斜坡堤新型人工块体TB-CUBE的波浪爬高和反射试验研究*

针对新型人工块体TB-CUBE在斜坡堤上对于规则波爬高及反射的影响效果,进行试验研究。研究结果表明：波浪爬高随斜坡堤坡度增加呈现先增加后减小的趋势,并随水深增加先减小后增加;同时,堤前反射系数随水深和坡度增加呈现逐渐减小的趋势。依据波浪在新型护面块体TB-CUBE上爬高的相关因素,并以此拟合出波浪在该块体上爬高的经验公式,并与JTS 145—2015《港口与航道水文规范》进行了对比分析。结果表明：拟合的经验公式对TB-CUBE块体的适用性比规范中的计算公式更好。     

人工块体护面防波堤与宽肩台防波堤对比

斜坡式抛石防波堤的护面结构,是防波堤结构设计中至关重要的部分。通过对福建某防波堤护面块体的研究,将人工块体护面的斜坡堤与宽肩台斜坡堤进行分析对比,并通过物理模型试验验证,得出两种不同结构形式在掩护效果、护面稳定性、石料用量、工程造价等方面的不同特点和差异性,对类似防波堤工程护面结构选型具有参考价值。     

斜坡堤人工护面块体特性分析

为全面系统比较分析现有各类人工护面块体的优劣,介绍代表性人工护面块体的发展,并分析了其稳定原理。归纳比较主流护面块体的稳定系数KD和稳定数Ns,用于评价块体稳定性;引入单位面积混凝土用量和块体数量,用于评价其经济性。在此基础上选取6种常见的人工护面块体,定量比较其稳定性和经济性。借鉴国外规范及最新研究成果对JTS 154—2018《防波堤与护岸设计规范》（简称国标）中扭王字块的计算和使用要求提出建议。最终得出结论：常用人工护面块体稳定性及经济性的定量比较结果可供设计人员在比选护面块体方案时借鉴。对国标中扭王字块的使用提出几点完善建议,可使我国设计企业更好地接轨国外客户。     

空心方块斜坡堤填充块石的试验研究

采用填充块石的工程措施来减小空心方块斜坡堤空隙率的设计方法。试验研究证实了这种工程措施的可行性, 它能增强斜坡堤的导流及拦沙作用。通过不同块石级配方案及块石填充效果的对比,提出了填充块石的优化方案,此方案对空心方块斜坡堤的导流以及拦沙促淤的治理有着积极的指导意义。     

复杂地形条件下波浪爬坡数值模拟研究

波浪爬高是确定海堤、护岸等海岸工程顶高程的主要因素,不仅直接影响工程造价,更关系到工程的安全。目前,针对单一型缓坡以及坡度较陡的防波堤的研究较多,但兼顾各种复杂地形条件下的波浪爬坡还没有一种公认较好的计算模型。文中首次采用MIKE21一维BW模型,分别通过规则波和不规则波对波浪破碎以及波浪爬坡进行了数物模验证。结果表明,应用MIKE21一维BW模型不仅能模拟在缓坡上的波浪破碎及爬坡过程,也能模拟诸如防波堤等陡坡的波浪爬高现象。将该模型应用于海南昌江核电护岸工程,为其安全性设计提供了科学依据,同时也为复杂地形条件下的波浪爬坡问题提供了一种切实可行、易于推广的研究方法。     

护坡垫层渗透系数对面层波浪上举力的影响

在工程应用中,对于波浪作用下的护岸工程,护坡通常采用面层-垫层-堤心土的设计模式,其垫层一般采用反滤层结构。但在实际工程中垫层结构往往被简化,直接将土工布铺设在砂层上。通过理论分析和模型试验,主要针对这种垫层结构在波浪作用下所受的影响进行了研究,得出了结论：当面层渗透系数小于垫层渗透系数时,在垫层内部会产生对面层的上举力,从而可能引起面层失稳。该成果对类似工程有一定的借鉴作用。     

一种新型单层人工块体 Crablock 的工程应用

为了研究中东某防波堤项目采用的一种新型单层人工块体Crablock的设计参数,整理分析该块体已有的物模试验研究成果,并将该块体的参数与当前国际主流的4种单层人工块体AccropodeTM、AccropodeTM II、Core-Loc、Xbloc进行对比研究。结果表明：1）该块体的稳定数Ns为2.8～3.3,对应kD值为16～27,稳定性比其余4种块体有较大的提高;2）与其余4种块体采用随机安装不同,该块体在矩形规则安装时能够获得良好的块体联锁和安装密度;3）与其余4种块体设计垫层时采用1/10块体质量不同,该块体建议采用比传统设计更小的1/25块体质量的垫层;4）该块体的越浪糙率系数还未在试验中确定,但不小于0.45。设计时应以物模实测越浪为准。     

新型空心块体促淤堤断面波浪特性试验研究

依据长江口南汇边滩促淤工程的波浪条件及物理模型试验方法对新型空心块体促淤堤的断面波浪特性开展研究,结果表明:1)单质量3 t的空心四面块体促淤堤堤身孔隙率约为66%;2)波能消减率随着堤身高度的增加线性增加,波高消减率随堤身高度增加的变大速率较波长消减率平均快4倍以上;3)与传统抛石加护面块体促淤堤相比,空心四面块体促淤堤具有"堤身对地基压载显著减小"、"施工简便"、"强风浪作用下生存力强且修复简便"以及"有利于重复利用"等优点;4)提出了一种特定条件下的空心四面块体促淤堤的临界稳定断面形态,在该临界断面条件下,每100 m促淤堤块体数量约为3 210,水位较低时其消浪效果较传统抛石加护面块体促淤堤略差,但水位较高时其消浪效果接近甚至显著超过传统促淤堤。     

