不规则波作用下的港域波浪条件试验研究(2)
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【关键词】
【摘要】表1 试验波浪要素波型组次水位∕mHmo∕mTp∕s主波向∕(°)10.91.°N20.91.°N多向不规则波30.91.°N40.91.°N50.91.°N60.91.°N70.91.°N单向不规则波80.91.°N90.91.°°°N 2 港域
表1 试验波浪要素波型组次水位∕mHmo∕mTp∕s主波向∕(°)10.91.°N20.91.°N多向不规则波30.91.°N40.91.°N50.91.°N60.91.°N70.91.°N单向不规则波80.91.°N90.91.°°°N
2 港域波浪扰动系数分布特点
本节主要研究的是港域各区域扰动系数在单向不规则波和多向不规则波下的分布规律,试验波浪要素为表1中所示。由于本次试验所取比尺较小,波高较小,因此航道的折射作用相对较小,港域波高影响因素较大的主要为波浪反射和绕射。
2.1 航道区域
图2为不同航道区域的波浪扰动系数。当波向为165°时,Tp同为15 s和18 s的不规则波,多向波的扰动系数明显大于单向波的扰动系数;当波向为175°时,多向波与单向波的扰动系数则没有明显的关系。这是由于测点C1~C5位于堤头附近的航道区域,此处波浪既受外海波浪绕射的影响,也受到模型右上角老防波堤的影响。对于波向为165°的波浪而言,其波向与老防波堤轴线所夹的锐角的角度较小,老防波堤的反射波浪对航道区域的测点波高影响也较小。此时航道区域的波浪以绕射作用为主,多向波的扰动系数大于单向波,说明多向波在防波堤的一定屏蔽区内的绕射性能较单向波较好,这与俞聿修得出的结论相同。这也说明在模型边界反射较弱的绕射占主导的模型中,用多向不规则波来模拟港内波况是偏安全的。
图2 航道区域波浪扰动系数
相对于波向165°的波浪,波向为175°的波浪与老防波堤轴线所产生的锐角度较大,更倾向于垂直。因此,老防波堤的反射作用对航道区域的波浪影响也较大,航道区域的波浪绕射、反射作用均十分明显,波况复杂,也造成了多向波与单向波的绕射系数看不出明显的大小关系。
此外,对比图2a)、2b)可知:同一个主波向下的两种周期的波浪扰动系数无明显变化,说明航道区域波浪绕射对周期的敏感性稍差。
2.2 防波堤后侧
图3为防波堤后侧波浪扰动系数。对于防波堤后侧测点S2~S6和W1~W3的扰动系数,除了个别测点外基本上呈现出单向波的扰动系数略大于多向波的规律。这一点与前文航道区域测点的规律相反,且与俞聿修的结论相反,原因是俞聿修所用的模型为没有模型边界、原有建筑物反射的以绕射占主导的物理模型,而本次试验模型结合了具体工程的港口平面布置模型,考虑到实际情况,在模型右上角布置有一道老防波堤以模拟实际情况。
图3 防波堤后侧波浪扰动系数
在试验中能够通过肉眼明显观察到老堤的波浪反射波纹向港域内传播,且由于老堤的独特走向,港域内的反射波的波向基本上与码头轴线平行,波浪反射对港域测点波高影响较大。此外,由于防波堤后测点受防波堤掩护效果较好,波浪绕射传播到堤后的波高也较小,故而防波堤堤后测点的波高很大一部分是由老防波堤反射造成,由于多向波的方向分布宽的缘故,受老防波堤的反射影响较单向波要小,造成了防波堤后侧单向波的扰动系数较多向波大的结果。由此可见,在绕射、反射作用都较强,甚至以反射作用占主导的模型中,有可能单向波作用下的港内波高反而更大,用单向不规则波来模拟试验反而是偏安全的。在进行港内波况整体模型试验时需要根据实际的工程条件做出综合考虑,来决定是选择单向不规则波抑或多向不规则波,必要时,甚至2种波型都要进行试验以确定最佳方案。
此外,对比图3a)、3b)可知,同一个主波向下不同周期的波浪扰动系数分布曲线相差较大,这说明在掩护作用较好且受波浪反射占主导影响的区域,波周期和波向对波浪分布的影响较大。
2.3 回旋水域及港域中心
T1~T5测点位于回旋水域与港域中心,这几个测点受防波堤的掩护作用良好,且距离码头前沿及防波堤均有一定距离,因此波浪受边界条件影响较小,波浪主要由外海波浪绕射和右上角的老堤反射产生且以波浪反射作用占主导。由图4可知,对于主波向分别为165°、175°的波浪,无论Tp为15 s还是18 s,基本都呈现出单向波的扰动系数大于多向波的趋势,这种规律与防波堤堤后测点的规律基本一致,差别在于港域中心区域的测点的单向波的扰动系数较多向波明显大得多。出现这种情况也是由于右上角老堤的反射波的缘故,由于回旋水域的测点距离老堤最近,受老堤的影响也最大,因此单向波的扰动系数增加也最大。同时这也验证了上文的结论,即在反射作用占主导的模型中,用单向波来模拟波浪反而是更偏安全、更合理的。
文章来源:《反射疗法与康复医学》 网址: http://www.fslfykfyx.cn/qikandaodu/2021/0317/485.html