波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告

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斜坡堤在涌浪作用下的越浪量试验研究

斜坡堤在涌浪作用下的越浪量试验研究

斜坡堤在涌浪作用下的越浪量试验研究陈汉宝;陈松贵;周加杰;周然【摘要】There were many factors that influenced wave overtopping breakwater under the action of surge. And the analysis results on wave period were quite different. At first, analysis was made for the relation between wave overtopping flux and wave period in three representative formulas. Then 2D flume physical model test was used to measure wave overtopping eight typical single-slope breakwaters without breast wall in different wave periods. Wave run-up was calculated to analyze the difference of overtopping values between the test and calculation, which showed that the cases which had small overtopping and large discrete value were wave-splashing. Long-period wave resulted in high water levelin front of the sloping breakwater and obvious shallow water effect. Thus the factors related to deep-water wave steepness were adopted to improve the existed overtopping formula corresponding to long period. The results by using new formula accorded with the measured values well.%影响波浪作用下防波堤的越浪量大小的因素很多,对于周期影响的分析成果差异很大。

斜向波浪对斜坡堤胸墙作用力的试验研究

斜向波浪对斜坡堤胸墙作用力的试验研究

斜向波浪对斜坡堤胸墙作用力的试验研究沈雨生;孙忠滨;周益人【摘要】斜坡堤胸墙的稳定性主要受到波浪作用的影响,而且实际工程中斜坡堤多受斜向波浪作用.通过斜向与正向不规则波对斜坡堤胸墙作用的物理模型试验研究,分析斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数随水位和波浪入射角度的变化规律,并与斜向波浪对单元直立堤的作用情况进行对比.结果表明:斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数总体上随着水位的降低而变小,随着波浪入射角度的减小而变小;斜向波浪总浮托力的折减系数一般小于总水平力的折减系数;在不同水位和波浪入射角下,斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数与单元直立堤有一定差别.%The stability of the rubble-mound breakwater crown wall mostly depends on wave loads, and in the seas the breakwater is mostly under the oblique wave action.In this paper, we analyze the effect of the water level and incident wave direction on the reduction factor of the total oblique wave force of one rubble-mound breakwater crown wall, and compare with the vertical breakwater according to the oblique and direct irregular wave model test.The results show that the reduction factor of the total oblique wave force of one rubble-mound breakwater crown wall decreases with the water level or the incident wave direction decreasing.In most cases, the reduction factor of the total uplift oblique wave force is smaller than the horizontal one.The difference between the reduction factors of the total oblique wave force of the rubble-mound breakwater crown wall and the vertical breakwater varies with different water levels or incident wave directions.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】6页(P35-40)【关键词】斜向波浪;斜坡堤;胸墙;波浪总力;折减系数;模型试验【作者】沈雨生;孙忠滨;周益人【作者单位】南京水利科学研究院, 河流海岸研究所, 江苏南京210024;南京水利科学研究院, 河流海岸研究所, 江苏南京210024;南京水利科学研究院, 河流海岸研究所, 江苏南京210024【正文语种】中文【中图分类】TV139.2;U656.2+1斜坡堤是港口与海岸工程中重要的水工建筑物,是防波堤或挡沙堤等最常采用的结构形式。

斜坡式海堤挡浪墙稳定性试验研究

斜坡式海堤挡浪墙稳定性试验研究
w v sa e b o e t h r u t n , h c in f r eo a e owa ewal sr d c d, t e e e t re h n et e sa i t f a e r r k n a e amo rso e t e a t oc f v st v l e u e t o w i h f c n a c h t l yo o f b i
浪墙重量 ;另一种为优化斜坡式海堤海侧坡面的结构形式 ,抬高护面戗 台及 护面肩台的顶高程。结果 表明 ,本试验 中抬高海堤护面戗 台及护面肩 台的高度 ,使部分大浪在块石护面处破碎 ,减小了波浪对挡浪墙的作用力。增 强挡 浪
墙 的稳定性效果较好 。 关键词 :斜坡堤 ;挡浪墙 ;稳定性 ;越浪量 中图分类号 :U 5 .1 6 62 文献标志码 :A 文章编号 :10 — 6 8(0 2 0 — 0 9 0 0 3 3 8 2 1 )4 0 6 — 3
21 0 2年 8月
【 国港湾建设 l 】
C iaHab u n ie r g h. 2 2 g , 01 Tna 1 l l 81. . t No 4
第 4期 总第 1 1 8 期
斜坡 式海堤挡浪墙稳 定性试验研究
李景辉 t ,姚颢 z ,张文忠 ,杨宪章 ,纪文利
b e k tr n e a e a t n, a d o s r et e o e tp i gst ai n a e tp o ra w t r I r e n a c e sa i t r a wae d r v ci u w o n b e v h v r p n i t t h f e k a e . n o d rt e h n et tb l y o u o t o b o h i

斜坡上潜堤消浪特性的试验

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

波浪与防波堤相互作用研究_朱洋立

波浪与防波堤相互作用研究_朱洋立

第07卷 第06期 中 国 水 运 Vol.7 No.06 2007年 06月 China Water Transport June 2007收稿日期:2007-4-10作者简介:朱洋立 男(1981—) 河海大学 港口、海岸及近海工程硕士研究生 (210024)彭 攀 女(1983—) 河海大学 港口、海岸及近海工程硕士研究生 (210024)研究方向:近海工程结构波浪与防波堤相互作用研究朱洋立 彭 攀摘 要:根据国内外学者的研究成果,综述了在海岸和近海工程中波浪-防波堤相互作用的一些研究情况和进展。

