河海大学海岸动力学实验报告.

海岸动力学实验报告专业年级：港航2班
姓名：薛辉
学号： 1014020135
二〇一三年五月
中国南京
目录
实验一：波浪数据采集与波高统计实验 (3)
一、实验目的 (3)
二、实验要求 (3)
三、实验过程 (3)
四、结果分析 (4)
五、实验结论 (8)
实验二：波压力测量实验 (9)
一、实验目的 (9)
二、实验要求 (9)
三、实验水文要素 (10)
四、实验仪器 (10)
五、实验过程 (10)
六、结果分析 (11)
七、实验结论 (13)
实验一：波浪数据采集与波高统计实验
一、试验目的
了解波浪中规则波及不规则波的区别，波浪模型实验的一般方法，规则波波高、周期、不规则波高的统计方法。

二、试验要求
1、规则波及不规则波的测量与特征值统计。

2、明确实验的目的，掌握实验原理，掌握基本仪器的使用，包括波浪数据采集系统及水槽造波机的使用方法，通过自己设计出不同波长波高的规则波和不规则波，参与造波数据及数据采集的全过程，了解波浪物理模型实验的最基本方法，正确处理实验数据，能通过处理采样数据文件系统各种累积频率波高，发现规律，得出实验结论。

分析实验误差，提出减少误差方法
3、试验报告的编写，要求报告能准确的反映试验目的、方法、过程及结论。

三、试验过程
试验中共设置四根波高传感器，四个同学为一组，每人采用其中一根传感器的数据计算波高，规则波采样时间为20s，不规则波采样时间为80s左右。

规则波试验结果主要统计平均波高。

波峰减波谷即为波高，将采集到的所有波高进行算术平均，得到规则波的平均波高。

不规则波试
验结果主要统计有效波高。

波峰减波谷即为波高，将采集到的所有波高进行排序，取前1/3大波进行算术平均，得到不规则波的有效波高。

四、结果分析：
本次实验使用fortran90语言编写计算程序。

程序截图（上部为运行程序，下部为运行结果）规则波的具体代码：
program main
implicit none
real::m,e,f,t
integer::i,j,k,p
real,dimension(2000)::a
real,dimension(20)::b,c
real,dimension(9)::h
open(1,file='1.txt')
do i=1,2000
read(1,*) a(i)
end do
close(1)
b(1)=1
j=1
do i=1,1999
if(a(i)*a(i+1)<0) then
j=j+1
b(j)=i
end if
end do
do i=1,19
do j=b(i)+1,b(i+1)-1
if(abs(a(j))>abs(a(j-1)).and.abs(a(j))>abs(a(j+1))) then
c(i)=a(j)
end if
end do
end do
e=0
do i=1,9
h(i)=c(2*i)-c(2*i-1)
e=e+h(i)
end do
t=e/9
do i=1,9
print'(1x,f7.3)',h(i)
end do
print*,'规则波的平均波高为：'
print'(1x,f7.3)',t
end program
规则波运行结果如下：
波高依次为：15.675 16.037 9.030 0.000 5.760 14.200
9.942 13.261 5.102
规则波的平均波高：9.884
结果修正：运行结果中出现0.000，所以要对结果进行修正，修正后的规则波的平均波高为：11.126
规则波的波形图
不规则波的程序及结果截屏如下
不规则波的程序代码：
program main
implicit none
real,dimension(8000)::a
real,dimension(114)::b,c
real,dimension(56)::h
integer::i,j
real::e,t
open(2,file='2.txt')
do i=1,8000
read(2,*)a(i)
end do
close(2)
b(1)=1
j=1
do i=1,7999
if(a(i)*a(i+1)<0) then
j=j+1
b(j)=i
end if
end do
do i=1,113
do j=b(i)+1,b(i+1)-1
if(abs(a(j))>abs(a(j-1)).and.abs(a(j))>abs(a(j+1))) then
c(i)=a(j)
end if
end do
end do
do i=1,56
h(i)=c(2*i-1)-c(2*i)
end do
print*,'不规则波的波高分别为：'
do i=1,14
print'(1x,4f8.3)',h(4*i-3),h(4*i-2),h(4*i-1),h(4*i) end do
do i=1,55
do j=i+1,56
if(h(i)<h(j)) then
t=h(i);h(i)=h(j);h(j)=t
end if
end do
end do
e=0
do i=1,19
e=e+h(i)
end do
print*,'不规则波的有效波高：'
print'(1x,f7.3)',e/19
end program
不规则波的波形图
五、实验结论：
本次实验本人采用的数据为1通道
规则波： 1通道该波列的平均波高H=11.126
不规则波： 1通道该波列的有效波高H1/3=9.226
实验二：波压力测量实验
一、试验目的
海岸和近海工程的设计和建设，波浪与建筑物相互作用的研究是前提。

