多层挡板透空堤消浪效果影响因素试验研究(2)
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【摘要】2.2 双侧挡板透空堤结构参数与波要素对消浪效果的影响 取堤后1倍波长以外测点的有效波高作为堤后有效波高HT,堤前入射有效波高Hs作为堤前入射波高H
2.2 双侧挡板透空堤结构参数与波要素对消浪效果的影响
取堤后1倍波长以外测点的有效波高作为堤后有效波高HT,堤前入射有效波高Hs作为堤前入射波高HI,采用透浪系数Kt=HTHI研究透空堤对堤后波高的影响,透浪系数越小,消浪效果越好。采用无因次参数分析研究影响透空堤消浪效果的因素,其中,透空堤结构参数为水平面板相对宽度BLs,波浪参数包括:相对波高Hsd、波陡HLs(δ)、相对水深dLs。
图4 组次A测点9# 概率分布拟合结果
2.2.1 水平面板相对宽度BLs对消浪效果的影响
图5是透浪系数随结构相对板宽的变化,其中a、b、c分别为水深 d=0.5、0.4、0.3 m的情况。相对板宽范围为0.07≤BLs≤1.5,在这一范围内,透浪系数总体呈现下降趋势,这是由于随着相对板宽的增大,波浪在防波堤内区域范围内,在前、后挡板间水域波峰与水平面板及纵横梁的接触面增大,能量损耗程度增大。此外,相同波高条件下,波浪周期越小,透浪系数越小,消浪效果越好;但随着相对周期减小,透浪系数对相对板宽的变化不敏感,周期最大时透浪系数变化趋势最为显著,随着周期的减小变化趋势趋缓。
图5 水平面板相对宽度与透浪系数关系
0.07≤BLs≤0.5范围内,透射系数总体呈明显减小再微幅增大的规律。在0.07≤BLs≤0.4范围内,透浪系数明显减小。在0.25≤BLs≤0.4范围内,透浪系数减小趋势显著并出现谷值,根据试验现象推断产生谷值原因为:1)相对于0.07≤BLs≤0.25,在这一范围内,小周期波浪在后挡板的二次反射作用下在堤内与入射波叠加,堤内水域紊动较为剧烈,增加了能量的损耗,使透过防波堤的波浪能量大大降低;2)发生越浪现象的次数明显降低,越浪对堤后水域波高的影响降低,透浪系数减小。在0.40≤BLs≤0.50范围内,透浪系数微幅增大。
0.5≤BLs≤1.5范围内,透浪系数减小但幅度有限,认为消浪效果变化不大。
综上可以认为:双侧挡板透空堤相对板宽BLs在0.4左右时,可以达到较好的消浪效果,而随着相对板宽的进一步增大,消浪效果变化不大。
2.2.2 相对波高Hsd对消浪效果的影响
图6是透浪系数随相对波高的变化。相对波高的变化范围为0.16≤Hsd≤0.53,在这一范围内随着相对波高的增大,透射系数总体呈缓慢减小趋势。这是由于相对波高越大,波浪越容易破碎,波能损耗越大。此外,由图6b)可以看出,水深较小时,随着相对板宽的增大,透浪系数相差不大,其中BLs=0.5曲线偏差明显,这可能是由于后挡板的反射波与透过前挡板的波浪叠加,水域紊动,波能损耗。由图6c)可以看出,水深较大时,随着相对板宽的增大,透浪系数减小,相对板宽BLs=0.125时,消浪效果最差。
图6 相对波高与透浪系数关系
2.2.3 波陡HsLs(δ)对消浪效果的影响
图7是透浪系数随波陡的变化。波陡的变化范围为0.026≤δ≤0.063,在这一范围内,随着波陡的增加,透射系数总体呈减小趋势,且随着水深的增大,透浪系数显著减小。与相对波高的规律相似,波陡越大,波浪越易破碎,波能损耗越大,透浪系数越小。
图7 波陡与透浪系数关系
2.2.4 相对水深dLs对消浪效果的影响
图8是透浪系数随相对水深的变化,相对水深变化范围为0.09≤dLs≤0.22。在0.09≤dLs≤0.15范围内,透射系数变化较为缓慢;在0.15≤dLs≤0.22范围内,透射系数变化趋势较明显。总体来看,透浪系数为减小趋势,相对水深越大,消浪效果越好。这是由于透空堤本身结构不变时,水深改变的同时引起了超高与入水深度的改变,并产生影响:1)水平面板超高变化会引起前、后挡板间波峰与水平面板及纵横梁接触面积的改变,接触面积越大,波能损耗越大。d=0.3 m时超高Hc=29.5 cm,波浪几乎不与水平面板及纵横梁作用;而d=0.4 m与d=0.5 m时超高分别为Hc=19.5 cm与Hc=9.5 cm,波浪与水平面板及纵横梁相互作用,且d=0.5 m时作用强度更大。2)波浪的能量集中分布在水体表层,在水深为2倍波高范围内集中了全部波能的90%。随着水深的增大,前后挡板入水深度增加,挡板入水深度的改变会影响挡板前反射的波能大小,即影响透过挡板的波能大小,挡板入水深度越大,透过挡板的波能越小,透浪系数越小,消浪效果较好。
图8 相对水深与透浪系数关系
此外,通过图7、6 a)也可以发现相似的规律:对比水深为d=0.5、0.4、0.3 m的3条透浪系数曲线,水深由d=0.3 m增加至d=0.4 m时,透浪系数减小相对较大;水深由d=0.4 m增加至d=0.5 m时,透浪系数减小值相对较小。同时,对比图6的b)、c)两图也可以得到相同结论。
文章来源:《反射疗法与康复医学》 网址: http://www.fslfykfyx.cn/qikandaodu/2021/0326/492.html
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