可渗潜堤上的波浪沿程变化实验研究
可渗潜堤上的波浪沿程变化实验研究
可渗潜堤上的波浪沿程变化实验研究【摘要】本文开展坡度为1：35复式斜坡床面上的波浪水槽试验，研究椭圆余弦波在斜坡床面上双列梯形透水潜堤的传播变形。
主要探讨其在有无潜堤在不同波高条件下的沿程变化、波浪在潜堤前后传播变形。
试图归纳其趋势，并依物理观念予以解释。
结果表明可渗潜堤对非线性波浪的耗散作用要强于其对线性波的耗散作用。
【关键词】透水潜堤；实验研究；传播变形；复式斜坡1. 前言（1）近年来，由于海洋生态、环保意识及海岸可持续发展等观念逐渐受到人们重视，工程逐渐强调结构与自然生态相和谐，诸如透水潜堤、抛石基床防波堤之类的多孔介质结构成为工程选择的主要结构型式之一。
（2）潜堤是一种常用的护岸建筑物，对此许多学者开展了大量的研究工作。
D.-S.Jeng[1]等试验研究波浪越过孔隙海床上垂直的防波堤前坡度为1：1的可渗梯形潜堤时孔隙压力的变化。
M.G.Muni Reddy[2]等结合试验用有限元方法研究直墙前可渗梯形潜堤周围的波浪力变化。
陈智杰[3]，周援衡[4]等开展了平底上可渗潜堤数值模拟和实验研究工作。
随后，斜坡上潜堤的研究工作也开展起来，陈杰和蒋昌波等分别研究了斜坡上单潜堤的透射系数[5]、传播变形[6，7]、波能演化[8]、潜堤附近的水动力特性[9，10]等，曹永港[11]在此基础上研究了斜坡上双潜堤的情况，但是其研究均为不可渗潜堤情况。
因此，本文在其研究基础上，开展斜坡上双列可渗潜堤实验研究。
2. 实验布置与实验方法（1）已有研究文献分析可知，影响波浪在潜堤上传播变形的因素很多，包括底床坡度与水深等地形条件、周期与波高等波浪条件、堤宽堤高与多列排列等潜堤的形状条件、及潜堤的孔隙与材料特性等。
本研究主要目的在研究通过复式斜坡上双列可渗梯形透水潜堤的波浪变形，通过复式斜坡上定床水槽试验，测量不同周期、不同波高的入射波穿过潜堤模型的不同堤顶没水深度的时变形情况，并探讨其对潜堤消波特性的影响。
（2）实验在长沙理工大学水利工程学院的港航中心实验室波浪水槽内进行。
波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告(一)
波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告(一)实验报告：波浪对斜坡式防波堤的作用引言•波浪对海岸线的侵蚀是一个普遍现象•斜坡式防波堤被广泛应用于保护海岸线免受波浪侵袭•本实验旨在研究波浪对斜坡式防波堤的作用实验设计1.实验材料–斜坡式防波堤模型–测量器具（如测压仪、测距仪等）–波浪发生器–实验水槽2.实验步骤1.搭建实验水槽并固定斜坡式防波堤模型2.设定波浪发生器产生不同波浪高度的波浪3.测量波浪在防波堤前后的压力和水位变化4.记录实验数据实验结果1.波浪高度与防波堤前后压力的关系：–波浪高度增加，防波堤前的压力也增加，说明防波堤有效地减弱了波浪的冲击力–防波堤后的压力相对较低，说明波浪在防波堤后散射和减弱2.波浪高度与防波堤前后水位变化的关系：–波浪高度增加，防波堤前的水位变化也增加，表明防波堤可以减小波浪对海岸线的进一步侵蚀–防波堤后的水位变化较小，说明波浪能够在防波堤后退散结论•斜坡式防波堤能够有效地减弱波浪的冲击力和侵蚀能力•波浪在防波堤前的压力和水位变化较大，而在防波堤后逐渐减小•斜坡式防波堤在保护海岸线安全和稳定方面具有重要作用局限性•本实验仅使用模型进行了室内实验，实际情况可能会受到多种因素的影响•实验中仅考虑了波浪高度对防波堤作用的影响，其他因素可能也会对防波堤的作用产生影响参考文献•[1] Smith, J., & Johnson, R. (2010). The effects of wave height on the performance of sloping seawalls.•[2] Chen, H., & Liu, Y. (2015). Experimental study on wave transformation and energy dissipation over asloping structure.致谢•感谢实验室提供的设备和场地•感谢实验组成员的协助和支持实验讨论斜坡式防波堤作为一种常见的海岸线保护结构，其作用机理已经得到广泛研究。
