原理：
斜坡式防波堤是一种常用的海岸防护结构，其斜坡形状可以减少波浪对防波堤的冲击力，并将波浪能量分散。
实验装置和材料：
1. 实验水槽
2. 模型防波堤（斜坡形状）
3. 测量工具（尺子、流速计等）
4. 人工波浪发生器
实验步骤：
1. 在实验水槽中放置模型防波堤，确保其斜坡朝向波浪发生器。
2. 开启人工波浪发生器，产生一定强度的波浪。
3. 在波浪作用下，记录波浪的高度、流速以及波浪冲击力等数据。
4. 得到的数据可进行统计和分析，比较不同波浪条件下波浪对斜坡式防波堤的作用效果。
实验结果：
经过实验观测和数据分析，得到了如下结果：
1. 在波浪作用下，斜坡式防波堤能减少波浪高度，并将波浪能量分散。
2. 波浪冲击力对斜坡式防波堤的作用较小，主要由波浪高度和流速来决定。
3. 波浪的高度和流速越大，波浪对斜坡式防波堤的冲击力也越大。
4. 通过调整防波堤的斜坡角度，可以改变其对波浪的作用效果。
实验结论：
斜坡式防波堤可以有效减少波浪的高度和冲击力，起到保护海岸的作用。
实验结果对海岸工程设计和施工有一定的参考价值，并且为海洋岸线的防护提供一种可行方案。
斜坡上潜堤消浪特性的试验
Ｅｘ ｒｍ ｅ ｆ ｔ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｆｔ ｅ ｓ ｂ ｅ ｇ ｄ ｐｅ ｉ ｎｔｏ ｈｅ ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｕ ｍ ｒ ｅ
ｂ ｅ ｋｗａ ｅ ｖ ａ ｐ ｎ ｎ ｔ ｌ ｐ ｒａ ｔ ｒ ｗａ ｅ ｄ ｍ ｉ ｇ ｏ ｈｅ ｓｏ ｅ
让 一 部分 泥 沙 越 顶 进 入 堤 后 水 域 淤 积 ， 到 保 滩 起 促 淤 的作 用． 堤 广 泛应 用 于 护 岸 、 滩 保 淤 、 潜 保 围
海 造 田以及 导 流 等 近海 工 程 中 ， ： 利 油 田保 滩 如 胜
收 稿 日期 ： ０ １ １ １ ２ １ 一Ｏ — ４
淹没 在水 中的 防护堤 ． 主要作 用 是 防 浪 、 沙 以 其 防
及 导 流等 ， 既可 阻挡 一 部 分 波浪 冲 击海 岸 ， 可 它 也
潜 堤． 堤的类 型有许 多 种 ， ： 潜 如 斜坡 型 、 型 、 型 矩 梯
和薄壁型等 ， 实际工程 中多采用 矩型和斜 坡型． 国内 、 很 多 学 者 一 直 致 力 于潜 堤 消 浪 特 性 外
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌａ ｌ ｉ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｏ ｅ ｉａ ｎａｙｓｓ，ｔ ａｎ ｆｅ ｔｎｇ ｗａ ｅ ｄａ ｈｅｍ ｉ ｅ ｆ ｃ ｉ ｖ — ｍｐｉ ｇ ｆ ｃ ｏ ｓａ ｅ ｎ ａ ｔ ｒ ｒ
ａ Ｈｉ ｎ ／ ／ ｄＨｉＬ．Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｓ ｈ ｏ ｉｓ ｈ ｌ ｍｅｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｒ ｅ ｉｎ ｄ ａ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅｔ ｅ ｒｅ ，ｔ ｅｆｕ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓｗｅ ｅｄ ｓｇ ｅ ．Ａ ｒ ｐ ｔａ — ｅ ｏ ｄｓ ｂ ｒ ｅ ｒ ａ ｗａ ｅ ｓｓ ｌｃｅ ｓ ｔ ｅｏ ｊｃ ｆｓｕ ｙ ｚ ｉ ｕ ｍｅ ｇ ｄ ｂ ｅ ｋ ｔ ｒｉ ｅｅ ｔ ｄ ａ ｈ ｂ ｔｏ ｔ ｄ ．Ｔｈ ｎ ｉｅ ｔｗａ ｅ ｉ ｅ ｅ ｉ ｃｄ ｎ ｖ ｓａ
长沙理工大学认识实习指导书(2012城南)
水利水电工程专业认识实习指导书水利学院水利水电工程教研室2014年4月认识实习指导书一、实习的目的实习是教学计划的重要环节，是学生接触实际、了解社会的重要途径，是培养学生实践能力、提高学生综合素质的重要手段。
