破碎波条件下海岸防浪林对波浪爬高消减的试验研究

海岸防浪林对于抵御风暴潮袭击作用巨大,可以有效削减风暴潮灾害。以往的研究多偏重于植物消浪的微观机理研究,模型试验选取的波浪条件一般为非破碎波,防浪林一般采用刚性杆进行概化模拟,这与实际海岸的破碎波条件及实际种植的防浪林的外形条件差异都很大。本文为了能够使模拟结果更符合沿海实际情况,在树种的概化模拟上以目前沿海实际种植的防浪林树种为模拟对象,同时,模拟了近岸破碎波对海岸的冲击,波浪条件上与实际更为接近。通过物理模型试验,系统研究了海岸防浪林带种植宽度、种植排列方式、树种高度和滩地坡度等对消浪效果的影响,同时还研究了树干与树冠的消浪效果贡献比。     

植物护岸对波压力的影响试验研究

在堤外滩地上合理地种植适生植物能够起到保护岸滩、消减波浪的作用,是一种有效的生物护岸形式。该研究采用规则波和不规则波模拟河道中的波浪,通过不同滩地水深、不同波高和不同种树带宽度的组合试验,系统分析了防浪林宽度、滩地水深、浪高、波长等因素对刚性树干和带有柔性枝叶的模型树模拟堤外滩地防浪林消浪的影响,以及波高、最大波压力、波浪爬高及堤前底部波浪流速的分布规律; 该文重点研究植物护岸对最大波压力的影响。试验表明:在滩地上种植防浪树可以大大消减波浪能量,降低波浪对大堤的冲击力,从而起到保护堤岸的作用。     

滩地刚性植物消浪作用特性研究

滩地植物有利于保障沿海地区的水安全,量化成熟期植物消浪作用是提升生态海岸韧性的基础。本文基于一般试验规律和两种波高消减模型,分析提出了新的滩地植物消浪系数计算方法,结合波高条件可计算林带消浪后波高,相关表达式由大量试验数据进行了验证,最后对比了由本文方法与规范方法计算的林带后波高。结果表明,阻尼因数及消浪系数能直观体现植物消浪作用特性,波浪传播方向上植物面积占横截面比例是影响植物消浪机理的关键无量纲参数。植物非淹没时,本文方法得到的林带后波高与规范方法接近;植物淹没时,本文方法能更准确描述植物消浪作用。相较于规范方法,本文方法考虑了植物淹没情况,直观揭示了林带密度、宽度、高度,植物平均直径,水深等参数的影响,适用于更多工况。基于植物消浪作用的模型可快速研判相关参数变化对植物消浪效果的影响,为生态海堤滩地刚性植物规划设计及数模研究提供科学和技术支撑。     

浮式植物体消浪效果的试验研究

通过大量水槽试验,研究植物消浪装置消浪效率与植物密度、植物带相对宽度、波陡之间的关系,分析植物高度大于波高的前提下影响浮式植物规则波作用下消浪效率的因素。结果表明,浮式植物消浪装置具有良好的消浪效果,在植物带高度大于波高的前提下,植物带密度和相对宽度是影响消浪效果的最重要因素。     

柔性浮式防波堤消浪特性研究

针对圆柱形柔性浮式防波堤的消浪效果展开断面试验研究,分析其在规则波和不规则波作用下的消浪特性。通过大量水槽试验给出了圆柱形柔性浮式防波堤透射系数、反射系数、衰减系数与锚固方式、试验水深、相对宽度的变化关系。研究结果表明:该结构形式的浮式防波堤对短周期波浪消浪效果明显,而对长周期波浪消浪效果不佳;锚固方式和水深对消浪效果的影响较小;相对宽度是影响消浪效果的主要因素。研究成果可为由该结构连接成的"V"形浮式防波堤的锚固方式和摆放角度的设计提供参考。     

滩地植物对波浪变形及消浪效果影响试验研究

该文在调查研究的基础上,根据珠江三角洲河岸滩地的实际情况设计了合理的概化物理模型,采用不规则造波机产生的规则波模拟河道中的波浪,用刚性树干和带有柔性枝叶的模型树模拟堤外滩地防浪林,系统分析了波浪在有植物的滩地上传播变形规律,以及植物的枝叶、树干和滩地宽度、滩地上水深、来波要素等对波浪传播变形的影响,分析了滩地上植物的消浪效果.     