关键词:相互作用 波浪 防波堤 海床中图分类号:TV139.2 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2007)06-0104-03 一、引言防波堤是用于防御波浪、泥沙、冰凌入侵,使港口有足够水深和水面平稳的水工建筑物。

其结构型式主要是斜坡式和直立式。

对于由直墙和斜坡基床组成的所谓混合式堤,当直墙高度较小以抛石斜坡为主体时,作为是带胸墙的斜坡提;当直墙高度较大时,则作为是明基床上的直立堤,参照《防波堤设计与施工规范JTJ298-98》[1],本文取消了“混合式”这个名词。

二、波浪与防波堤相互作用波浪力可由物理模型得出经验公式计算或理论分析得出近似结果。

理论分析方法主要有两类:一类用规则波讨论对结构的作用,它是基于具有一定重现期间隔的某种海况,选择一个特征波高和周期,将波浪作为规则波处理,从而按经典波浪理论计算波浪对结构的作用,在工程上常称为设计波近似法;另一类是随即波浪理论即谱分析方法,该理论越来越引起海洋工程荷载设计工作的广泛重视。

1.物理模型试验通过物理模型试验得到结构上的波浪荷载是最简捷易行的。

早期物理模型试验,Sarpkaya (1981)在其著作“Mechanics of Wave Forces on Offshore Structures”中作了系统介绍和分析。

近年来物理模型试验主要集中于破碎等复杂现象或新型结构物的研究方面,随着波浪理论和各种数学模型的发展,部分物理模型实验已可用数值模拟代替2.合田公式[2,3]Goda 公式是日本Yoshimi Goda 根据波压力的试验结果并对现场防波堤进行适用性验证,并进行了波向影响修正后的公式。

STEM波作用下斜坡式结构护面块体稳定性的物理模型研究

STEM波作用下斜坡式结构护面块体稳定性的物理模型研究

文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 5 — 8 4 4 3 ( 2 0 1 3 ) 0 6 — 0 4 8 8 — 0 5
波浪在建筑物附近传播 , 当来浪方 向与直立式建筑物呈小于一特定角度入射时 , 波浪会沿直立表面形成 S T E M波 , 而不发生常规的反射_ 1 ] 。 S T E M波在沿结构传播过程 中波能迅速积聚, 表现出来 的波高及影响范围 也随着传播距离的增加而加大。 根据现有研究成果 , S T E M波的波高可达初始入射波高的两倍 以上 引, 这种 波浪如果遇到两种结构形式相交突起或结构边缘处会发生破碎 , 破碎波浪冲击作用强烈 , 严重威胁结构的稳
定性。
随着 目前港 口建设 向深水化发展 , 为建设成本 、 施工方法考虑 , 深水岛堤 、 码头 、 引堤等越来越多的采用 不 同深度多种结构分段 的复合形式 , 如 防波堤在深水采用直立复合结构而在浅水采用斜坡式结构 , 如此设计 就会出现直立和斜坡两种结构相交 的部分 , 在特定波浪入射角度下 , S T E M波的出现会成为工程中的危险因 素, 尤其 在 两种结 构相 交处 的斜 坡堤段 , S T E M波 会对 护 面结构 形成很 大 冲击 。 在目 前港 口工程设计 中,斜坡式结构护面块体稳定性 的
大小进行预测 , 此为进行块体防护 的先决条件 ; 针对块体稳定性除采用加大块体重量 、 优化坡度等直接增加 块体 自 身的稳定性 的方法外 , 还可通过沿直立结构修建潜堤丁坝或采用开孔沉箱等方法 , 防止波能积聚或促 使其提前破碎 , 以减轻 S T E M波对结构 的作用。 ( 4 ) 波浪传播及对建筑物的作用是一个十分复杂的过程 , 采用常规 的断面模型及公式计算 , 对常规情况
在试验中出现了 S T E M 波对斜坡式结构护面结构的冲击 , 为 该类问题的研究提供了很好 的素材 ,在本文中对 S T E M波作

波浪正向入射对斜坡作用实验

波浪正向入射对斜坡作用实验

波浪垂直入射对斜坡影响的实验一.测试的目的和意义波浪对斜坡的作用力是海岸工程中常见的基本问题。

然而,由于其复杂的机理,经典波动理论是基于不可压缩理想流体的势流理论,反映了波动传播的性能。

波浪作用在斜坡上时,不宜面对漩涡、掺气、突变、分叉等复杂现象。

目前我们还不能根据现有的理论精确求解数学力学方程,对其作用机理也没有深入的了解,所以很难应用数值方法计算一般规律。

因此,国内外尚无相关研究成果,在该领域基本是空白,工程实践急需理论指导,有必要对其进行全面的实验研究。

通过回旋波正入射到斜坡上的实验,分析了波浪在斜坡上的受力分布和最大压差分布。

理解“陡波压力”的概念,拟合经验公式。

二、考试条件实验在实验室一个30 m(长)× 0.5 m(宽)×1 m(高)的水槽中进行。

推板式造波机用于造波。

实验中使用的斜面由宽度为50 cm、厚度为10 mm的塑料板制成。

斜面上的传感器布置在波峰和波谷之间,安装了8个压力传感器。

数据由计算机收集和处理。

根据当天的及时校准,测量系统的最大相对误差≤1%。

三。

实验方案1.水深条件0.1 <深长比< 0.35其中,D为水深,L为波长,属于有限水深的圆;2.波浪周期T= 0.8s、1.0s、1.2s、1.4s、1.6s3.波高d = 6厘米、8厘米、10厘米、12厘米、14厘米、4.采样频率f = 400赫兹;5.入射波方向角= 906.斜坡倾角= 197.测量波浪周期、波高、水深、斜坡上的压力、斜坡上的波浪爬高等。

