潮汐河口桥墩群对波浪传播影响的数值研究
发布时间：2019-09-13 05:18
【摘要】：为研究河口桥墩群的消波作用,以李村河口段胶州湾快速路桥墩群为例,建立了基于波作用守恒方程的二维波浪模型,精细模拟了100年一遇高潮耦合100年一遇波高情况下,波浪通过河口桥墩群后波浪变化及波高分布,并利用物理模型试验结果对其进行了验证,二者吻合较好。数值模拟结果显示:桥墩群对河口波浪具有明显的消减作用,其透射系数随桥墩挤压面积比的增大呈线性减小趋势。
【图文】：
对波流共同作用下大尺度圆柱墩群周围的波流场进行了数值研究，并利用波浪弥散关系迭代计算得到大尺度圆柱周围波流场的耦合解［５－６］。但对于河口桥墩群的消波作用，相关研究成果却较少。本文基于波作用守恒方程，拟建立二维波浪模型，并以李村河口胶州湾快速路桥墩群为例，精细模拟受墩群影响的波浪场变化，分析桥墩群对河口波浪的消减作用，为河口内水工建筑物设计提供参考依据。１工程概况１．１桥墩分布李村河口位于胶州湾东北部，河口拟建挡潮闸，闸后排布有横跨河口的胶州湾快速路多排桥墩，如图１所示。河口宽度约３００ｍ，桥墩形状分为２种，分别为圆形墩（９７个，，直径１．３ｍ）和准椭圆形墩（２０个，圆端直径１．３ｍ，矩形为２．０ｍ×１．３ｍ）。图１桥墩断面示意图Ｆｉｇ．１Ｓｅｃｔｉｏｎａｌｖｉｅｗｏｆｔｈｅｐｉｅｒｓ１．２风和波浪选取对工程海域影响较大的Ｗ方向的来浪进行计算，利用小麦岛的气象观测资料进行分向统计分析的结果，取Ｗ向１％频率的风速资料为２８．３ｍ／ｓ。根据《海堤工程设计规范》（ＳＬ４３５－２００８）的有关规定，风浪要素可按莆田海堤试验站公式进行计算。经过计算，得出平均波高Ｈ，平均波周期Ｔ和波长Ｌ，进而求出不同累计频率下的波高见表１。表１波浪要素Ｔａｂｌｅ１Ｗａｖｅｅｌｅｍｅｎｔｓ波浪要素Ｗａｖｅｅｌｅｍｅｎｔｓ值ＶａｌｕｅＨ１％／ｍ１．８０Ｈ２％／ｍ１．６５Ｈ５％／ｍ１．５Ｈ１０％／ｍ１．２１Ｈ／ｍ０．８２Ｔ／ｓ４．０３Ｌ／ｍ２３．３８
７６个，节点数１２８８４个，网格单元面积０．５～３．０ｍ２。分别如图２（ａ）、（ｂ）所示。对于全谱方程和笛卡尔坐标系，其收敛性用ＣＦＬ数表示：ＣＦＬＨＤ＝（i幔纾瑁酰│ぃ籀ぃ╥幔纾瑁觯│ぃ籀ぃǎ矗┦街校海栉芩睿唬鹾停鑫魉僭冢停较虻姆至浚唬缡侵亓铀俣龋沪ぃ挺ぃ牵停较虻奶卣鞒ざ龋沪ぃ羰鞘奔浼渚唷＞樗悖灸Ｐ妥畲螅茫疲淌埃罚福迹保鲜樟蔡跫Ｍ迹膊ɡ四Ｐ屯裢迹ù蟮刈晗滴薜ノ唬疲椋纾玻牵颍椋洌妫椋纾酰颍澹铮妫鳎幔觯澹恚铮洌澹欤衬Ｐ脱橹ぜ胺治觯常蔽锢砟Ｐ脱橹の锢砟Ｐ褪匝樵谏蕉『Ｑ蠊こ讨氐闶笛槭遥叮埃
本文编号：2535598
【图文】：
对波流共同作用下大尺度圆柱墩群周围的波流场进行了数值研究，并利用波浪弥散关系迭代计算得到大尺度圆柱周围波流场的耦合解［５－６］。但对于河口桥墩群的消波作用，相关研究成果却较少。本文基于波作用守恒方程，拟建立二维波浪模型，并以李村河口胶州湾快速路桥墩群为例，精细模拟受墩群影响的波浪场变化，分析桥墩群对河口波浪的消减作用，为河口内水工建筑物设计提供参考依据。１工程概况１．１桥墩分布李村河口位于胶州湾东北部，河口拟建挡潮闸，闸后排布有横跨河口的胶州湾快速路多排桥墩，如图１所示。河口宽度约３００ｍ，桥墩形状分为２种，分别为圆形墩（９７个，，直径１．３ｍ）和准椭圆形墩（２０个，圆端直径１．３ｍ，矩形为２．０ｍ×１．３ｍ）。图１桥墩断面示意图Ｆｉｇ．１Ｓｅｃｔｉｏｎａｌｖｉｅｗｏｆｔｈｅｐｉｅｒｓ１．２风和波浪选取对工程海域影响较大的Ｗ方向的来浪进行计算，利用小麦岛的气象观测资料进行分向统计分析的结果，取Ｗ向１％频率的风速资料为２８．３ｍ／ｓ。根据《海堤工程设计规范》（ＳＬ４３５－２００８）的有关规定，风浪要素可按莆田海堤试验站公式进行计算。经过计算，得出平均波高Ｈ，平均波周期Ｔ和波长Ｌ，进而求出不同累计频率下的波高见表１。表１波浪要素Ｔａｂｌｅ１Ｗａｖｅｅｌｅｍｅｎｔｓ波浪要素Ｗａｖｅｅｌｅｍｅｎｔｓ值ＶａｌｕｅＨ１％／ｍ１．８０Ｈ２％／ｍ１．６５Ｈ５％／ｍ１．５Ｈ１０％／ｍ１．２１Ｈ／ｍ０．８２Ｔ／ｓ４．０３Ｌ／ｍ２３．３８
７６个，节点数１２８８４个，网格单元面积０．５～３．０ｍ２。分别如图２（ａ）、（ｂ）所示。对于全谱方程和笛卡尔坐标系，其收敛性用ＣＦＬ数表示：ＣＦＬＨＤ＝（i幔纾瑁酰│ぃ籀ぃ╥幔纾瑁觯│ぃ籀ぃǎ矗┦街校海栉芩睿唬鹾停鑫魉僭冢停较虻姆至浚唬缡侵亓铀俣龋沪ぃ挺ぃ牵停较虻奶卣鞒ざ龋沪ぃ羰鞘奔浼渚唷＞樗悖灸Ｐ妥畲螅茫疲淌埃罚福迹保鲜樟蔡跫Ｍ迹膊ɡ四Ｐ屯裢迹ù蟮刈晗滴薜ノ唬疲椋纾玻牵颍椋洌妫椋纾酰颍澹铮妫鳎幔觯澹恚铮洌澹欤衬Ｐ脱橹ぜ胺治觯常蔽锢砟Ｐ脱橹の锢砟Ｐ褪匝樵谏蕉『Ｑ蠊こ讨氐闶笛槭遥叮埃
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