港域波浪联合绕射反射特性试验研究(3)
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【关键词】
【摘要】3.1 航道区域 图10 Tp=15 s,航道区域波浪扰动系数 图11 Tp=18 s,航道区域波浪扰动系数Fig.10 Tp = 15 s, wave disturbance coefficient of channel area Fig.11 Tp=18 s, wave distur
3.1 航道区域
图10 Tp=15 s,航道区域波浪扰动系数 图11 Tp=18 s,航道区域波浪扰动系数Fig.10 Tp = 15 s, wave disturbance coefficient of channel area Fig.11 Tp=18 s, wave disturbance coefficient of channel area
由图10、图11可知,比较航道区域的扰动系数在“挪堤前”、“直立堤”、“挪堤后”3种工况下基本上没有什么变化,这是由于多向波的方向分布宽度较宽,老防波堤的反射对航道区域的影响较小的缘故,航道区域测点的波浪主要由波浪绕射产生。
3.2 防波堤后侧
图12 Tp=15 s,防波堤后侧波浪扰动系数 图13 Tp=18 s,防波堤后侧波浪扰动系数Fig.12 Tp =15 s, wave disturbance coefficient of breakwater rear side Fig.13 Tp=18 s, wave disturbance coefficient of breakwater rear side
对比分析图12、图13可知,在主波向D、周期Tp均相同时,防波堤后侧的扰动系数在“挪堤前”、“直立堤”、“挪堤后”3种工况下基本上呈现出“直立堤”>“挪堤后”>“挪堤前”的规律。这是由于防波堤后方测点受防波堤掩护效果较好,波浪绕射作用与老防波堤的反射作用相比并不占主导地位,此处波浪受主要老堤反射作用。显而易见的是,“直立堤”的反射系数最大,基本上可达1.0;“挪堤后”由于防波堤更靠近港域且波浪破碎更少,故而反射系数其次;“挪堤前”由于波浪破碎且离港域较远,反射系数最小。反射系数越大则意味着波浪反射作用越强,对于反射作用占主导的测点,反射作用越强,波高越大,扰动系数则越大。
3.3 港域中心
图14 Tp=15 s,港域中心波浪扰动系数 图15 Tp=18 s,港域中心波浪扰动系数Fig.14 Tp=15 s, wave disturbance coefficient of harbor center Fig.15 Tp=18 s, wave disturbance coefficient of harbor center
由图14、图15可知,同防波堤后侧的规律相类似,在主波向D、周期Tp均相同时,防波堤后侧的扰动系数也呈现出“直立堤”>“挪堤后”>“挪堤前”的规律,与防波堤后侧测点所不同的是,港域中心测点在“直立堤”工况下的扰动系数远大于其他两种工况,这是由于港域中心测点离老防波堤更近,受老防波堤的反射作用更加强烈。“直立堤”下的波浪反射剧烈,导致该区域测点波高急剧增大。
3.4 泊位前
图16 Tp=15 s,泊位前波浪扰动系数 图17 Tp=18 s,泊位前波浪扰动系数Fig.16 Tp=15 s, wave disturbance coefficient before berth Fig.17 Tp=18 s, wave disturbance coefficient before berth
同港域中心测点类似,图16、图17显示在相同的主波向D、周期Tp下,防波堤后侧的扰动系数明显的呈现出“直立堤”>“挪堤后”>“挪堤前”的规律,且在“直立堤”工况下的扰动系数远大于其他两种工况,最大甚至达到了0.59。对于港域泊稳来说,如此高的扰动系数是明显不能满足要求的,这说明了在物理模型试验中,尤其是存在原有建筑物反射的模型,需要对相关建筑物的反射特别注意,尽可能的将其模拟准确,因为这些建筑物的反射系数的改变可能引起港域波高剧变,数学模型亦然,对相关建筑物需根据实际情况选取合适的反射系数。
此外,泊位前的测点基本上呈现着离泊位外侧越远,扰动系数越小的规律,这也是因为距离泊位外侧越远,受老防波堤的反射作用越弱。
4 结论
本文采用港口整体波浪整体物理模型试验,研究了在波浪绕射、反射、折射联合作用下,不规则波对港域波高扰动的影响,对比分析了不同周期,不同主波向下,多向波与单向波的扰动系数,得出如下结论:
(1)在波浪绕射作用占主导地位抑或波浪反射作用占主导地位的掩护区域,多向不规则波的扰动系数均随着谱峰周期的增大而增大,且周期相差越大,扰动系数相差越大。
(2)在波浪反射占主导地位的波浪绕射联合作用下,单向不规则波的扰动系数随谱峰周期的变化无明显规律性关系,且波浪反射对波向十分敏感。
(3)在物理模型试验中,尤其是存在原有建筑物反射的模型,需要对相关建筑物的反射特别注意,尽可能的将其模拟准确否则可能引起港域波高剧变,造成试验失败,数学模型亦然,对相关建筑物需根据实际情况选取合适的反射系数。
天然海浪的多向性、不规则性对于海浪预报、海浪的折射、绕射、泥沙运动和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等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,并分析了其绕射、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,白静和陈哲准则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。此外俞聿修[8]等通过港口波浪整体物理模型试验,研究了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,在开敞水域则相反的结论,但是其所采用的模型为基本上没有模型边界反射的纯绕射模型,且并未分析不规则波的绕射随波向、周期的变化规律。
文章来源:《反射疗法与康复医学》 网址: http://www.fslfykfyx.cn/qikandaodu/2021/0317/487.html
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