四。

实验步骤(一)实验准备阶段1、仪器检查检查实验设备,确定是否能正常工作。

如计算机、AD板、电路、信号放大器、压力传感器、电源等。

连接8条传感器线,打开计算机数据采集系统。

采集各个传感器的数据,分析数据的正确性,判断仪器是否连接以及好坏。

2.仪器安装在对仪器进行检查时,发现部分原装传感器损坏,因此应更换损坏的压力传感器。

拆除一些损坏的压力传感器电路,连接更换的压力传感器,并对八个压力传感器重新编号,以确保所有电路的正确连接。

波浪作用下斜坡式护岸反射系数试验

波浪作用下斜坡式护岸反射系数试验

波浪作用下斜坡式护岸反射系数试验任云;钟雄华【摘要】通过物理模型试验,研究在不规则波作用下,斜坡坡度、波陡、扭王字块体的摆放方式对反射系数的影响,并将实测的反射系数与Seeling公式、Sutherland公式和Van der Meer公式的计算值进行比较.结果表明斜坡坡度与反射系数成正比,波陡与反射系数成反比,扭王字块体的摆放方式对反射系数的影响不大,试验值普遍比3种公式的计算值要大,其中试验值与Seeling公式的计算值相差较小.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2018(000)009【总页数】5页(P33-37)【关键词】反射系数;坡度;波陡;摆放方式【作者】任云;钟雄华【作者单位】中交上海航道局有限公司,上海200002;中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东广州510230【正文语种】中文【中图分类】U656.2反射系数是指波浪与建筑物相互作用后,建筑物反射的波高与入射波高的比值。

波浪与建筑物相互作用后,波浪会发生反射,反射的波浪与入射波浪在建筑物前进行叠加,形成合成波浪。

合成波浪的大小对港内船舶的航行安全、结构物的稳定以及泥沙淤积情况都会有很大的影响。

从20世纪初开始,国内外学者对反射系数进行了大量的研究工作。

1951年,Miche通过平缓海滩和波浪破碎特征对反射系数进行了研究,研究表明反射系数与临界波陡和入射波陡的比率成正比;1974年,Battjes[1]认为反射系数主要与斜坡堤的坡度和波陡有关,并给出了无量纲的反射系数参数,即Iribarren数;1981年,Seeling和Ahren[2]对光滑斜坡堤、粗糙不渗透斜坡堤、粗糙渗透斜坡堤进行研究,并结合Iribarren数,给出了反射系数的计算公式;1995年,Van der Meer[3]对渗透斜坡堤进行研究,给出对应的经验公式;2003年,邵利民[4]通过数值分析和物理模型分析方法对入、反射波浪的分离和反射系数进行了研究,提出一种计算斜向不规则波频率谱及反射系数的改进两点法,并给出了多向不规则波方向谱和反射系数计算的改进方法;2003年,俞聿修等[5]结合数值模型和物理模型试验,对锁相波浪场入、反射波方向谱及反射系数进行了估算,研究表明,对于反射系数的方向分布估计以及计算速度和稳定性,MMLM优于MBDM;2006年,滕斌等[6]对斜向波浪作用下,反射系数的确定方法进行研究,其建立了同时确定斜向波浪入射角和反射系数的分析方法,并通过模拟的数值信号对该方法进行验证分析。

斜向不规则波对斜坡堤堤头作用的试验研究

斜向不规则波对斜坡堤堤头作用的试验研究
ZHANG Hu a - c h a n g , DONG S h e n g , L I U Yu - l i a n g , L I Yu - l o n g
( 1 . N a v y E n g i n e e r i n g D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e , Q i n g d a o 2 6 6 1 0 0 , C h i n a ; 2 . O c e a n U n i v e r s i t y o f C h i n a , Q i n g d a o 2 6 6 1 0 0 , C h i n a )
b r e a k w a t e r e x c e e d b y t h e o b l i q u e r a n d o m wa v e s , a n a l y z e s h o w t h e s h o c k wa v e - c u r r e n t h a p p e n s , a n d in f d s o u t t h e
Abs t r a c t : On t h e b a s i s o f a p h y s i c a l mo d e l t e s t , t h e p a p e r d e s c r i b e s t h e a c t i o n o n t h e h e a d o f a r u b b l e mo u n d
1 试 验条 件
作用 。波 向不同 ,波浪对斜坡式防波堤护面块体
的作 用 形 态 也 不 同。其 中最 复 杂 的是 堤 头 段 ,该 处 护 面块 体 所 受 波 浪力 与 中 间段 差异 较 大 ,除受 到 常规 波 浪 力 的 作 用外 ,还 受 到 由波浪 形 成 的 冲 击 波 流 的作 用 ,且 冲击 波 流 对 护 面块 体 的影 响 比

试验三 斜坡式防波堤试验2013-11.

试验三  斜坡式防波堤试验2013-11.