江苏如东人工岛工程对周边海域水动力的影响

利用MIKE21软件水动力模块建立和验证了西太阳沙二维潮流数学模型,并将该模型应用到工程项目中,分析了工程前后水动力条件的变化。应用结果表明:人工岛方案实施后整体流场基本不变,即使出现流速、流向的变化也仅局限在人工岛周围的局部区域,对烂沙洋深槽流场不会产生影响。因此,在现状纵横岸线边界条件下,实施人工岛工程后,要维持工程附近的滩槽稳定,潮流优势是关键,所以在实施任何建港或围垦工程时都必须以维持现状水流特征和动力环境为前提,应尽量消除不稳定因素,以保证烂沙洋海域滩槽的稳定。     

人工气泡船水动力性能试验研究

文章通过试验途径研究了人工大气泡船的水动力性能,试验包括气泡船流量测试试验、气泡船通气对比试验、气泡船与其原型船静水及波浪中对比试验。结果表明,气泡船充气后阻力能大大下降;对于气泡船有一最经济的充气流量;气泡船在静水及波浪中的综合性能均优于常规船型,特别是阻力下降很多。根据试验结果还分析了气泡降阻的原理:具有一定压力的气泡腔,除了减小船底的摩擦阻力之外,还支撑了艇的一部分重量,减小了艇体的吃水,从而阻力也相应地减少。     

堤心石级配变化对不规则波传播影响的试验研究

通过物理模型试验的方法,研究深水斜坡堤的不同质量级配堤心石对不规则波传播的影响。对不规则波的外在规律进行了统计分析,且研究入射波周期、入射波高、堤心石质量级配等因素对防波堤透浪系数的影响,拟合得到考虑无因次参数H_i/d、gT~2/d及堤心石结构B/D_(50)等因素的不规则波透浪系数的计算经验公式,为防波堤工程建设和研究提供参考依据。     

基于WRF与MIKE-SW模式的连云港海域台风浪数值模拟

为准确模拟台风过境期间连云港海域波浪场分布,将大气模式WRF模拟的海面10 m风速作为波浪模式MIKESW的驱动风场,再现0713号台风过境期间波浪变化过程。数模与实测资料验证结果表明WRF模式成功复演了韦帕台风移动、风速变化过程,考虑风暴潮增水效应的MIKE-SW台风浪模型能够较好地反映台风过境期间海浪成长过程。     

人工岛建设对周围水域潮流场影响研究

在琼州海峡这样一个水动力环境相当复杂的区域建设人工岛,不仅要考虑人工岛本身的稳定性问题,还要深入 地认识人工岛建设引起的周围水域流场变化以及泥沙冲淤变化。为了深入研究工程建设的影响,基于潮流泥沙整体物理模 型试验研究了海口如意岛人工岛工程周围水域工程前后的潮流场变化,得出了人工岛工程的影响范围和强度,同时对工程 海域泥沙冲淤变化情况进行了分析和预测,得出了人工岛工程的建设仅对工程区域附近水域有一定影响的结论。     

江苏如东海域西太阳沙人工岛工程潮流数学模型研究

基于不规则三角形网格有限差分法建立了江苏如东海域大范围和小范围嵌套二维潮流数学模型,在对模型验证的基础上,对西太阳沙2 km2人工岛工程及配套码头工程方案的潮流场进行了数值模拟研究。根据模拟结果,就人工岛及配套码头工程对周围海区的潮流场、各水道潮量的影响进行了分析,从潮流动力角度论证了工程的可行性。     

如东海域西太阳沙人工岛陆岛通道实体堤合理长度潮流数模研究

分析了江苏如东海域烂沙洋南水道的稳定性,建立了基于不规则三角形网格有限差分法的江苏如东海域大范围和小范围嵌套二维潮流数学模型,在对模型验证的基础上,对西太阳沙人工岛工程的陆岛通道实体堤合理长度进行了潮流场数值模拟研究。研究结果表明,烂沙洋南水道主槽基本上是稳定的,从潮流场和烂沙洋南水道的稳定性角度考虑,陆岛通道实体堤合理长度应不超过6 km.     

绞吸式挖泥船施工黏土混块石防石设备的应用

绞吸式挖泥船在施工黏土时,常发生绞刀头或绞刀吸口被黏土堵塞问题,特别是在黏土中夹杂块石的工况条件下,堵塞更加严重。通过在绞刀上加装防石环、绞刀吸口加装格栅等措施,解决了黏土及石块堵塞绞刀和泥泵等问题,使船舶施工生产效率显著提高,工程效益明显改善。     

基于WRF-SWAN模式的韦帕台风波浪场模拟

为获取更为准确的台风过程波浪模拟结果,将中尺度大气模式WRFD海面以上10 m处风速资料作为驱动风场提供给第三代海浪模式SWAN进行波浪计算,模拟了0713号"韦帕"台风的波浪场过程。模拟和实测资料比较结果表明WRF模式能较好地模拟韦帕台风过程,给SWAN模型提供高精度风场资料,WRF-SWAN模式能够较好模拟韦帕台风过程中海浪的演化和传播。     

潍坊港潮流分析及航道回淤预测

潍坊港处于莱州湾的中部,岸滩水深较浅且变化平缓,泥沙运动较为活跃,泥沙淤积对航道的运营维护影响较大。通过建立潮流模型和泥沙输移数学模型进行计算,所得结果与现有的实测数据进行对比验证;再进一步模拟航道的冲淤情况,预测航道回淤分布规律以及航道沿程的淤强分布情况。结果表明,潮流模型和泥沙输移模型计算结果与实测数据吻合度均较高,预测航道年淤积量约为391.3万m3。