海堤波浪溢流量的分布特征及估算方法
发布时间：2021-07-16 14:29
基于大型水槽试验结果,分析了不同海堤相对出水高度的波浪溢流量特征并进行分类;依据此分类方式,使用韦伯分布对大型水槽试验测得的波浪溢流量进行拟合,研究单个波浪溢流引起越堤流量的分布和瞬时越堤流量的分布,提出了新的经验公式。结果表明,新的经验公式与现有的方法相比提高了对波浪溢流过程中单个波浪溢流引起越堤流量和瞬时越堤流量分布的估算精度。
【文章来源】：河海大学学报(自然科学版). 2020,48(03)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
溢流、越浪与波浪溢流
波浪溢流大型水槽试验在美国俄勒冈州立大学欣斯代尔波浪研究实验室(O.H. Hinsdale Wave Research Laboratory,HWRL)的大水槽进行。大水槽尺寸为104 m×3.7 m×4.6 m(长×宽×高),可生成随机波。在距造波机44.28 m处修建海堤模型。如图2所示,海堤模型高3.25 m,外坡坡度为1∶4.25,内坡坡度为1∶3。海堤模型使用混凝土建造,堤顶和内坡留有深0.76 m、宽2.34 m的测试区,用来安装内坡护坡材料。海堤模型上游装有4台电容式波高仪,波高仪2～4作为一个三波高仪阵列,用来进行波浪的入反射分离,波高仪1作为备用。在波高仪3和波高仪4之间安装1台超声波水位仪,用来校正波高仪的读数。位于海堤模型堤顶和内坡的5个测点处安装多普勒流速仪和超声波水位仪。每个测点处各安装1台侧视ADV和1台俯视ADV;俯视ADV测量距海堤模型表面3 cm处流速,侧视ADV测量距海堤模型表面0.5 cm处的流速。每个测点处各安装1台超声波水位仪进行水位测量。表1 稳定溢流试验组次Table 1 Test cases of stable surge overflow 海堤内坡护坡类型 试验组次 Rc/m 试验时长/min 碾压混凝土护坡 1 -0.151 15 碾压混凝土护坡 2 -0.148 15 碾压混凝土护坡 3 -0.242 15 碾压混凝土护坡 4 -0.308 15 碾压混凝土护坡 5 -0.310 15 碾压混凝土护坡 6 -0.388 60 铰接式护坡砖护坡 7 -0.305 60 高性能加筋草皮护坡 8 -0.296 90
式中:h1——海堤上游水位,h1 = -Rc;Cf——经验参数,对于碾压混凝土、铰接式护坡砖和高性能加筋草皮分别取0.544 5、0.443 8和0.415,由稳定溢流试验数据率定得到。图3中同时点绘了Hughes等[6]试验中对应的数据点。可以看到, Rc/Hm0绝对值较大时,qws/qs趋近于1,即波浪溢流量接近对应的稳定溢流量,此时波浪溢流过程中溢流占主导地位;当Rc/Hm0绝对值趋近于0时, qws/qs迅速增大,波浪溢流量达到对应稳定溢流量的数倍,此时波浪溢流过程中越浪占主导地位。这种差异以Rc/Hm0 = -0.3为分界点,因此,以Rc/Hm0 = -0.3为界,将Rc/Hm0 ≤ -0.3的波浪溢流称为溢流主导的波浪溢流,将-0.3 < Rc/Hm0 < 0的波浪溢流称为越浪主导的波浪溢流。
【参考文献】：
期刊论文
[1]海堤工程波浪溢流问题研究进展[J]. 潘毅,张壮,袁赛瑜,周子骏,陈永平. 水利水电科技进展. 2019(01)
[2]高滩陡坡地形下电力设施海堤的越浪量试验[J]. 金超杰,邵杰,张芝永,王永举,周建炯. 水利水电科技进展. 2018(02)
[3]栅栏板护面斜坡堤越浪数值模拟研究[J]. 闫科谛,张庆河. 中国港湾建设. 2016(02)
[4]随机波浪作用下的防波堤三维稳定性及越浪量试验研究[J]. 高峰,雷华,张慈珩,戈龙仔. 水运工程. 2015(10)
[5]滨海斜坡复式护岸断面波浪爬坡试验研究[J]. 常江,柳淑学,李金宣,代英男. 大连理工大学学报. 2015(01)
[6]孤立波作用下斜坡堤越浪量的实验研究[J]. 张金牛,吴卫,刘桦,房詠柳. 水动力学研究与进展A辑. 2014(06)
[7]单坡堤上不规则波越浪量的估算[J]. 王红,周家宝,章家昌. 水利水运科学研究. 1996(01)