试验三斜坡式防波堤试验一、斜坡式防波堤简介防波堤主要是用来防御波浪的侵袭,维护港内水域的平稳,以保证船舶在港内安全地停泊和进行装卸作业;防波堤还可用来拦阻泥沙减轻港内淤积和防止流冰大量涌入池内。

由于防波堤直接承受巨大的波浪力的作用,有时还承受巨大的冰荷载的作用;大多位于水深浪大处,造价高,占港口工程总投资的很大部分。

斜坡堤是防波堤的一种主要形式,在筑港中得到广泛采用。

斜坡式防波堤的结构形式主要有三类:抛石防波堤、人工块体护面防波堤、土砂心防波堤。

在开敞海岸的港口中,由于波浪较大,应用最广的是人工块体护面的防波堤。

图1-1是我国某港口用人工块体作护面的防波堤试验断面。

图1-1 某港口防波堤试验断面护面采用抛石、安放混凝土人工块体的斜坡式防波堤主要由堤心、垫层、护面块体、棱体、护底块石、胸墙组成。

1.堤心堤心是斜坡堤的主体,通常采用重10~100Kg不分级块石堆积而成,堤心也有用山皮石渣抛填的。

2.垫层垫层在人工块体与堤心石之间,为防止堤心石从护面块体缝隙中跑掉并使混凝土护面块体有良好的支撑面,因此它的下面应设块石垫层。

此外垫层能够保护堤心石在防波堤施工期间不至于被波浪冲散。

3.护面块体为增强护面的稳定性,提高抵御波浪的能力,常用消浪效果好、抗浪能力强的混凝土人工块体做护面块体。

最常见有四脚空心方块、四脚锥体、扭王字块体、扭工字块体、栅栏板等。

人工块体模型见图1-2。

a、四脚空心方块b、四脚锥体c、扭王字块d、扭工字块e、栅栏板图1-2 常用的几种人工块体4.棱体港外侧通常设置水下抛石棱体,用以支撑护面块体。

当水深较浅且地基较好时也可以不设置抛石棱体。

5.堤前护底块石在可冲刷地基上建防波堤建筑物,堤底应铺设垫层。

为了保护地基不被冲刷,斜坡式防波堤堤前应设护底块石层,其块石大小,根据堤前流速确定。

6.堤顶胸墙胸墙可以是现浇或预制混凝土,也可以是浆砌块石胸墙,其断面尺寸的确定应根据波浪力计算及稳定性验算来确定。

长沙理工大学波浪与防波堤实验预习报告

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。

斜坡上潜堤消浪特性的试验

斜坡上潜堤消浪特性的试验

斜坡上潜堤消浪特性的试验汪文诚;程永舟;赵利平【摘要】According to theoretical analysis, the main effecting wave-damping factors are a/H; and H,/L. Based on these theories, the flume experiments were designed. A trap-ezoid submerged breakwater is selected as the object of study. The incident wave is a regular wave. The wave-damping pattern is studied by changing the wave factors (wave height, water depth, period). A/Hi,Hi./L anddl/SL are selected as the research priority. The results show that the a/H, is the most important effecting wave-damping factor, the wave dissipating is significantly weakened while the water depth of submergence is increased.%根据影响因素理论,进行水槽试验.选取梯形潜堤作为研究对象,采用规则波作为入射波,探讨波浪三要素(波高、水深和周期)变化时潜堤前、后波高变化规律.选取相对水深a/Hi、波陡Hi/L及相对安放位置dl/SL作为研究重点,研究结果表明:堤顶相对水深是影响潜堤消浪效果的最主要因素;且随着堤顶水深增大,潜堤消浪效果减弱.【期刊名称】《交通科学与工程》【年(卷),期】2011(027)003【总页数】5页(P60-64)【关键词】潜堤;波浪;物理模型试验【作者】汪文诚;程永舟;赵利平【作者单位】长沙理工大学水利学院,湖南长沙410004;长沙理工大学水利学院,湖南长沙410004;水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室,湖南长沙410004;长沙理工大学水利学院,湖南长沙410004;水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室,湖南长沙410004【正文语种】中文【中图分类】U617.8潜堤是一种常用的护岸工程建筑物,指的是淹没在水中的防护堤.其主要作用是防浪、防沙以及导流等,它既可阻挡一部分波浪冲击海岸,也可让一部分泥沙越顶进入堤后水域淤积,起到保滩促淤的作用.潜堤广泛应用于护岸、保滩保淤、围海造田以及导流等近海工程中,如:胜利油田保滩促淤工程、长江口深水航道整治工程以及废黄河口海岸防护工程等大型工程中都用到了各种类型的潜堤.潜堤的类型有许多种,如:斜坡型、矩型、梯型和薄壁型等,实际工程中多采用矩型和斜坡型. 国内、外很多学者一直致力于潜堤消浪特性的探索.Sollitt[1]等人利用能量等功原理,提出线性摩擦系数来描述潜堤的能量消散特性,将摩擦力项线性化处理,并针对潜堤,提出多孔隙流速势来描述多孔隙结构物流体及波浪运动.Chang[2]等人将一孔隙板置于造波水槽末端前一段距离,并假设波浪通过孔隙板之流速与两端压差成正比,进而求得反射系数之解析解.Mallayachari[3]等人针对多孔隙海堤的反射率,提出当透水堤前为平坦海床时透水堤厚度B与周波数K的关系.Ohyama[4]对规则波通过斜坡潜堤时的波面变形作了详细试验研究,并建立了数学模型.Shen[5]等人采用VOF(Volume of Fluid)方法数值重演了Ohyama试验.Chang[6]等人采用PIV技术对垂直潜堤附近孤立波的演化过程进行了模拟研究,并采用VOF技术与k-ε湍流模型封闭的RANS数值模拟了该过程.