孤立波作用下斜坡堤越浪量的实验研究

为了研究海啸等浅水大波对海堤等海岸结构物的作用,采用孤立波作为输入波形,在波浪水槽中进行了孤立波在斜坡堤上越浪过程的系列实验。通过物理模型实验,获得了孤立波作用下斜坡堤越浪量的测量结果,并基于PIV方法测量得到的海堤越浪流速度场计算了越浪量。以堤顶相对超高和来波相对波高为无量纲参数,基于越浪量实验数据建立了斜坡堤上孤立波越浪量的经验预报公式。孤立波堤顶越浪流的PIV测量结果表明,在实验工况条件下越堤流流场可近似为几乎平行的流动;基于PIV测量结果得到孤立波越浪量与越浪量的直接测量结果一致性较好。对简单斜坡堤而言,无量纲的孤立波越浪量随来波相对波高的增大而增加,随着堤顶相对超高的减小呈指数增大。     

风浪在单坡堤上的越顶流量

通过模型试验,求得风浪在光滑不透水单坡堤上越顶流量的计算式。可供有关设计部门在确定堤顶高程时参考。     

单坡堤上不规则波越浪量的估算

通过对影响单坡堤上不规则波越浪量的主要物理因素的分析，根据模型试验结果，讨论了各相关因子对越浪量的影响，从而可由波浪特征值及建筑物形态来确定越堤水量。     

斜坡式海堤结构尺度对越浪量的影响研究

为系统研究坡式海堤结构尺度对越浪量的影响,开展了相关波浪水槽试验,在观察越浪量试验现象的基础上,分别研究了斜坡坡度、防浪墙顶超高、防浪墙高度对斜坡式海堤越浪量的影响。结果表明:防浪墙顶超高对越浪量的影响最为显著,越浪量随防浪墙顶超高的增大而减小,且减小趋势随之变缓,无量纲形式下的越浪量随相对防浪墙顶超高的增大呈现较明显的指数递减关系;随着斜坡坡度的增大,因斜坡面上损耗能量的增加大于反射能量的减少,越浪量总体呈现减小的变化趋势,斜坡坡度对越浪量的影响不及防浪墙顶超高;防浪墙顶超高一旦确定,防浪墙高度对越浪量的影响相对较小。     

单坡堤上不规则波越浪量的估算

通过对影响单坡堤上不规划波越浪量的主要物理因素的分析，根据模型试验结果，讨论了各相关因子对越浪量的影响，从而可由波浪特征值及建筑物形态来确定越堤水量。     

海堤波浪爬高计算分析与越浪设计准则探讨

用国家堤防设计规范和欧美最广泛认可的van der Meer提出的斜坡复式海堤波浪爬高计算方法，对一系列工程实例计算对比之后，分析了有关影响因素，提出了对后者的修改和使用意见：对用van der Meer法计算的越浪量，与有关实验结果作定性对比分析，提出斜坡复式海堤越浪量计算中存在的问题和对有关公式的修改建议。相关分析表明，从海堤越浪安全和工程建设的角度看，现行规范规定的允许越浪或不允许越浪设计准则不够科学，应根据结构防护和功能要求直接以控制越浪量为设计准则。     

台风过程下复式海堤越浪量计算方法研究

海堤越浪量是衡量海堤防浪有效性和堤后安全性的一个重要指标。台风过程下海堤越浪将影响海堤的结构安全和堤后人民的生命财产安全。以浙江省温台地区复式斜坡式海堤结构为研究对象,采用物理模型试验对台风浪过程下海堤的越浪量进行测定,通过分析试验数据,探讨现行常用经验公式的适用性,对现行常用公式进行修正,得到一种计算台风过程下复式海堤越浪量的公式。对台风过程下复式海堤越浪量的评估具有重要意义,为台汛期间的高效避灾提供科学依据。     

斜坡堤堤顶宽度对越浪量影响的试验研究

该文通过物理模型试验,对于斜坡堤堤顶宽度对不规则波作用下越浪量的影响进行了系统的研究,探讨了影响机理,分析了堤顶宽度对越浪量的影响规律,给出了堤顶宽度对越浪量衰减系数的影响关系式,研究结果可为工程设计提供相关参考。     

广东沿海斜坡式防波堤台风破坏特征及其应对措施

根据在建和已建斜坡式防波堤台风破坏特征,分析认为波浪沿垫层面斜向爬坡产生的冲击和越浪冲刷作用,或波浪回落冲刷及波谷时下吸力作用,导致垫层块石和护面块体、堤心石向港内侧推移、倒塌或滚落海中。考虑台风登陆时风暴潮现象,斜坡堤计算时短暂状况也按极端高水位条件计算;堤头结构型式应与深水段堤身一致;堤顶设置胸墙时胸墙应设置在堤顶海侧。在建斜坡堤防台可采取对堤心石、垫层等用大块石压面或用混凝土灌砌大块石护面、加大海侧堤心石推填高程并及时进行垫层施工和安装护面块体的措施。     

基于RANS方程的海堤越浪数值模拟

基于FLUENT商业化软件,以RANS方程为控制方程,基于有限体积法,采用k-epsilon湍流模型,运用一种“解析松弛”方法实现了适用于VOF方法的数值源造波技术。在该数值波浪水槽中对规则波在不可渗透简单斜坡堤上越浪过程进行了数值模拟,将越浪量计算值同物理实验结果及基于非线性浅水方程的数值结果进行了比对。结果表明：该数值模型能够较好地复演海堤越浪过程,同基于非线性浅水方程的数值结果相比,能更有效地模拟含有强烈卷吸、射流和破碎的海堤越浪问题。     