高滩陡坡地形下电力设施海堤的越浪量试验

以浙江舟山某海岛高滩陡坡地形下的电力设施海堤为例,通过物理模型试验,分别研究了平台宽度、平台超高、防浪墙高度对海堤越浪量的影响,并采用方差分析法进行了敏感性分析。结果表明:平台超高对越浪量的影响最为显著,防浪墙高度次之,平台宽度影响最小;无量纲形式下的越浪量随防浪墙顶超高的增大呈现较明显的指数递减关系。据此提出了电力设施海堤防浪结构的合理设置方式。     

植物消波消浪研究综述

植物护岸是生物治河措施之一．简要介绍了种植植物消波消浪，保护土壤，避免水土流失，固滩固岸，防浪护堤的作用，以及植物消浪的实验研究．     

海堤工程立体组合消浪关键技术及应用

为了更科学的优化海堤抵御波浪破坏的技术方法,并提升海堤生态与景观功能,研发了一种采用混凝土扭王字块体、混凝土四脚空心块体、钢筋混凝土栅栏板、反弧型防浪墙等消浪防浪体的优化组合技术,在考虑波浪的大小及运动轨迹特点的基础上,在坡面的不同位置设置不同的消浪块体,充分利用每种消浪块体的特点,提高海堤结构经济性和安全性,达到更好的工程应用效果,并通过应用案例验证了设计采用的立体组合式消浪体系,不仅保证岸线景观效应,更具有良好的消浪效果,有较高的实用价值,为类似工程提供了有益参考。     

黄河下游防浪林防护效果分析

黄河下游防浪林建设在防汛抗洪中生物效益显著，起到了护浪护堤、延缓冲刷、提供抢险料物等作用。但由于现有防浪林规模比较小，防浪防风效果差，断带现象较严重，没有发挥更大效益。通过分析，结合黄河河道形势，提出了高村以上宽河道种植５０ｍ宽、高村以下３０ｍ宽的防浪林适宜宽度以及管理的具体措施等。     

斜坡堤栅栏板护面波浪爬高数值模拟

以海堤工程中常用的栅栏板护面为例,采用源函数造波法研究了栅栏板糙率对波浪爬高的影响。结果表明:在线性规则波作用下,波浪爬高衰减系数随着斜坡堤坡面糙率的增大而减小,当糙率为0.40～0.50时,波浪爬高衰减系数在0.6～0.7之间变化;当糙率大于0.50时,波浪爬高衰减系数随着斜坡堤坡度的变缓有增大的趋势。当波陡较小时,在相同糙率条件下,斜坡堤坡度越缓,爬高衰减系数越小;波陡较大时,随着斜坡堤坡度的变缓,波浪爬高衰减系数先增后减。     

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。     

潜堤上波浪传播过程数值研究

以RANS方程结合Level-Set方法为研究基础,采用五阶WENO有限差分格式进行空间离散、三阶TVD Runge-Kutta格式进行时间推进、Level-Set方法追踪波浪与空气间自由面以及解析松弛法来实现数值水槽中的造波消波,建立了一种求解潜堤上波浪传播问题的数值计算模型。选取经典的潜堤上波浪传播物理试验模型对数值模型进行了验证,水位计算结果与试验值吻合较好。进一步研究了波高、潜堤顶部淹没深度以及潜堤坡度等参数对潜堤上波浪传播过程的影响。结果表明:波高越高、淹没深度越浅、潜堤向波坡度越小,波浪受浅水作用越明显;潜堤背波坡度越小,波浪受反浅水作用稍大,但并不明显。     

永兴海堤风浪模型试验研究

本试验采用不规则波和风共同作用，并模拟浆砌块石和混凝土护面强度的试验方法，对海堤断面原设计方案进行了风浪越浪量、断面结构的稳定性试验。采用多种型式的挡浪墙，设置在堤顶的不同位置，测定各种情况下的越浪量，供挡浪墙型式的选用和设计参考。     