王国玉[7]等人从破坏波浪水质点垂向运动轨迹出发,提出了一种由多层水平薄板组成的透空式潜堤结构,通过物理模型试验,探讨了防波堤结构的几何参数对其消浪效果的影响.陈谦[8]等人进行了规则波作用下越浪量系列物理模型实验,给出了各工况下的实测越浪量,以此来证明潜堤是否为导致波浪破碎,是控制海堤越浪量的主要因素.由于潜堤的类型很多,消浪特性的影响因素复杂,在实际工程设计中,很多时候还需要借助于物理模型试验.在试验的基础上,笔者拟分析规则波作用下各个因素对斜坡上潜堤消浪效果的影响,以得到各个因素的影响主、次性.1 潜堤消浪特性的理论分析影响潜堤消浪效果的因素有堤前水深、波浪参数(波高、周期和波浪形态等)以及潜堤材料、类型、间距和几何尺寸等.以堤后的相对波高为消浪标准,则堤后相对波高Ht/Hi与其影响因素间的关系为:式中:a为潜堤顶面到静水位的距离;Hi为试验波浪的入射波高;Ht为潜堤后的波浪稳定波高;L为入射波浪的波长;h为静水水深;B为潜堤的顶宽;m1,m2分别为潜堤前、后坡的坡度;φ为入射波与堤轴线间的夹角;KΔ为堤面的糙率及透水性系数.图1 潜堤模型立面示意Fig.1 Abridged general view of the submerged breakwater elevation对于正向入射波,不考虑φ,取φ=1.不考虑KΔ变化对消浪的影响,也不改变梯形潜堤断面形状,即m1,m2和B不变,且堤顶到静水位的距离a随着静水位h 的变化而变化.则堤后的相对波高为:研究斜坡上潜堤的消浪特性,即基于式(2),对f2内各影响因子进行试验并确定其值.由式(2)可知,潜堤消浪特性的主要影响因素为:波浪入射波高Hi和波长L、静水位到堤顶的高度a及潜堤的顶宽B等.式(2)中各参数可组成无因次参数,于是,影响波浪在潜堤上传播的主要因素有:波陡Hi/L和堤顶相对水深a/Hi.根据理论分析结果,进行试验设计.2 试验设计2.1 试验模型试验在长沙理工大学港航中心实验室的波浪水槽中进行,水槽两侧为透明玻璃,总长40m,宽0.5m,高0.8m,水槽立面如图2所示.采用均质沙床模型进行试验,选用天然沙作床沙,中值粒径为0.3mm.试验中采用大连理工大学研制的造波控制系统(MKWAVE)生成所需波浪,采用加拿大WG-50型号浪高仪(8个)量测波高,采用优泰(uTekl)信号采集分析系统采集数据,这两套系统均由计算机控制并进行自动数据采集.2.2 模型设计及测点的布置从图2中可以看出,斜坡模型的顶部高为0.6m,斜坡坡度为1∶20.以坡脚点为原点建立坐标系,dl正方向为波浪传播方向,Z轴正方向为波浪传播垂直方向.斜坡床面上放置一个潜堤,潜堤堤顶中心线的位置在dl=5m处,潜堤顶高为12cm,潜堤底宽为46cm,潜堤顶宽为10cm,前、后的坡比分别为1∶2和1∶1.试验还研究了潜堤不同安放位置时的消浪情况,其位置分别为dl=3.5,4.0和4.5m.该试验以 Weggle[9]提出的方法来预测碎波点及碎波位置,以Komar[10]提出的方法预测碎波波高.图2 水槽立面示意(单位:m)Fig.2 Abridged general view of the flume elevation(unit:m)2.3 试验组次与数据采集试验中入射波采用规则波,分别用35,40和45cm等不同水深淹没潜堤,以改变相对堤顶水深;波高分别采用8,10和12cm;周期分别取0.8,1.2,1.6和2.0s.为了减少反射波浪的影响,试验采用间歇造波,每次造波时间为40s,采样间隔为0.02s.3 斜坡上潜堤消浪特性的规律分析3.1 波浪参数对斜坡上潜堤消浪特性影响根据试验数据,分别对不同情况下潜堤前、后波高变化规律进行分析.不同的水深h条件、入射波高H和波浪周期T会造成不同程度的波浪衰减.对每个浪高仪所测的数据进行平均化处理,得到相应的浪高(如图3所示),分3种情况进行讨论. 1)周期和波高相同、水深变化时,潜堤消浪的情况:水深为35cm,波浪在堤前破碎,经潜堤作用,堤后波高变小.水深为45cm,波浪在堤后破碎,堤后破碎波高大于入射波高.水深较小时,潜堤消浪效果较好,水深达到一定程度,消浪效果更好.进一步增加水深,消浪效果会逐渐降低,直至超出该水深范围,消浪效果接近于零.这说明堤后波高衰减程度随着水深的增大而减小,即消浪效果随着水深的增加而逐渐减弱.图3 波浪参数的改变对潜堤消浪的影响曲线Fig.3 The effect curves of different wave parameters on wave-damping2)水深和波高不变、周期变化时,潜堤消浪的情况:周期为0.8s,浪高呈逐渐下降趋势,潜堤消浪效果明显.周期增大,堤顶浪高随之变大,堤后浪高为衰减趋势,最终衰减波高均在4cm.与水深相比,周期的变化对浪高衰减幅度的影响不大.周期增大,堤后浪高变大,潜堤消浪效果减弱.3)水深和周期相同、波高变化时,潜堤消浪的情况:相同水深和周期下,堤后最终衰减波高很接近.其原因是本次试验的波浪通过潜堤时均发生破碎.入射波高越大,经潜堤时波浪越容易破碎,波浪衰减幅度变大,消浪效果增强.3.2 堤顶相对水深对消浪的影响斜坡上静水位到堤顶的高度直接影响到波浪反射、越顶及在堤顶破碎的形态,是影响消浪的重要因素.采用固定波高的方法,研究堤顶相对水深a/Hi对消浪的影响.在相同波高下,选取3个不同的波陡.堤后选取稳定波高遵循的原则是:在建筑物的一倍有效波长之后,放置波高仪,测得稳定波高.由6#浪高仪数据得到堤后波高Ht,作出堤顶相对水深对消浪的影响曲线(如图4所示).图4 堤顶相对水深对消浪的影响曲线Fig.4 The effect curves of different a/Hion wave-damping从图4中可以看出,波浪在潜堤上传播.随着波陡Hi/L的变化,潜堤对各波陡的消浪效果不同.在同一波陡下,相对波高Ht/Hi随堤顶相对水深a/Hi的增大而增大.静水位到堤顶的相对高度对堤后波高的影响最为明显.当静水位到堤顶的高度小时,波浪在堤前破碎,堤后波高小.