认识实习可以增强学生对水利工程的感性认识，为后续学习专业基础课和专业课奠定基础，还可培养学生对专业的热爱，增强其投身我国水利工程建设的使命感与责任感。
二、实习的内容和要求本次实习内容主要包括听专业知识讲解、看录像、现场参观株洲航电枢纽和水府庙水库枢纽及听专家讲座等环节。
通过实习，同学们应了解和初步掌握以下内容：1、水利工程的建设过程及涉及的主要专业知识；2、株洲航电枢纽和黑糜峰抽水蓄能电站的工程概况及经济效益；3、枢纽主要建筑物的组成、布置及运用情况；4、挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、通航建筑物等的作用；5、水电站的基本工作原理、主要类型、基本构造和作用。
为保证实习目标的实现，实习要求如下：听报告、看录像有记录与小结；参观要求当场拍照或画速写绘制建筑物草图，记实习日记（包括本次实习的自我鉴定）；实习结束时要求完成反映本次实习内容及真实感想的实习报告。
三、实习纪律同学们在实习期间必须注意维护自身及学校形象，服从指导老师的统一指挥。
注意安全，遵守纪律，不得擅自离队行动，严格遵守工程单位的一切安全技术规程和有关规章制度。
实习期间同学们要认真参观，用心听讲，多加思考，记好笔记。
四、实习成果及考核1、实习成果包括实习日记(日志)，1500字左右的实习报告；2、指导老师根据学生实习中的表现、实习笔记(日志)及实习报告等成果，通过综合考查评定学生的成绩；3、实习报告要求手写，具有个性，包括实习内容简述及真情实感等，如有雷同现象，成绩作不及格处理。
五、实习安排为便于管理、保证实习质量，实习分3个小组，并配备6名指导教师。
指导教师：张登祥喻和平陈会芳刘景平常留红喻黎明行程及实习内容安排见下表。
六、实习工程基本资料(一) 株洲航电水利枢纽工程株洲航电枢纽位于湘江下游空洲汊道河段，上距衡山县城和在建的大源渡航电枢纽各自为83km和96km，下距株洲市24km。
长沙理工大学波浪与防波堤实验指导书(本部)
波浪与防波堤相互作用实验一、实验目的防波堤是港口水工建筑物的重要组成部分，能够有效的防御波浪的港区的侵袭，在港工建筑物逐步进入深水区域时，传统意义上的防波堤因其造价较高、技术复杂、施工困难等已不能适应深水港发展的要求，且传统意义上的防波堤在水体交换、环境保护等方面有所欠缺，港口工程结构型式正逐步向透空式结构、消能式结构及多功能型结构方向发展。
但是现有的透空式防波堤结构相对复杂，造价较高，且消浪效果不佳。
而且外海施工条件恶劣，迫切需要一种施工简单，施工周期短，安装、拆卸方便，且消浪效果好的新型防波堤结构。
图 1 新型透空式双层板型防波堤（1- 支撑桩，2-下横梁，3-预制板，4-上横梁）本实验针对一种新型透空式双层板型防波堤（见图1）的消波性能进行研究。
该防波堤施工成本低廉，利用预制的小型钢筋混凝土构件，在海上现场装配成相互锁扣的框架，因而施工方便、安全，海上施工工期缩短，适用于软土地基，并且能实现内港与外港之间海水的循环。
本实验的目的是，根据不同的波浪参数，得出防波堤的相对波高、相对水深及相对预制板间隙与透射系数的关系，验证此种型式的防波堤有效性和安全性，为在实际工程中的使用提供参考。
二、实验内容实验内容主要是对防波堤的透射系数和反射系数进行分析。
透射系数是指透射波与入射波的波高比值：t t i K H H = (1)式中：H i 为堤前入射波高，H t 为堤后透射波高。
反射系数是值反射波与入射波的波高比值：r r i K H H = (2)式中：H i 为堤前入射波高，H r 为反射波高。
三、实验装置及仪器设备（1）造波系统及水槽（金盆岭校区港航中心港工厅）波浪水槽长×宽×高=45m ×0.5m ×0.8m ，最低工作水深0.2m ，最高工作水深0.6m ，模型布置在水槽中心位置。
造波机后侧设有直立式消能网，水槽的另一端设有消能坡，以消除波浪反射影响。
沉箱防波堤沙质底床对波浪动态响应的研究
随着沿海经济建设步伐的加快 ， 在港 口建设等方面， 越来越多地遇到海上结构物的地基稳定问题。一些 海上结构物的失稳事件不断发生＿ Ｊ １ ， 从而引起人们对该问题的进一步关注。海床中的破坏一般有 ： 滑移破
坏、 强度破坏 、 液化和侵蚀 ， 而任何一种破坏形式都 同孑 隙水压力 的分布有着 密切的关 系。２ 世纪 ４ 年代 Ｌ Ｏ ｏ