不同绕流结构体对河道水流的影响

分别采用一维方形丁坝、二维梯形丁坝和三维堆积体概化模型,在同一水流条件下进行水槽试验,研究不同维度绕流结构体对河道水面线和三维时均流速的影响。试验结果表明:(1)在进占宽度比完全相同的情况下,梯形丁坝由于存在第一回流区,导致实际阻流面积最大,对上游阻流最强烈,方形丁坝次之,堆积体最小;(2)当阻流面积比(阻流流量比)相同时,方形丁坝在断面束窄河段的纵向流速加速能力比梯形丁坝强,水流横向偏转的幅度也更大,但梯形丁坝垂向流速比方形丁坝更大一些;(3)当沿水流方向长度相同时,堆积体由于最大截面面积较小,纵向、横向和垂向流速均小于丁坝。由此可见,常用于区分绕流结构体阻流特性的指标,如进占宽度比、阻流面积比和阻流流量比等,并不能全面表达结构体对流场的影响。     

DuaISPHysics：A numerical tool to simulate real breakwaters

The open-source code DualSPHysics is used in this work to compute the wave run-up in an existing dike in the Chinese coast using realistic dimensions, bathymetry and wave conditions. The GPU computing power of the DualSPHysics allows simulating real-engineering problems that involve complex geometries with a high resolution in a reasonable computational time. The code is first validated by comparing the numerical free-surface elevation, the wave orbital velocities and the time series of the run-up with physical data in a wave flume. Those experiments include a smooth dike and an armored dike with two layers of cubic blocks. After validation,the code is applied to a real case to obtain the wave run-up under different incident wave conditions. In order to simulate the real open sea, the spurious reflections from the wavemaker are removed by using an active wave absorption technique.     

基于雷达散射特征的堤防隐患诊断技术研究

结合堤防隐患的雷达散射特性,研究了不同堤防隐患在雷达波散射效应下的特征表现,分析 了空洞、渗透、松散体、滑坡、裂缝、漏水等堤防隐患的雷达图谱。研究表明:堤防隐患的成像效果 依赖于雷达设备的技术指标、测量参数和操作方法等因素,隐患图像解释的准确性依赖于图像处理技 术。针对不同堤防隐患和设备物理参数,研究雷达波的散射特征,有助于更高精度地解析图像信息, 是解决雷达波干扰多、衰减快、特征弱等问题的有效途径。结合雷达波的形态、波长、振幅、相位等 特征信息,在对散射信号进行解释时采用二维时频分析的瞬态谱,并运用小波分析、Hilbert变换、Z 变换等方法对图像进行去噪、增强、滤波处理,可对堤身探测范围内的隐患性状、分布、形态信息进 行有效诊断。     

刚性植物对波高衰减和水流结构的影响

为了研究植物的消浪能力及对水流紊流特性的影响,开展室内水槽试验,用木棒模拟刚性植物,分析了5组植物区布置方案和4组波要素条件下的波高衰减和水流结构。结果表明:植物密度对波高衰减具有显著影响;波浪通过植物区时波高衰减的速率逐渐减小;在同等植物特征条件下,短波比长波衰减幅度更大;植物区内的拖曳力系数CD与低科勒冈-卡朋特(Keulegan-Carpenter)数KC之间存在二次函数关系,CD随着KC的增大而减小,且变化速率呈变缓的趋势;波高和植物密度的增大会引起植物区内部紊动能量ETK的增大;完全淹没植物条件下的ETK大于不完全淹没条件下的ETK;在完全淹没植物的影响下,从底面至水面ETK呈先增大后减小的规律,并在植物冠层处达到最大值。     

城市江河防洪堤堤顶高程计算的研究

根据国家颁布的城市防洪有关规范,在城市防洪工程规划和设计时,对防洪堤堤顶高程的计算进行分析,提出了堤防波浪爬高和风壅高度的计算及堤防安全加高值的选用。