再增大静水位到堤顶的高度,波浪破碎不完全,消浪作用降低,直至波浪经潜堤后不发生破碎,堤后波高和堤前波高接近,相对波高Ht/Hi逼近于1,没有消浪作用.这说明堤顶相对水深是影响潜堤消浪效果的重要因素.对同一水深,陡波经潜堤时会发生破碎,而坦波则不会发生破碎.当波陡较大时,波高与堤顶水深比也较大,波浪容易达到波浪破碎条件.堤后的波高变小,消浪效果较好.即随着波陡Hi/L的增大,潜堤消浪效果增强.3.3 潜堤相对安放位置对消浪的影响试验结果表明,潜堤的消浪效果与波浪破碎带的位置有一定的关系.潜堤相对安放位置是潜堤堤顶中心线的位置dl与斜坡长度SL的比值.选取相同水深、潜堤不同安放位置时的数据进行分析,其结果如图5所示.从图5中可以看出,潜堤相对安放位置dl/SL不同,相对波高Ht/Hi也有所变化,但是,变化幅度不大,没有明显的规律性.在相同水深下,波浪的入射波高Hi决定波浪的破碎位置,潜堤位于破碎带前,潜堤会使波浪提前破碎,破碎后的波高急剧衰减,消浪效果较好;潜堤位于破碎带中,波浪直接在潜堤上破碎,消浪效果会更好;波浪破碎在潜堤后,潜堤失去了消浪作用.这说明堤顶相对水深a/Hi是影响潜堤效果的最主要因素,潜堤安放位置是其次要因素.图5 相对安放位置的变化对消浪特性的影响曲线Fig.5 The effect curves of different dl/SLon wave-damping4 结论通过物理模型试验,本研究探讨了斜坡上潜堤的消浪特性的问题.在潜堤研究中,采用规则波作为入射波,通过分别改变波高、周期和水深,找出各因素对消浪特性的影响规律,并得到结论.理论分析表明,影响波浪在潜堤上传播的主要因素有:波陡和堤顶相对水深.试验结果表明,斜坡上潜堤的消浪效果均与影响波浪的3个因素有一定关系,水深越大,消浪越弱;周期越大,消浪越弱;入射波高越大,消浪越强.堤顶相对水深的变化为影响斜坡上潜堤消浪效果的最主要因素,波陡为其次主要因素,潜堤安放位置为次要因素.堤顶的相对水深越大,波陡越大,堤后波高越小,消浪效果越好. 参考文献(References):[1]Sollitt C K,Cross R H.Wave transmission through permeable breakwater[A].Proceedings of the 13th Coastal Engineering Conference [C].Vancouver,Canada:[s.n.],1972:1827-1846.[2]Chang A T,Dong Z.Wave-trapping due to a porous plate[A].Proceedings of the 15th Symposia on Naval Hydrodynamics [C].Hamburg,Germany:[s.n.],1984:407-411.[3]Mallayachari V,Sundar V.Reflection characteristics of permeable seawalls[J].Coastal Engineering,1994,23:135-150.[4]Ohyama T,Kiota W,Tada A.Applicability of numer-ical models to nonlinear dispersive waves[J].Coastal Engineering,1994,24:213-297. [5]Shen Y M,Ng C O,Zheng Y H.Simulation of wave propagation over a submerged bar using the VOF method with a two-equation k-e turbulence modeling[J].Ocean Engineering,2004,31:87-95.[6]Chang K A,Hsu T J,Liu P L F.Vortex generation and evolution in water waves propagating over a submerged rectangular obstacle,part I:Solitary waves[J].Coastal Engineering,2001,44:13-36.[7]王国玉,王永学,李广伟,等.多层水平透空式防波堤消浪性能试验研究[J].大连理工大学学报,2005,146(6):865-870.(WANG Guo-yu,WANG Yongxue,LI Guang-wei,et al.The study of wave dissipating performance of plates penetrating breakwater[J].Journal of Dalian University of Technology,2005,146(6):865-870.(in Chinese))[8]陈谦,吴卫,卢永金,等.离岸式潜堤对海堤越浪量影响的实验[J].力学季刊,2006,27(2):223-265.(CHEN Qian,WU Wei,LU Yong-jin,et al.Experimental study of effects of offshore submerged-dike on overtopping against seawalls[J].Chinese Quarterly of Mechanics,2006,27(2):223-265.(in Chinese))[9]Weggle J R.Maximum breaker height[J].Journal of Waterway,Harbors and Coastal Engineering Division,1972,198:124-168.[10]Komar P D,Gaughan M K.Airy wave theory and breaker waves height prediciton[A].Conference Coastal Engineering[C].Vancouver,Canada:[s.n.],1972:1182-1211.。