深 Ｏ ２ ．０ ｍ。为 了
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图 １ 试验布置示意 图
沉 防 堤 质 床 波 动 ０ 研 箱 波 沙 底 对 浪 态向 应的 究
程 永舟 ， 一 周援衡 王永 学 一 ，
（． １大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室， 大连 ｌ６２ ； １ ４ ０ ２ 长沙理工大学河海工程学院， ． 长沙 ４０７ ） １ ６ ０
摘 要： 海床破坏同孑 隙水压力的分布有着密切的关系。利 用波浪水槽试 验 ， Ｌ 对波浪作用 下沙质底 床 的
１ ２ 模 型设计 和测 点 布置 ．
试验中采用了 ２种沙床模 型 ， 即细沙 （ 中值粒径为 Ｄ ０ ．１ ｌ ， ５＝０ ２ ／ 渗透 系数为 ０ ０８ｃ ／， ｎｌ ｌ ．１ ｍ ｓ孔隙率为 ４ ． ％） ７３ ０ 和粗沙（ 中值粒径为 Ｄ０ Ｏ ４ ｌ ， ５＝ ． ｎｌ渗透系数为 Ｏ０ １ ｍ ｓ孔隙率为 ３ ． ％）抛石基床采用卵石 ４ ／ ｌ ． ／， ４ｃ ８９ ３ ， （ 粒径为 ｌ ～ ４ＩＴ 孔隙率为 ３ ． ％） Ｏ １ ｌ ， Ｔ１ Ｉ ５６ ０ 。沉箱为长 Ｏ５ｍ， Ｏ ４ｍ 高 Ｏ ６ｍ的木制模型 ， 内填满细沙。 ． 宽 ． ， ． 箱
长沙理工大学波浪与防波堤实验预习报告
(1)谈谈你所了解的防波堤？定义：防波堤为阻断波浪的冲击力、围护港池、维持水面平稳以保护港口免受坏天气影响、以便船舶安全停泊和作业而修建的水中建筑物。
防波堤还可起到防止港池淤积和波浪冲蚀岸线的作用。
它是人工掩护的沿海港口的重要组成部分。
一般规定港内的容许波高在0.5～1.0米之间，具体按水域的不同部位、船舶的不同类型与吨位的需要确定。
防波堤常由一、二道与岸连接的突堤或不连接的岛堤组成，或由突堤和岛堤共同组成。
防波堤掩护的水域常有一个或几个口门供船只进出。
防波堤的主要功能:(1)防御海浪对港域的侵袭，维持港内水域的平稳，以保证船舶在港内安全停靠、系泊和正常装卸作业与旅客上下。
(2)在沙质和淤泥质海岸，兼有阻挡沿岸泥沙流入港内、减轻港内淤积的作用。
(3)在有冰冻的海域，防波堤还可以阻止大量流冰进入港内，防止堵塞。
个别防波堤内侧还可以兼作码头。
防波堤的的种类:防波堤的结构一般可分为重型和轻型两类,前者是传统和常用的防波堤型式按照结构型式.防波堤可以分为直立堤、斜坡堤和特殊型式防波堤。
按其断面形状及对波浪的影响亦可分为斜坡式、直立式、混合式、透空式、浮式，以及配有喷气消波设备和喷水消波设备等的多种特殊型式防波提示意图：2）问题1：查阅相关资料简述传统型式防波堤和新型透空式防波堤的优缺点？。
传统型式防波堤有斜坡式防波堤和直立式防波堤、混合式防波堤（1）斜坡式防波堤：优点：波浪遇斜坡后，大部分在斜坡上破碎，波能消散，因而堤前的反射波小；对地基不均匀沉降不敏感，对地基承载力要求较低；结构简单，施工容易，不需要大型起重设备；在施工建设过程中或建成以后，如不损坏，易于修复。
缺点:材料用量大致与水深平方成正比，水深较大时造价高；不适用兼作码头、波能发电、亲水休闲、海水交换等多功能开发利用。
（2）直立式防波堤优点：当水深较大时，建筑材料用量比斜坡式防波堤少；不需要经常维修；堤内侧可兼作码头，并易于进行波能发电、亲水休闲、海水交换等多功能开发利用。
波浪要素与流场测量实验指导
波浪要素与流场测量实验指导波浪要素的测量一、试验时间：二、实验地点：长沙理工大学水利实验中心实验大厅三、实验人员：四、实验仪器设备：水槽、造波机、防波堤模型、浪高仪、数据采集仪、秒表、米尺、照相机。
五、实验要求：1、了解认知风浪槽结构，如图一所示，实验风浪水槽为40m（长）X 1m（高）X0.8m（宽），实际有效长度为37m。
图一 实验布置图2、了解掌握风浪槽各个结构作用及操作流程造波机：造波机在风浪的最前端，是制造波况的主要设备。
按照设计要求可以制造规则波、椭圆波、不规则波、破碎波、孤立波、聚焦波。
波况参数设置有：周期、波高、水深等等参数。
操作流程：严格按照造波机的开关机程序说明来执行。
效能网：在离造波机最远的地方，作用是减少多次反射。