海堤设计中的若干问题探讨

结合新颁布的海堤设计规范和工程实例,对海堤工程设计中海堤的界定、海堤防潮（洪）标准、设计波浪要素计算、复式斜坡堤波浪爬高计算及按控制越浪量确定堤顶高程等几个问题进行了探讨,提出海堤应以波高来界定、修建消浪平台的最佳位置为静水位附近、最佳宽度为入射波长的1/4及海堤设计应该直接以控制越浪量确定堤顶高程。     

斜坡式海堤越浪量与堤顶最大打击力的试验研究

本文通过水槽模型试验，针对斜坡堤带挡浪墙，得到越浪量、堤顶最大打击力与波要素的经验公式，该公式适用的波要素范围较已有众多公式广，同时在内坡以干砌块石护面情况下，获得内坡的允许越流量。     

带异形块体海堤越浪的数值模拟

该文在FLUENT软件平台上，发展了数值消波-造波技术，通过在动量方程里添加多孔介质源项，建立了带有多孔介质模型的二维数值波浪水槽。应用该数值波浪水槽，数值模拟了在斜坡堤坡面上铺设异形块体情况下的越浪过程，给出了越浪量。为了率定异形块体的等效惯性阻力系数，进行了典型工况的物理模型实验，给出了在斜坡堤坡面上不同位置处铺设一层异形块体情况下多孔介质模型的等效阻力系数。     

允许越浪标准海塘设计方法初探

本文首先从理论和实践两个方面阐述了允许越浪标准海塘的优越性。然后提出允许越浪标准安越浪量确定海塘顶部高程的设计方法。再就该法需解决的以下四个问题进行了详细的论证；（１）越浪量的计算；（２）允许越浪量的标准；（３）减少越浪量的工程措施；（４）越浪水体的排水措施，这是本文的重点。     

海堤波浪越浪量常用计算方法评述

允许越浪的海堤设计理念逐步被设计人员接受,越浪量直接影响到海堤堤顶高程及堤身的稳定,该文将国内外常用的计算越浪量方法做了简要的分析和总结,探讨其应用范围及其局限性.     

用N-S方程模型模拟孤立波在各种防波堤堤前的爬高

本文以Navier Stokes方程为控制方程,用k ε模型来封闭湍流模型,采用VOF方法来跟踪波动自由表面,建立了二维垂向数学模型。并用解析解和实验数据对模型进行了验证。利用此数学模型模拟了在水位较浅,不发生越浪的情况下,孤立波在直立堤、斜坡堤、半圆型防波堤堤前爬高的过程,并对波面、速度场和压强场进行了比较。     

含植物四脚空心块斜坡消浪性能试验研究

该文通过几何缩尺比水槽试验,对比波浪在光滑斜面、四脚空心块斜面和含植物四脚空心块斜面三种斜面上的爬高,研究了不同斜坡的消浪性能,测试了不同波浪周期和波高条件下波浪在斜坡面上的爬升水动力特性和最大爬高变化规律。试验结果表明：在四脚空心块中种植植物可减小波浪对护面块体的直接冲击,降低波浪爬高,对四脚空心块斜坡面的消波性能起到了一定提升作用;在不同斜坡上,无论在规则波还是不规则波条件下,最大波浪爬高与波高均表现出较好的线性关系;在光滑斜面和四脚空心块斜面上,试验所得平均糙渗系数与设计规范中建议的系数基本吻合;根据波浪爬高随波高的变化发现,光滑斜面的变化趋势最陡,块体斜面次之,植物块体斜面最平缓,反映了三种斜坡面糙渗系数的差异;固定浪高情况下,在试验考虑的周期范围内,波浪爬高在三种斜坡面上均随周期的增大而增大,但其增幅并不明显。     

上海地区海塘堤顶越浪风险分析

为了解上海地区海塘抵御风浪越顶的能力,对海塘堤顶越浪进行了风险分析。选取典型海塘结构,采用蒙特卡罗法,对各区域的堤顶越浪概率进行了计算,指出近年建设的海塘堤顶越浪风险较小,而崇明三岛地区的越浪风险较大。并通过对影响堤顶越浪的各相关特征参数作敏感性分析,得出高潮位的参数变化是影响海塘堤顶越浪安全性最显著的因素,而适当提高海塘堤顶的安全加高值对减少堤顶越浪风险具有显著的效果。     

应对超高水位的海堤加高方案波浪模型试验研究

通过对波浪越浪量、波压力等要素的测定与分析,对超高水位及相应台风大浪下的海堤加高方案进行了初步探索。试验实例表明,在堤顶内侧设置一定高度的挡墙可挡住越浪水体下部的楔形连片水体,从而有效减少作用于海堤背坡的越浪量,该例中堤顶内侧挡墙的实测最大越浪压力达到148.8 kPa,作用位置可在挡墙底部或近底部。     

立沙岛海堤布置原则与要点计算

在南方沿海地区,由于海浪对沿海城市建设带来很大的隐患,所以通常要合理的海堤进行防护,海堤断面常规型式分为斜坡式、陡墙式和混合式等型式,这3种型式在广东省等沿海省份使用均较多,在设计中要遵循海堤布置原则下,还要对海堤的越浪量与海堤迎水面的护坡厚度进行详细的计算。