渗透海床上波浪传播特性的研究
播 时 ，海 床渗 透 导致 的 波 高 衰减 才 较 为显 著 。
关 键 词 ：势 流理 论 ；渗 透 海 床 ；色 散 方 程 ；空 间衰 减 系数
中 图分 类 号 ：Ｕ６６１．１ 文 献 标 识 码 ：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９６．ｉｓｓｎ．１００７—７２９４．２０１６．ｈ１．００９
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｗａｖｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｖｅｒ ｐｏｒｏｕｓ ｂｏｔｔｏｍ
ＴＡＮＧ Ｚｈｉ—ｂｏ ，ＮＩ Ｙｕｎ－ｌｉｎ ，ＹＵ Ｊｉａｎｇ－ｍｅｉ ２ ＳＨＥＮ Ｌｉａｎｇ－ｄｕｏ （１ Ｍａｒｉｔｉｍｅ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｈｏｏｌ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｏｕｓｈａｎ ３ １ ６０２２，Ｃｈｉｎａ； ２ Ｚｈｏｕｓｈａｎ Ｏｃｅａｎ Ｓｕｒｖｅｙ＆ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｏｕｓｈａｎ ３１６０００，Ｃｈｉｎａ）
０ 引 言
在 经典 的水 波理 论 中 ，通 常假 设海 底是 不 可渗 透 的 。但 实际上 ，海 床是 由砂 砾 、粗 砂 、细简 介 ：唐 志 波 （１９７１一），男 ，教 授 ； 通 讯 作 者 ：倪 云林 （１９８６－），男 ，博 士 研 究 生 ，讲 师 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｙｌｚｊｏｕ＠１２６．ｃｏｍ。
（１浙 江 海 洋 学 院 海 运 与 港 航建 筑工 程学 院 ，浙 江 舟 山 ３１６０２２；２舟 山市 海 洋 勘 测 设计 院 ，浙 江 舟 山 ３１６０００）
摘 要 ：波 浪 在 渗 透 海 床 上 传 播 时 会 发 生 波 高 的 衰 减 。基 于 Ｄｅａｎ和 Ｄａｌｒｙｍｐｌｅ（１９８４年 ）提 出的 渗 透 海床 上波 浪 传
基于潜堤地形上的波浪传播模拟
基于潜堤地形上的波浪传播模拟作者：李海涛唐啸宇李梦如袁荣耀徐乐然来源：《科技资讯》2017年第19期摘要：该文应用软件为FLUENT流体分析软件，控制方程为连续性方程和Navier-Stokes 方程。
应用GAMBIT建立数值波浪水槽模型并对其划分网格。
基于标准RNG 湍流模型和VOF自由液面捕捉方法，利用FLUENT的二次开发编写源程序，赋予前边界造波功能，形成与实验造波原理一致的推波板数值造波法。
建立潜堤地形下的波浪水槽模型，模拟潜堤地形下的波浪传播，其结果与实验值对比吻合良好，验证该模拟方法在复杂地形情况下的可行性。
关键词：Fluent 推波板造波潜堤中图分类号：TV13 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（a）-0197-04河口海岸附近区域具有丰富的资源、密集的人口、发达的经济，且在此区域内航道的开发、港口的建设、海岸工程的防护对于沿海地区的发展起着重要的作用。
准确计算堤前波要素成为港口、海岸和近海水工建筑物设计和规划的前提。
潜堤在保护海岸工程建筑物发挥巨大的作用。
因此，该文基于FLUENT对波浪在潜堤上的传播模拟做了一定研究。
结果表明利用推板式造波法能够模拟波浪在潜堤地形上的传播，为进一步研究波浪爬高、波流相互作用积累了经验。
1 研究背景及意义河口海岸附近区域具有丰富的资源、密集的人口、发达的经济，且在此区域内航道的开发、港口的建设、海岸工程的防护对于沿海地区的发展起着重要的作用。
准确计算堤前波要素成为港口、海岸和近海水工建筑物设计和规划的前提。
波浪在由深水向近岸传播的过程中，由于水深的变化，近岸区域的边界和建筑物等各种因素的作用，波浪会发生一系列的变化，例如有反射、绕射、折射、破碎等复杂多变的物理现象。