3、了解测量仪器和采集仪器，并熟悉数据测量和采集浪高仪：浪高仪为加拿大Richard Branker Research 公司生产的WG—50型。
测量每个时刻波高的变化趋势：波高和周期。
采集系统：采集系统是武汉优泰软件有限公司生产的utelk采集系统T3232f以及北京东方振动和噪声研究所制造的INV306智能信号分析系统。
数据采集：浪高仪根据生产厂商的率定，导线与电源盒需要一一的对应连接，并且检查信号通信质量。
浪高仪信号经过utelk采集系统转化为软件所能认识的信号，在电脑端进行采集。
utelk采集系统设定根据实验数据需要进行设定，主要设定参数有：时间函数、通道标识、采集通道数、设备，描述、报警值、细化、频谱参数、分析频率、平均与谱线数、工程单位、校正因子、采集控制、频响函数、抗混滤波、程控放大、触发参数等等。
4、数据分析熟练掌握实验所测电压值转化为工程值方法及步骤（浪高已经经过率定：20mv电压值对应1mm水深工程值），提高对数据的真伪判别能力。
学会根据两点法分离计算入射波与反射波波高。
两点分离法的理论基础：见附页。
为了简捷，选择吴宋仁教授主编的《海岸动力学》p51方法。
波浪波浪模拟实验
3.16波浪波浪模拟实验海洋、湖泊、水库等宽广的水面下可能发生较大的波浪，波浪将影响船舶进航和停泊的安全；对堤防闸坝以及其他岸边建筑物具有强大的冲击作用；也会引起近岸浅水地带水底泥沙运动；淘刷岸坡和护岸建筑的基础，使航道和港口受淤、岸坡崩溃。
因此波浪成为水力学的重要课题之一。
一、实验目的：1、掌握波浪水槽和造波机的基本结构和原理2、掌握描述波浪基本要素的定义和测量3、了解波浪水槽模型实验的基本方法二、实验装置：1、水槽：1、电脑2、液压系统和造波板3、浪高仪4、消波器2、造波机：造波机安装在波浪水槽一端，造波机后侧直立式消能网，水槽的另一端设有消能坡消除波浪反射影响。
整个造波系统由造波板、液压伺服作动器、液压泵站、伺服放大器、AD/DA接口及计算机与外设等部分组成。
实验中要模拟一个波谱时，首先根据目标谱利用傅利叶变换将其展开成一个电压时间序列值控制信号，经D/A接口转换成不规则的电压信号，送给伺服控制放大器，驱动造波机推板作相应的推挽运动，推动水体而产生波列，位移传感器实时测出推板的运动轨迹，实时反馈到控制放大器，修正机械惯性带来的误差，以确保推波板能准确地跟踪计算机给定的信号运行。
造波的同时，浪高仪将波浪物理量转换成电量信号送A/D转换器进行数据采集，并暂存于内存中，供谱分析。
一般情况下，每次谱模拟不得少于120个波。
由于传递函数拟合时产生的误差及机械系统的影响，很难一次模拟成功，必须按以下公式修正。
[])(ϖα−=ωϖ+S*ϖ(DS(S))(S)式中：---------------修正后的控制谱S*ϖ()-----------------实测模拟谱)(S ϖ α -------------------修正系数)(DS ϖ --------------目标谱按重新计算出电压时间序列值，再一次控制造波机造波，分析比较，直至得到理想的模拟谱为止。
一般情况下经过二到五次修正就可基本成功。
)(S *ϖ三、实验原理：1、波浪要素的定义：波浪现象的特征是水的自由界面出现有规律的起伏形态，水的质点则作有规律的振荡运动，同时波形以一定速度向前传播。
波浪与防波堤护面块体相互作用模拟研究新进展
ｉ ｔ ｒ ｃ ｉｎ ｂ ｔ ｅ ｖ ｓａ ｄ ｈ ｄ ａ ｌ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ｗｈ ｃ ｖ ｒ ｏ ｓｔ ｅ ｓ ｏ ｔｏ ｎ ｓｏ ｅ ｅ ｉｔ ｇ ｍａ ｈ ｍａ ｉａ ｎ ｅ ａ ｔ ｅｗｅ ｎ ｗａ ｅ ｎ ｙ ｒ ｕ ｉ ｓｒ ｃｕ ｅ ， ｉ ｈ ｏ ｅ ｃ ｍｅ ｈ ｈ ｒｃ ｍｉ ｇ ｆ ｈ ｘ ｓｉ ｔ ｅ ｔ ｌ ｏ ｃ ｔ ｎ ｃ
（． １ 中交第二航 务工程勘 察设 计院有限公 司 广州分公 司，广 东 广 州 ５ １４ ： １４ ２ ２中国科 学院 力学研究所 ，北京 １０ ９ ． ０ １０）
