港口工程波浪數(shù)學(xué)模型試驗(yàn)研究與應(yīng)用.pdf

1、波浪是近岸海域最為活躍的動(dòng)力因素之一，大部分港口工程都受到波浪的作用。波浪要素往往是確定港口工程平面布置方案、建筑物型式等的最基本參數(shù)，并在較大程度上影響工程造價(jià)，因此，研究波浪在近岸及港區(qū)的傳播演變是十分有意義的。各類波浪數(shù)學(xué)模型有其自身的特點(diǎn)及適用范圍，本文通過分析比較認(rèn)為在獲得深水設(shè)計(jì)波浪數(shù)據(jù)后，通過SWAN波浪模型和BW波浪模型的聯(lián)合應(yīng)用，基本上能獲得各類港口工程設(shè)計(jì)中所需的設(shè)計(jì)波浪數(shù)據(jù)。其中，SWAN模式用于模擬波浪從深水向近

2、岸淺水的傳播過程，其計(jì)算域一般為幾十公里的范圍，結(jié)果提供給BW模型；BW模型用于港區(qū)小范圍的計(jì)算，其計(jì)算水域一般為幾公里的范圍。 本文對(duì)SWAN模式的理論基礎(chǔ)及數(shù)值方法作了詳細(xì)的分析論述，設(shè)計(jì)典型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模式用于風(fēng)成浪模擬的可靠性，同時(shí)對(duì)該模式計(jì)算中的時(shí)間步長(zhǎng)、水位和潮流變化過程、底部摩擦等影響因素進(jìn)行了細(xì)致分析和研究，得出了一些有益的結(jié)論： (1)SWAN模式可以較好的模擬近岸波浪傳播的過程； (2)在風(fēng)成

3、浪的模擬中，時(shí)間步長(zhǎng)的選取對(duì)計(jì)算結(jié)果有較大影響，建議取值在2～5分鐘； (3)水位過程對(duì)計(jì)算結(jié)果有較大影響，特別是在淺水區(qū)域； (4)流速小于1節(jié)的潮流對(duì)波高的影響基本可以忽略； (5)計(jì)算域內(nèi)各區(qū)域底摩擦系數(shù)應(yīng)細(xì)化給出，以便描述其對(duì)波浪傳播的真實(shí)影響。 BW波浪模型適用于港區(qū)水域的波浪場(chǎng)模擬，其邊界入射波由上述SWAN模式的計(jì)算結(jié)果提供。本文驗(yàn)證了橢球面淺灘上波浪的傳播過程，驗(yàn)算了《海港水文規(guī)范》中給出

4、的典型例子，驗(yàn)算了典型的物理模型實(shí)驗(yàn)過程，結(jié)果表明其模擬精度較理想；本文還分析了深水港池航道的開挖對(duì)波浪傳播的影響，其結(jié)果表明： (1)有無深水港池航道波浪的傳播規(guī)律顯著不同； (2)波浪在深水港池航道內(nèi)呈衰減趨勢(shì)，而在港池航道兩側(cè)一定的區(qū)域內(nèi)的淺灘上則存在波高增大的現(xiàn)象，最大比波高系數(shù)可達(dá)1.5以上； (3)波浪入射角度在較大程度上影響波浪場(chǎng)的分布情況。 本文給出了上述兩個(gè)模型在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況，結(jié)