航道长度对波浪传播影响试验研究

发布时间：2021-06-27 18:45

　　针对航道长度对港域波浪传播影响的相关研究较少的现状,基于波浪物理模型试验和数值模型试验,对不同波浪条件下,港域波高随航道长度变化的关系进行了分析研究。研究表明:波高对航道长度的选取基本没有影响;港池内波高对应的临界航道长度始终为3 500 m,该航道长度下港内的波高模拟效果可与长航道工况基本等同。波浪小角度入射时,迎浪侧的临界航道长度为4 000 m;波浪大角度入射时,航道长度的改变对迎浪侧的波高分布影响很小。长周期和波浪大角度入射时,航道背浪侧的有效区域为从航道末端开始,波浪入射波向与航道轴线所夹区域;短周期或者波浪小角度入射时,短航道背浪侧不存在模型的有效区域。 

【文章来源】：人民珠江. 2020,41(12)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

模型布置

数值模型计算软件采用国际上公认的MIKE21软件,具体为基于Boussinesq方程的BW模块,MIKE21 BW模块能模拟缓变地形或复杂变化边界条件下的波浪传播变形。MIKE21 BW模型中采用内部内部造波源函数法进行造波,造波线设置在模型底端处深水区域,波浪由深水向浅水传播,并在造波线后方设置海绵层以达到吸收反向传播波能的目的,海绵层厚度取为20层,总厚度为120 m,见图2。模型计算采用正方形网格,空间步长取为6 m,时间步长取为0.08 s;每组试验模拟时间为50 min,保证统计分析的波个数在250个以上。在港池内部及港外防波堤身、堤头处设置孔隙层以模拟建筑物的反射系数,港池外部边界区域的反射系数取为0.25～0.40,模拟扭王字护面块体的反射;港池内边界东、南、西侧反射系数取为0.99,模拟直立式结构全反射;港池内边界北侧反射系数取为0.15～0.30,模拟物理模型中的港池边界弱反射的斜坡式消浪网结构。

通过对比分析数值模型、物理模型的试验结果发现,各波向、各重现期下的物理模型、数值模型在各测点的波高大小吻合良好。绝大部分工况的最大相对误差都在50%以下,且最大相对误差较大的工况都出现在小波高测点处,这些测点波高的绝对误差值并不明显。同样地,绝大部分工况的平均相对误差都在±10%以内,只有2组工况的平均相对误差达到了-43.30%和-40.98%,但这是由于物理模型的强非线性作用所致。图3—5列出了典型的数值模型、物理模型波高验证对比,三图说明除了波高大小外,各测点的波高分布规律也较为吻合,数值模型验证效果较好。图4 SSE向,设计高水位,50年一遇波浪

【参考文献】：
期刊论文
[1]航道尺度对波高分布的影响[J]. 林尚飞,陈国平,严士常,陈小婷.  中国港湾建设. 2013(05)
[2]应用MIKE 21 BW模型分析航道对波浪传播的影响[J]. 徐俊锋,方春明,黄烈敏,凃洋.  中国水利水电科学研究院学报. 2011(04)
[3]长航道条件下波浪数学模型试验范围的选取[J]. 张娜,杨宪章.  港工技术. 2009(03)
[4]减少航道外波浪集聚对策研究[J]. 李思源,白志刚,王广聚.  海洋技术. 2002(03)
[5]航道外聚集波降波措施研究[J]. 孙克俐,白志刚,周锡礽.  天津大学学报. 2002(03)
[6]航道引起波能集中现象的试验研究[J]. 陈汉宝,孙精石.  水道港口. 2000(03)
[7]航槽对不同入射角波浪传播的影响[J]. 左其华,杨正己.  水运工程. 1996(01)
[8]改善由航道作用使防波堤前波况异常的数值研究[J]. 李玉成,孙昭晨,滕斌,张永刚.  海洋通报. 1995(02)
[9]航道对港内泊稳条件的影响[J]. 杨宪章,许振沂,臧东生.  港口工程. 1993(03)
[10]关于航道对波浪的作用[J]. 赵智邦.  港工技术. 1992(01)

硕士论文
[1]港口航道对波浪的影响研究[D]. 冯明威.大连海洋大学 2015
[2]航道开挖后波浪场变化规律的研究[D]. 郭科.天津大学 2007
[3]航道和双突堤条件下波浪传播变形规律研究[D]. 刘爱珍.大连理工大学 2005



本文编号：3253399