摘 要 ：通过流 固耦合三 维数值模 型与先进 的Ｇ Ｕ Ｐ 计算技 术相结合 ，为模拟分析波浪与 防波堤护 面块体等 水工构 筑物的 相互作 用提供 突破性 的研 究计算手段 ，能够克服现有连续介质 波浪数 学模 型的不足 ，解决许 多 目前需要 波浪物理模型 才能
收 稿 日期 ：２ １ — ３ ０ ０２０— ９
防波堤护面块体属于堆石体结构 ，目前研究
作者简介 ：胡昕 （ ９６ ），男，高级工程师 ，从事港 口、交通、物流业咨询研 究及规划设计工作 。 １７ 一
第 ５期
胡 昕 ，赵 颖 ：波 浪 与 防 波 堤 护 面 块 体 相 互 作 用 模 拟 研 究 新 进 展
，
ｗ ｉｈ ｃ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｃｅ ｔ ｃｒ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｒ ｅ ｅ ａ ｅ ｉ ｎ ｓ ｈ ｍｅ ， ｈ ｒ ｆ ｒ ｈ ｓｍｏ ｅ ａ ｒ ａ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｈ ｃ ａ ｅ ｅ ｓ ｉ ｎ ｉ ｅ ｕ ｒ ｔ ｉ ｆ ｅ ｎ ｓｆ ｖ ｒ ｌ ｓｇ ｃ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅｏ ｅ ｔ ｉ ｏ ｓ ｄ ｄ ｌ ｓａｂ ｏ ｄ ａ ｐ ｉ ｔ ｈ ｃ ｏ
长沙理工大学2014年度大学生创新性实验计划项目评审结果
张骁祎 韦 喆 李光煜 曾小利 高 唯
41
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环境激励条件下桥梁模态参数实时识别研究
彭彦荣 彭 炜 张裕名 梁 涛
42
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湘西传统村落空间结构与形态研究
张 兴 杨 颖 罗 琪 郑晰月
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大城市主干道公共交通发展模式与规划设计研究——以长沙市为例
孙远晓
向艳芬
刘
青
李 卉 马应龙
44
61 汽机学院 锂离子电池PVDF/PEO/PVDF凝胶型电解质的防过充保护研究
张永建 樊青青 张文桃 闫薛卉
62 汽机学院 电容式砂石称重传感器及信息处理系统研制
熊 皓 向泽洋 王宏达 刘尧喜 贺云益
63
汽机学院
一种可用于替代进口的耐磨耐高温防抱死泵用高分子导轴承的研制 一种可
黄志伟
郑志超
冯一维
毛秀峰
李雪倩 邱 云 卢利峰 王晨光 彭 亮
李明顺 张永杰 王桂尧 徐海燕 张家滨 许建和 唐常春 尹平保 邓扬 吕毅刚 王达
理工 理工 理工 理工 理工 理工 理工 理工 理工 理工
本部 本部 本部 本部 本部 本部 本部 本部 本部 本部
备注 校级 校级 校级 校级 校级 校级 校级 校级 校级 校级 校级 校级 校级 校级 校级 校级
学生姓名 廖加竞 姜 涛 李凌辉 肖雅倩
导师姓名
项目 科类
张一斌 理工
备注 本部
金 港 刘博文 何映林 黄敏丽 谢李为 陈 众 理工 本部
梁志尧 张家庆 蒋旭辉 贺馨煜 陈瑞寿 石 珏 黄元中 周赣粤 陈丹明 罗琼华 徐阳洲 张明明 朱凌涛 邹 宁 张 猛 万晓雪 万 杰 宁 川 黄 婷 翟光坤 陈 林 蔡冰洁 王孙群 曾林果 郑 丽 王霖浩 王伟嘉 刘湘连 白剑峰 黎 磊 杨 城 马霄霖 刘 鑫 罗心仪
长沙理工大学波浪与防波堤实验 指导书(本部)
波浪与防波堤相互作用实验一、实验目的防波堤是港口水工建筑物的重要组成部分，能够有效的防御波浪的港区的侵袭，在港工建筑物逐步进入深水区域时，传统意义上的防波堤因其造价较高、技术复杂、施工困难等已不能适应深水港发展的要求，且传统意义上的防波堤在水体交换、环境保护等方面有所欠缺，港口工程结构型式正逐步向透空式结构、消能式结构及多功能型结构方向发展。
但是现有的透空式防波堤结构相对复杂，造价较高，且消浪效果不佳。
而且外海施工条件恶劣，迫切需要一种施工简单，施工周期短，安装、拆卸方便，且消浪效果好的新型防波堤结构。
图 1 新型透空式双层板型防波堤（1- 支撑桩，2-下横梁，3-预制板，4-上横梁）本实验针对一种新型透空式双层板型防波堤（见图1）的消波性能进行研究。
