防波堤蛇行破坏成因分析及数学模型研究

防波堤蛇行破坏成因分析及数学模型研究本文首先研究了沉箱式防波堤蛇行破坏的现象和已有的理论分析研究的成果。

综合以往的相关文献,虽然已经对沉箱防波堤蛇行破坏的机理有了深入的研究,但并没有能够定量计算其后果的模型。

因此,本文综合应用基于Boussinesq方程的绕射模型和滑移量模型对蛇行破坏现象进行了研究,建立了计算半无限长沉箱式防波堤蛇行破坏的定量分析模型,解释其破坏机理,提出对策措施。

本文前半部分应用绕射模型对防波堤堤前波高分布进行了研究。

采用复合的四阶Admas-Bashforth-Moulten差分格式求解Boussinesq方程,并采用源函数法进行域内造波。

在求解规则波与不规则波作用下防波堤堤前波高分布时,分别采用了用fortran语言编写的源程序及丹麦水科所开发研究的MIKE21 BW模块进行模拟计算。

研究表明:在任意角度入射的情况下,堤前波高均呈周期性衰减变化,稳定波高趋向于入射波高的2倍(完全立波),且蛇行波周期并不与入射波波长一致。

最大堤前波高出现于堤头附近,这是堤头附近容易发生损坏的重要原因。

在本文的后半部分应用滑移量模型计算出沉箱式防波堤在一次风暴过程中的滑移量。

研究表明:滑移量沿堤段呈周期性波动,表现出了明显的“蛇行破坏”特征;但是距离堤头一段距离之后滑移量变动很小,趋于稳定,说明波浪绕射的影响范围主要集中在堤头区域。

这与实际观察得到的结果基本相符。