[8]斜坡堤越浪试验研究[J]. 虞克,余广明. 水利水运科学研究. 1992(03)
本文编号：3287190
【文章来源】：河海大学学报(自然科学版). 2020,48(03)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
溢流、越浪与波浪溢流
波浪溢流大型水槽试验在美国俄勒冈州立大学欣斯代尔波浪研究实验室(O.H. Hinsdale Wave Research Laboratory,HWRL)的大水槽进行。大水槽尺寸为104 m×3.7 m×4.6 m(长×宽×高),可生成随机波。在距造波机44.28 m处修建海堤模型。如图2所示,海堤模型高3.25 m,外坡坡度为1∶4.25,内坡坡度为1∶3。海堤模型使用混凝土建造,堤顶和内坡留有深0.76 m、宽2.34 m的测试区,用来安装内坡护坡材料。海堤模型上游装有4台电容式波高仪,波高仪2～4作为一个三波高仪阵列,用来进行波浪的入反射分离,波高仪1作为备用。在波高仪3和波高仪4之间安装1台超声波水位仪,用来校正波高仪的读数。位于海堤模型堤顶和内坡的5个测点处安装多普勒流速仪和超声波水位仪。每个测点处各安装1台侧视ADV和1台俯视ADV;俯视ADV测量距海堤模型表面3 cm处流速,侧视ADV测量距海堤模型表面0.5 cm处的流速。每个测点处各安装1台超声波水位仪进行水位测量。表1 稳定溢流试验组次Table 1 Test cases of stable surge overflow 海堤内坡护坡类型 试验组次 Rc/m 试验时长/min 碾压混凝土护坡 1 -0.151 15 碾压混凝土护坡 2 -0.148 15 碾压混凝土护坡 3 -0.242 15 碾压混凝土护坡 4 -0.308 15 碾压混凝土护坡 5 -0.310 15 碾压混凝土护坡 6 -0.388 60 铰接式护坡砖护坡 7 -0.305 60 高性能加筋草皮护坡 8 -0.296 90
式中:h1——海堤上游水位,h1 = -Rc;Cf——经验参数,对于碾压混凝土、铰接式护坡砖和高性能加筋草皮分别取0.544 5、0.443 8和0.415,由稳定溢流试验数据率定得到。图3中同时点绘了Hughes等[6]试验中对应的数据点。可以看到, Rc/Hm0绝对值较大时,qws/qs趋近于1,即波浪溢流量接近对应的稳定溢流量,此时波浪溢流过程中溢流占主导地位;当Rc/Hm0绝对值趋近于0时, qws/qs迅速增大,波浪溢流量达到对应稳定溢流量的数倍,此时波浪溢流过程中越浪占主导地位。这种差异以Rc/Hm0 = -0.3为分界点,因此,以Rc/Hm0 = -0.3为界,将Rc/Hm0 ≤ -0.3的波浪溢流称为溢流主导的波浪溢流,将-0.3 < Rc/Hm0 < 0的波浪溢流称为越浪主导的波浪溢流。
【参考文献】：
期刊论文
[1]海堤工程波浪溢流问题研究进展[J]. 潘毅,张壮,袁赛瑜,周子骏,陈永平. 水利水电科技进展. 2019(01)
[2]高滩陡坡地形下电力设施海堤的越浪量试验[J]. 金超杰,邵杰,张芝永,王永举,周建炯. 水利水电科技进展. 2018(02)
[3]栅栏板护面斜坡堤越浪数值模拟研究[J]. 闫科谛,张庆河. 中国港湾建设. 2016(02)
[4]随机波浪作用下的防波堤三维稳定性及越浪量试验研究[J]. 高峰,雷华,张慈珩,戈龙仔. 水运工程. 2015(10)
[5]滨海斜坡复式护岸断面波浪爬坡试验研究[J]. 常江,柳淑学,李金宣,代英男. 大连理工大学学报. 2015(01)
[6]孤立波作用下斜坡堤越浪量的实验研究[J]. 张金牛,吴卫,刘桦,房詠柳. 水动力学研究与进展A辑. 2014(06)
[7]单坡堤上不规则波越浪量的估算[J]. 王红,周家宝,章家昌. 水利水运科学研究. 1996(01)
[8]斜坡堤越浪试验研究[J]. 虞克,余广明. 水利水运科学研究. 1992(03)
本文编号：3287190
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