斜坡式防波堤护面对胸墙波浪力的影响

斜坡式防波堤护面对胸墙波浪力的影响
和 图 4 。
兽 8 卜
导l
高度积分计算 单位长 度 的水平 总力及 浮托总力 。
试 验结 果 见表 2 。 3 规范 方法 计算 胸 墙波 浪力

《 港 水 文 规 范》 821 规 定 了 斜 坡 式 建 海 ..1条 筑 物 顶 部 胸 墙 的 波 浪 力 计 算 方 法 l, 当无 因 次 参 3 l 数 时 ,波 峰 作 用 于 胸 墙 上 的 平 均 压 力 强 度 按 下 式计 算 :
但 该 规 定仅 适 用 于 胸墙 前 无 掩 护 的情 况 。按
照 规 范 给 出 的方 法 ,计 算 试验 波 要 素 作用 于胸 墙
上 的波浪 力 ,结果 见表 3 。
表 2 胸 墙水 平总 力 最 大 时 各 测点 同步 波压 力
4 波 浪力结 果对 比分 析
条件 下 ,其 墙 前 的 波 浪形 态 也 是 不 同的 。半 掩 护 情 况 下 ,胸 墙 有 部 分 高 度 直 接 承 受 波 浪 的 作 用 ,
Ke r :icie ra w tr p r p tw v re rd cinfco y wo ds n l db e k ae; aa e; a e oc ;e u t tr n , f o a
在港 口水工 建筑物 中 ,斜坡 式 防波堤 以其 波浪 反射弱 、对 地基不 均匀沉 降不敏感 、施 T较简单 等 优点而广泛 应用 。在 海港 中 ,特别 是开 敞海岸 的港 口中,由于 波浪较大 ,应用 最广 的是人工块 体护 面 的防 波堤 l l l 。防波堤 除 了起 到 防御波 浪侵 袭 、维 护
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斜坡堤波浪爬高的数值研究

斜坡堤波浪爬高的数值研究

斜坡堤波浪爬高的数值研究
随着社会的进步,人类在海岸线上的建设势头迅猛,但是海岸线控制工程的安全也受到很多威胁,其中斜坡堤波浪爬高的数值研究就显得尤为重要。

斜坡堤波浪爬高是斜坡堤坞受波浪作用而海水水位升高的一种现象。

如果某斜坡堤坞受到波浪折击而形成暴力浪潮,就有可能使整座斜坡堤坞上涨,甚至达到波峰同高水平,从而破坏斜坡堤坞的稳定与安全。

因此,对斜坡堤波浪爬高的数值研究成为斜坡堤坞安全工程的重要内容。

根据之前的经验研究,爬高高度可以由三个组成要素将其确定:潮位变幅高度,波浪折击高度及波浪折击影响下爬高高度。

潮位变幅高度可由潮汐观测、模拟计算等手段来获得;波浪折击高度可由声学、测量等来提供;波浪折击影响下的爬高高度应考虑折击角、堤坞抵抗及波浪形状等,要进行数值处理以求其准确值数。

总之,斜坡堤波浪爬高的数值研究是一项繁琐工作,有很多原因影响,需要对乘于影响因素进行再次计算,并且需要在多次计算过程中,以及多次赋值尝试中不断地修正其计算结果。

因而,就目前而言,斜坡堤波浪爬高的数值研究仍然具有很大的技术挑战,然而随着计算机的发展和工程设计的进步,工程界越来越能够正确地判断斜坡堤坞的安全等级,以便准确预测并制定防护措施。

未来,将会有更多有关斜坡堤波浪爬高的数值研究,以协助海岸线控制工程的安全建设。

斜向长周期涌浪作用下斜坡式防波堤结构稳定性优化

斜向长周期涌浪作用下斜坡式防波堤结构稳定性优化

斜向长周期涌浪作用下斜坡式防波堤结构稳定性优化李懿;牛红林;薛丁源【摘要】海外港口工程大部分位于以长周期涌浪影响为主的海域,长周期涌浪对防波堤的作用尚未得到全面认识和研究,尤其是斜向入射的情况.以某一具体港口防波堤工程为例,通过波浪局部整体物理模型试验,对斜向长周期涌浪作用下斜坡堤结构的稳定性进行了研究,并根据试验结果对原方案进行优化,提出了稳定的斜坡堤结构.研究结果表明,斜向波浪作用时,相同水深、波向以及波高情况下,入射波浪周期越长则护面块石失稳率越大;相同水深、波高以及波浪周期情况下,波浪15°角斜向入射时沿堤形成的沿堤流对护面的冲蚀破坏作用比波浪基本顺向入射时的情况更为强烈,护面块石失稳率相比较大.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2018(000)009【总页数】7页(P69-75)【关键词】斜向;长周期涌浪;斜坡堤;稳定性;3D模型试验【作者】李懿;牛红林;薛丁源【作者单位】中国港湾工程有限责任公司,北京100027;中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东广州510230;中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东广州510230【正文语种】中文【中图分类】U656.31随着我国“一带一路”政策的实施,海外港口工程项目逐年增多,且大部分位于以长周期涌浪为主的海域。