波浪与建筑物的相互作用，决定工程目标的实现和建筑物的稳定与安全。

在海岸和近海工程中,如海上平台,离岸式码头,防波堤,挡土墙
等建筑物,这类建筑物的主要外力之一就是作用在其上的波浪力，因此，波浪与建筑物相互作用研究中，波浪作用力的研究显得非常重要。

二、试验要求
试验采用规则波进行。

（1）、模型比尺的确定。

模型比尺1：27
（2）、波要素的率定。

（3）、模型上压力分布的测量，要求测点不少与5个。

（4）、试验报告的编写，要求报告能准确的反映试验目的、方法、过程及结果，能总结出压力在建筑物上分布的规律性，包含压力分布图，压力实测波形并给出最终压力的原型值。

三、试验水文条件
四、试验仪器
本次试验使用的主要仪器为DJ800型多功能监测系统。

DJ800
型多功能监测系统是由计算机、多功能监测仪和各种传感器组成的数据采集和数据处理系统。

它能对多种物理量的数据，进行准同步采集。

例如水位、波高、点脉动压力、面脉动压力、拉力、三维总力、二维流速、护舷、位移、温度、应变以及模拟电压等。

本次试验用其进行点脉动压力的同步采集。

五、试验过程
试验成员分为2组，一组成员进行波浪要素的率定，另外一组成员同时进行波压力传感器的安装，在斜坡中选取10个测点装入压力传感器，待率定结束后再将建筑物防入试验水槽，进行波浪压力的量测。

试验采用规则波，试验结果主要统计平均正向波压力。

零线以上波峰的峰值即为试验得出的正向波压力，每个波峰得到一个正向波压力值，将采集到的所有正向波压力值进行算术平均，得到平均正向波压力值。

六、结果分析
本次实验采用fortran90语言编程
程序截图程序代码
program main
implicit none
real::pressure,b1,b2,max,z
integer::i,j,k,l,m
real,dimension(6,2000)::a
real,dimension(2000)::b,h
open(1,file='G202A.txt')
read(1,*) a
close(1)
do m=1,6
do i=1,2000
end do
j=0
do i=1,1999
if (a(m,i)<0 .and. a(m,i+1)>0) then
j=j+1
b(j)=i
end if
end do
l=0
pressure=0
do i=1,j-1
b1=b(i);b2=b(i+1)
max=0
do k=b1,b2
if (max<a(m,k)) then
max=a(m,k)
end if
end do
l=l+1
h(l)=max
pressure=pressure+h(l)
end do
z=pressure/(j-1)
print *,m,'平均正向波压力为',z
end do
end program
程序运行结果
A组： 1 平均正向波压力为0.2214210
2 平均正向波压力为0.3273215
3 平均正向波压力为0.4459000
4 平均正向波压力为0.3313514
5 平均正向波压力为9.0983026E-02
6 平均正向波压力为8.8866666E-02 B组： 1 平均正向波压力为0.2107368
2 平均正向波压力为0.1427073
3 平均正向波压力为0.4481000
4 平均正向波压力为0.4574000
5 平均正向波压力为0.1671316
6 平均正向波压力为 3.7428569E-02 C组： 1 平均正向波压力为0.1983000
2 平均正向波压力为0.1828636
3 平均正向波压力为0.5073685
4 平均正向波压力为0.3776400
5 平均正向波压力为0.1434783
6 平均正向波压力为 5.4069769E-02
附加说明：本实验共有7个通道，其中21通道数据有问题，故在算时，将去舍去。

1——51通道，2——18通道，3——9通道，4——60通道，5——57通道，6——53通道。

附注：18通道三组数据误差较大，从B组和C组的波形图看出，调0时有误差，使得有些正值波高很小，平均下来后平均波高就偏小，故可取前1/3正波高求平均值，修正后的结果如下所示：
七、实验说明
1、对于采用的模型，由于比尺的问题，在最后程序算出的波压力中要乘以30
2、由于实验数据的误差，我们测得的三组数据中A组数据差距比较大所以不予考虑，对于B组数据最后一个测点测得的波压力有问题，
在求平均值时最后一个测点的波压力平均值就是C测点的波压力值。