不规则波作用下的港域波浪条件试验研究(3)
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【摘要】图4 回旋水域及港域中心波浪扰动系数 2.4 泊位前 与前3类区域的测点相比,泊位前的B1~B27共9排测点呈现出一定的周期性,每一排的测点都呈现出波浪扰动
图4 回旋水域及港域中心波浪扰动系数
2.4 泊位前
与前3类区域的测点相比,泊位前的B1~B27共9排测点呈现出一定的周期性,每一排的测点都呈现出波浪扰动系数越远离码头越小的规律。一方面,这是由于直立式码头的反射所致,泊位前的测点波高由反射占主导,由于波高仪布置的位置不同,导致某些测点处于驻波的波节或者波腹,抑或其他位置导致同一排的测点的波高差异较大。另一方面,在试验中观察到老堤的反射波纹波向基本上与码头轴线平行,泊位前的测点受老堤的反射影响也较大,对于老堤的反射波来说越靠近码头面的测点的波高越大,这是由于越靠近码头面的测点受边壁作用影响越大。模型中,B25~B27测点已经超出码头区域,波浪反射较小,故其扰动系数较其他测点急速下降。此外,由于不同周期的扰动系数曲线明显不同,因此泊位前的波高分布对波浪周期也较为敏感。同时,图5基本上也呈现出单向波的波浪扰动系数大于多向波的规律,这与前面两类测点规律相佐。
图5 泊位前波浪扰动系数
3 结论
1)以绕射作用为主的掩护区域,多向不规则波的扰动系数大于单向不规则波的扰动系数,即多向波的绕射性能较单向好;波浪绕射、反射作用都十分强烈的掩护区域,多向不规则波与单向不规则波的扰动系数看不出明显的大小关系。
2)以反射作用为主的掩护良好区域,单向不规则波的扰动系数较多向不规则波的要大,且受反射作用越大的区域,单向波的扰动系数大得越多。
3)在以绕射作用为主的掩护区域,波浪分布对周期的敏感性较差;在以反射作用为主的掩护良好区域,波高分布对周期的敏感性较强。
4)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。但在绕射、反射都较强的情况下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。
天然海浪的多向性、不规则性对海浪预报、海浪的折射和绕射、泥沙运动、污染控制等都有明显的影响。实际的海浪是多向的不规则波浪,海浪的能量不仅分布在一定的频率范围内,而且分布在相当宽的方向范围内。国内外早年提出的波浪绕射、折射的理论见解大都只限于规则波,模型试验也多采用规则波或单向不规则波,与工程实际偏差较大,因此研究波浪的折射和绕射必须考虑到波浪方向分布的影响。目前,国内外众多学者都已对多向不规则波的传播变形进行研究并取得了一定进展,其中张黎邦[1]、柳淑学[2],李孟国[3]、刘思[4]等通过数学模型试验,模拟了多向不规则波的传播,并分析其绕射、折射特性;刘针[5]、白静[6]、陈哲准[7]通过数学模型与物理模型相结合的方式研究港口波况的影响因素,但是刘针主要研究的是港口自振周期和波浪要素周期的关系,白静和陈哲准主要考虑不同工程方案对港内波高分布的影响,并未考虑波浪要素本身特性如周期、波向、波的类型对波高分布的影响。俞聿修[8]等通过港口波浪整体物理模型试验,研究不规则波对港内比波高的影响规律,得出了在防波堤的掩护区域内多向波的绕射性能较单向波要好,而在开敞水域则相反的结论,但是其所采用的实验组次较少,且试验采用的周期均小,未考虑长周期的波浪的影响。此外,俞聿修所做的模型试验为基本上没有边界反射的纯绕射模型。
综合上述前人研究的不足之处,本文基于某大型港区的波浪整体物理模型试验,按照不同测点位置,对比分析相同的谱峰周期和主波向下,单向、多向不规则波的港内波高分布的关系。由于本次试验的波高分布是由波浪绕射、折射、反射联合作用下的实测结果,与一般数学模型相比更具工程实用价值。
1试验概况
1.1物理模型
本次试验为某港港口平面布置与波浪扰动整体物理模型试验,模型设计为正态、定床,模型按重力相似准则进行布置。考虑场地、波浪条件、试验要求等因素,本次试验比尺采用1:80。按照中交第四航务工程勘察设计院提供的工程平面布置图进行地形制作,地形、防波堤按照断面板模拟法进行制作,考虑到模型边界的反射问题,模型边界布置有上下三层消浪栅,最大程度地减少波浪反射。试验在浙江大学海洋学院40 m×70 m×1.8 m波浪港池中进行,港池中装有珠江水利科学研究院制造的L型造波机,造波机尺寸为34 m×56 m,波高数据采用LG1型浪高水位传感器采集,精度可达0.3 mm。
文章来源:《反射疗法与康复医学》 网址: http://www.fslfykfyx.cn/qikandaodu/2021/0317/485.html