与国内防波堤设计波浪周期通常10 s左右相比,以长周期涌浪为主的海域主浪向波浪周期通常为15~18 s,长周期涌浪对防波堤的作用尚未得到全面认识和研究,尤其是斜向入射的情况。

斜坡堤是港口工程中重要的水工建筑物,是防波堤最常采用的结构形式。

关于斜坡式防波堤设计,JTS145—2015《港口与航道水文规范》[1]采用Hudson公式计算护面块体的稳定质量,同时指出对于设计波浪平均周期大于10 s 或设计波高与设计波长之比小于1/30 的坦波,块体质量应进行模型试验验证。

目前欧美国家大多采用Vandermeer公式计算护面块体的稳定质量,与Hudson公式相比,Vandermeer公式考虑了更多因素的影响[2-3]。

斜坡式防波堤

斜坡式防波堤
(2)堤顶宽度 一般用途:顶宽取1.10~1.25倍设计波高,但要求不小于2m。 特殊要求:顶宽按使用要求确定。如从陆上推进施工,顶宽应考虑施工机械行驶的要求。
(3)斜坡的坡度 (4)护面块体的支撑棱体和肩台
2、构造
四、斜坡式防波堤的计算 1、设计状况及相应组合 2. 算内容
Thank you!
抛石斜坡堤
抛填方块斜坡堤
二、波浪对斜坡式防波堤的作用 1. 波浪在斜坡式防波堤堤面上的破碎临界水深
(2)在风直接作用下,不规则波在斜坡式防波堤堤面上的爬高R1% R1%=K△KUR1H1%
三、斜坡式防波堤的断面尺度及构造
1. 斜坡式防波堤的断面尺度
(1)堤顶高程 允许少量越浪时 基本不越浪时

某斜坡式防波堤越浪量试验结果分析

某斜坡式防波堤越浪量试验结果分析

第19卷 第4期 中 国 水 运 Vol.19 No.4 2019年 4月 China Water Transport April 2019收稿日期:2019-03-02作者简介:王建良(1984-),男,中铁建苏州设计研究院有限公司工程师。

某斜坡式防波堤越浪量试验结果分析王建良(中铁建苏州设计研究院有限公司,江苏 苏州 215100)摘 要:斜坡式防波堤的越浪量对港内波稳条件及防波堤内坡护面的稳定性均有重要的影响,越浪量的确定是外海开敞式防波堤设计的重要内容。

在进行威海港靖海湾港区张家埠新港作业区防波堤工程设计过程中,对防波堤进行了越浪量物理模型试验,并对模型试验结果与规范计算结果进行了比较,提出了相关建议,供类似设计参考。

关键词:斜坡堤;越浪量;防波堤设计中图分类号:U656.3 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2019)04-0150-02外海防波堤的主要功能是防止或大幅度降低波浪对掩护区域的影响,因此,越浪量的准确确定对防波堤设计至关重要。

《防波堤与护岸设计规范》(JTS154-2018)规定“对防护要求较高的斜坡堤,应按波浪爬高计算确定其堤顶高程,并需控制越浪量。

”国内外学者对越浪量进行过大量研究,提出了多种计算越浪量的建议方法,但由于各计算方法考虑的因素不尽相同,导致计算结果差别较大。

《港口与航道水文规范》(JTS145-2015)斜坡堤顶越浪量采用了南京水利科学研究院提出的计算方法,是目前计算确定防波堤越浪量的主要依据。

在进行威海港靖海湾港区张家埠新港作业区防波堤工程设计过程中,采用该方法对防波堤典型断面越浪量进行了计算。

同时,对防波堤越浪量进行了物理模型试验,以为工程设计提供可靠依据。

本文给出了越浪量物理模型试验结果和规范计算结果,并进行了对比分析,以供类似设计参考。

一、越浪量模型试验1.试验水位(当地理论最低潮面)设计高水位 +3.7m;极端高水位 +4.5m;堤前底高程:-6.0m。

波浪对斜坡作用力的研究

波浪对斜坡作用力的研究

波浪对斜坡作用力的研究
摘要:本文旨在研究波浪对斜坡的作用力。

在现有的文献中,浅海斜坡的沉积失稳的概念已得到广泛的研究,并得出了很多重要的结论。

利用沉积动力学,研究了海浪对斜坡的稳定性的影响,得出了一系列的结论,但这些研究尚未有效地考虑波浪对斜坡的影响。

本文聚焦于波浪对斜坡的作用力,在理论和实验过程中,研究了水流条件下,斜坡沉积物上面受动力海浪产生的动力和演变,以及对斜坡稳定性的影响。

研究表明,海浪对斜坡的影响受到了静水深度、波浪频率和斜坡角的的影响,当静水深度或波浪频率增大,斜坡的稳定性会受到影响,斜坡会变得不稳定。

通过实验,它还表明波浪可以显著影响斜坡海岸线变化或改变,同时还受到斜坡角和波浪能量的影响。

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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。

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