该防波堤施工成本低廉，利用预制的小型钢筋混凝土构件，在海上现场装配成相互锁扣的框架，因而施工方便、安全，海上施工工期缩短，适用于软土地基，并且能实现内港与外港之间海水的循环。
本实验的目的是，根据不同的波浪参数，得出防波堤的相对波高、相对水深及相对预制板间隙与透射系数的关系，验证此种型式的防波堤有效性和安全性，为在实际工程中的使用提供参考。
二、实验内容实验内容主要是对防波堤的透射系数和反射系数进行分析。
透射系数是指透射波与入射波的波高比值： t t i K H H =(1)式中：H i 为堤前入射波高，H t 为堤后透射波高。
反射系数是值反射波与入射波的波高比值： r r i K H H = (2) 式中：H i 为堤前入射波高，H r 为反射波高。
三、实验装置及仪器设备（1）造波系统及水槽（金盆岭校区港航中心港工厅）波浪水槽长×宽×高=45m ×0.5m ×0.8m ，最低工作水深0.2m ，最高工作水深0.6m ，模型布置在水槽中心位置。
造波机后侧设有直立式消能网，水槽的另一端设有消能坡，以消除波浪反射影响。
4 波浪传播变形和破碎
海岸动力学Coastal Dynamics长沙理工大学水利工程学院School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology Lecturer(主讲教师)：Dr. Chen Jie(陈杰)2012.10在深海中形成及发展的风浪，离开风区后继续传播，传播围窄，波形接近于简谐波。
涌浪传到滨海区以后，会受到海底地形、地貌、水深变涌浪传到滨海区以后，会受到海底地形、地貌、水深变涌浪传到滨海区以后，会受到海底地形、地貌、水深变课程内容：波浪在浅水中的变化对港口海岸建筑物和近岸航道设计等是非着航道和港区的淤积，造成岸滩的侵蚀变形。
波浪的浅水变形开始于波浪第一次一、波浪守恒(Wave conservation)二、波能守恒和波浪浅水变形(Wave Shoaling)二、波能守恒和波浪浅水变形gH E ρ=gH E ρ=gH E ρ=/20L h L c π三、波浪折射三、波浪折射斯奈尔定律（Snell2 折射引起的波高变化相邻波向线之间的间距0cos cos αα41202sin sin ⎟⎟⎠⎞−−αα根据折射图可以直观的得到沿岸波高的分布情况：根据折射图可以直观的得到沿岸波高的分布情况：在海岬岬角处，波向线将集中，这种现象称为辐聚，此处辐聚、辐散将使海岸上各处的波高不等，这对海岸上泥沙运动有着重要影响。
波浪辐聚处波能集中，可能会引起强烈的冲刷，反之，波浪辐散处波能分散，可能产生泥沙淤积。
波浪守恒：T不变四、波浪的反射与绕射四、波浪的反射与绕射四、波浪的反射与绕射入射波和反射波相互干扰而形成组合波。
2.波浪绕射（同，愈深入掩蔽区内波高愈小，港口或天然海湾内的波Shadow zone Wave zoneBreakwater Wave rays如何考虑波浪的绕射？如何考虑波浪的绕射？(2)不规则波绕射波浪破碎(wave breaking)波浪破碎原因？？波浪破碎原因五、波浪的破碎米切尔1893年提出深水推进波的极限波陡为：深水破碎指标:破碎指标:海滩坡度m=tgβ(β为底坡与水平轴的夹角)对于破碎指标有2.破碎波类型“崩波”型破碎波(Spilling)：“卷波“激散波。
试验教学大纲-长沙理工大学
实验教学大纲“大地测量学基础”实验教学大纲Syllabus for Experiment of Land control Surveying课程编号：08160008编写人：范志勇审批人：赵建三一、实验教学的目的和要求1．使学生了解角度测量精密仪器及精密水准仪的基本构造，掌握其操作使用方法；2．使学生掌握精密测角，精密水准测量的观测、记录计算方法；3．通过实验，提高学生动手能力及仪器的操作水平；4．每次实验必须有实验成果，实验成果需指导教师检查通过，成果不合格须重做；5．每次实验，学生每人必须写相应的实验报告。
二、课程学时学分总学分：3.0 总学时：60 实验学时：8三、实验项目名称和学时分配四、单项实验的内容、要求1．精密测角仪器的认识与使用实验内容：精密光学经纬仪、精密电子经纬仪、精密全站仪的认识及操作，读数方法。
实验要求：了解DJ2光学经纬仪，2″级电子全站仪的基本构造和性能，认识其主要构件的名称及作用，掌握其使用方法，并进行读数，记录计算练习。
主要仪器：DJ2光学经纬仪，2″级电子全站仪，精密电子经纬仪。
2．精密水平角测量实验内容：选定3-4个目标，用DJ2（或DJ1或相应级别的全站仪）按测回法和方向观测法观测水平角，要求每组各测6个测回，测回间应按要求变换度盘位置，各项限差应满足相应要求。
186实验要求：掌握测回法和方向观测法精密测量水平角的观测，记录，计算方法。
主要仪器：DJ2光学经纬仪，2″级电子全站仪。
3．精密水准仪的认识与使用实验内容：精密水准仪的认识，操作，读数。
实验要求：了解精密光学水准仪、精密电子水准仪的基本构造和性能，认识其主要构件的名称及作用，掌握其使用方法，并进行读数，记录计算练习。
主要仪器：DS1光学水准仪，精密电子水准仪。
4．精密高程测量实验内容：在校内选一段路线，按二等水准测量的程序，观测方法，读数，记录计算方法，进行二等水准路线测量，要求往返观测，各项限差应满足相应要求。
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波浪与防波堤相互作用实验
一、实验目的
防波堤是港口水工建筑物的重要组成部分，能够有效的防御波浪的港区的侵袭，在港工建筑物逐步进入深水区域时，传统意义上的防波堤因其造价较高、技术复杂、施工困难等已不能适应深水港发展的要求，且传统意义上的防波堤在水体交换、环境保护等方面有所欠缺，港口工程结构型式正逐步向透空式结构、消能式结构及多功能型结构方向发展。
但是现有的透空式防波堤结构相对复杂，造价较高，且消浪效果不佳。
而且外海施工条件恶劣，迫切需要一种施工简单，施工周期短，安装、拆卸方便，且消浪效果好的新型防波堤结构。
图 1 新型透空式双层板型防波堤
（1- 支撑桩，2-下横梁，3-预制板，4-上横梁）
本实验针对一种新型透空式双层板型防波堤（见图1）的消波性能进行研究。
该防波堤施工成本低廉，利用预制的小型钢筋混凝土构件，在海上现场装配成相互锁扣的框架，因而施工方便、安全，海上施工工期缩短，适用于软土地基，并且能实现内港与外港之间海水的循环。
本实验的目的是，根据不同的波浪参数，得出防波堤的相对波高、相对水深及相对预制板间隙与透射系数的关系，验证此种型式的防波堤有效性和安全性，为在实际工程中的使用提供参考。
二、实验内容
实验内容主要是对防波堤的透射系数和反射系数进行分析。
透射系数是指透射波与入射波的波高比值： t t i K H H =
(1)
式中：H i 为堤前入射波高，H t 为堤后透射波高。
反射系数是值反射波与入射波的波高比值： r r i K H H = (2) 式中：H i 为堤前入射波高，H r 为反射波高。
三、实验装置及仪器设备
（1）造波系统及水槽（金盆岭校区港航中心港工厅）
波浪水槽长×宽×高=45m ×0.5m ×0.8m ，最低工作水深0.2m ，最高工作水深0.6m ，模型布置在水槽中心位置。
造波机后侧设有直立式消能网，水槽的另一端设有消能坡，以消除波浪反射影响。
（2）防波堤模型
根据《波浪模型试验规程》JTJ/J234-2001，依重力相似准则设计正态模型，根据试验室内波浪槽尺度及防波堤尺寸、水深、波浪要素和试验仪器测量精度，本模型采用几何比尺为1:10。
模型高度0.4m ，顺水流方向长度B=1m ，宽与水槽宽度相同为0.5m ，模型上下板间距S=0.1m ，单个预制板：长×宽×厚=0.5×0.05×0.01m ，预制板之间的间隙可调，调动范围为0.01~0.03m ，由上下板及前后板组成的消浪室，其上下位置可变动。
（3）浪高仪布置
为避免模型处受到造波机二次反射波浪影响，模型放置在距离造波板m
x
处，模型顺水流方向的宽度B 为1m ，板间距S 可调。
共布置1#-5#共5个浪高仪，浪高仪布置如图2所示。
1#、2#和3#浪高仪布置在模型迎浪侧，其中3#浪高仪位于模型前3x 处，1#和2#浪高仪的间距为12x -∆，2#和3#浪高仪的间距为
23x -∆；4#和5#浪高仪布置在模型的后面，其中4#浪高仪位于模型后4x 处，4#和5#浪高仪的间距为45x -∆。
2#
3#
4#
5#
1#
图 2 实验布置图
四、实验方案
4.1 试验波浪参数
实验采用规则波进行，首先调节好防波堤上下板间距，往水槽放水，测出预制板间隙、模型入水深度，模型水面以上高度，以保证模型顶面极少产生越浪。
模型安装完毕后，使用造波机造波，记录好试验波浪参数，选取新的造波参数（波高H 、波周期T ），重新开始实验，至少进行5组试验，见表1。
表1 试验参数
如果时间允许，可改变水深或上下板间距进一步开展实验。
实验完毕后，对模型参数及试验波况参数根据比尺关系进行换算，将其换算为原型参数，见表2。
表2 原型与模型对照表
4.2 实验数据分析方法
试验中通过5个浪高仪分别同步记录了堤前及堤后的波面过程数据。
对模型前的1#、2#和3#测点的波面数据，选取其中不同的两点，应用Goda 的两点法（见附录），分离出模型前的入射波高和反射波高，然后平均求得最后的入射波高和反射波高，并计算透射系数和反射系数；对模型后的3#与4#测点的波面数据，同样应用两点法，分离出模型后的透射波高，以消除水槽尾端消能网的反射影响，从而可更为准确地确定模型的反射系数和透射系数。
要求同学们根据附件（Goda 两点法计算波浪反射系数）的原理，计算出反射系数和透射系数。
根据波浪参数，分析透射系数、堤前反射系数随相对板宽、相对板间距、相对水深和波陡等参数变化的关系。
4.3 实验步骤
1) 确定浪高仪测点位置，测出m x 、12x -∆、23x -∆、3x 、4x 、45x -等坐标值； 2) 测定防波堤上下板间距，往水槽放水，测出水深、模型入水深度、模型水
面以上高度；
3) 启动造波机程序，开始造波；
4) 启动数据采集软件，通过各浪高仪记录下各测点波面数据，用照相机记录
下实验现象；
5) Goda 两点法FORTRAN 程序计算反射系数、透射系数，绘制相关曲线； 6) 撰写实验报告。
五、实验报告
实验报告应该包括如下几部分： 1) 实验目的和意义
2) 实验概述（包括实验地点，实验设备，实验仪器，实验布置描述包括造波
机位置、消浪设施、浪高仪布置等，绘制出实验布置图，给出浪高仪坐标位置表）
3) 实验内容和步骤（具体的实验步骤，每个步骤测量过程和内容描述） 4) 实验现象描述（波浪在防波堤前、防波堤中、防波堤后的现象描述） 5) 实验数据分析（计算透、反射系数，并分析透射系数和反射系数随相对板
宽B/L 、相对板间距S/L 、相对水深d/L 和波陡H/L 等参数变化的关系，绘制相关的关系曲线；并将模型参数及试验波况参数根据比尺关系进行换算，将其换算为原型参数）
表3 透射系数、反射系数计算
6)实验结论（实验总结，主要的实验结论）
7)实验收获与体会
实验图表应该规范。
绘图要有图号、图名。
图内应标明设备的名称、浪高仪的距离等详细信息。
坐标轴应有名称和单位。
表格应有表号和表名，不要忘记写单位。
公式应该分别编号。
六、实验要求
1)各小组根据本实验指导书自行设计方案（设计表1～表3），于实验当天上
交。
2)实验前先预习，实验前每人登录网络教学平台提交预习报告，无预习报告
的实验成绩为零，实验前抽查实验预习效果；实验时每人带上一份实验指导书；
实验预习报告的组成：1）谈谈你所了解的防波堤？2）查阅文献回答问题1和问题2。
问题1：查阅相关资料简述传统型式防波堤和新型透空式防波堤的优缺点？
问题2：查阅相关资料，选择一种防波堤解释其消浪机理？
3)实验时每组带一个照相机和一个U盘；
4)实验报告必须要有实验照片，报告中无照片或用其他组实验照片的，实验
成绩不及格；
5)实验完成后，原始数据必须要有指导老师的签字，否则实验成绩为零。
6)本实验指导书只作为参考，实验报告以实际做实验的情况来写。
附主要参考文献：
1)殷伟，卢学军，储标，刘映辉，呼萸俊. 多个波高仪实现两点法分离合成波
浪. 港工技术，2007(4)：4-6
2)唐琰林. 双层水平板型透空式防波堤消波性能研究. 大连理工大学硕士学
位论文, 2006
3)王国玉. 特种防波堤结构型式及水动力特性研究. 大连理工大学博士学位
论文, 2005
4)何军. 特种板式防波堤消浪及波压力特性研究. 长沙理工大学硕士学位论
文, 2009.
附Goda两点法计算波浪反射系数。