解决这一问题的研究方法现在主要有三种方法，分别是理论研究、物理模型试验以及数值模拟。
理论分析对试验和数值模拟具有相当重要的指导意义，但理论解通常是在简化模型的基础上求得，尽管对认识复杂问题的物理本质有着不可替代的作用，但是在解决实际工程问题中有局限性。
波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告
波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告
实验目的：研究波浪对斜坡式防波堤的作用。
实验原理：
斜坡式防波堤是一种常用的海岸防护结构，其斜坡形状可以减少波浪对防波堤的冲击力，并将波浪能量分散。
实验装置和材料：
1. 实验水槽
2. 模型防波堤（斜坡形状）
3. 测量工具（尺子、流速计等）
4. 人工波浪发生器
实验步骤：
1. 在实验水槽中放置模型防波堤，确保其斜坡朝向波浪发生器。
2. 开启人工波浪发生器，产生一定强度的波浪。
3. 在波浪作用下，记录波浪的高度、流速以及波浪冲击力等数据。
4. 得到的数据可进行统计和分析，比较不同波浪条件下波浪对斜坡式防波堤的作用效果。
实验结果：
经过实验观测和数据分析，得到了如下结果：
1. 在波浪作用下，斜坡式防波堤能减少波浪高度，并将波浪能量分散。
2. 波浪冲击力对斜坡式防波堤的作用较小，主要由波浪高度和流速来决定。
3. 波浪的高度和流速越大，波浪对斜坡式防波堤的冲击力也越大。
4. 通过调整防波堤的斜坡角度，可以改变其对波浪的作用效果。
实验结论：
斜坡式防波堤可以有效减少波浪的高度和冲击力，起到保护海岸的作用。
实验结果对海岸工程设计和施工有一定的参考价值，并且为海洋岸线的防护提供一种可行方案。
波浪与防波堤相互作用研究_朱洋立
第07卷 第06期 中 国 水 运 Vol.7 No.06 2007年 06月 China Water Transport June 2007收稿日期：2007-4-10作者简介：朱洋立 男（1981—） 河海大学 港口、海岸及近海工程硕士研究生 （210024）彭 攀 女（1983—） 河海大学 港口、海岸及近海工程硕士研究生 （210024）研究方向：近海工程结构波浪与防波堤相互作用研究朱洋立 彭 攀摘 要：根据国内外学者的研究成果,综述了在海岸和近海工程中波浪-防波堤相互作用的一些研究情况和进展。
关键词：相互作用 波浪 防波堤 海床中图分类号：TV139.2 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2007）06-0104-03 一、引言防波堤是用于防御波浪、泥沙、冰凌入侵，使港口有足够水深和水面平稳的水工建筑物。
其结构型式主要是斜坡式和直立式。
对于由直墙和斜坡基床组成的所谓混合式堤，当直墙高度较小以抛石斜坡为主体时，作为是带胸墙的斜坡提；当直墙高度较大时，则作为是明基床上的直立堤，参照《防波堤设计与施工规范JTJ298－98》[1]，本文取消了“混合式”这个名词。
二、波浪与防波堤相互作用波浪力可由物理模型得出经验公式计算或理论分析得出近似结果。
理论分析方法主要有两类：一类用规则波讨论对结构的作用，它是基于具有一定重现期间隔的某种海况，选择一个特征波高和周期，将波浪作为规则波处理，从而按经典波浪理论计算波浪对结构的作用，在工程上常称为设计波近似法；另一类是随即波浪理论即谱分析方法，该理论越来越引起海洋工程荷载设计工作的广泛重视。
1．物理模型试验通过物理模型试验得到结构上的波浪荷载是最简捷易行的。
早期物理模型试验，Sarpkaya （1981）在其著作“Mechanics of Wave Forces on Offshore Structures”中作了系统介绍和分析。
近年来物理模型试验主要集中于破碎等复杂现象或新型结构物的研究方面，随着波浪理论和各种数学模型的发展，部分物理模型实验已可用数值模拟代替2．合田公式[2，3]Goda 公式是日本Yoshimi Goda 根据波压力的试验结果并对现场防波堤进行适用性验证，并进行了波向影响修正后的公式。
波浪运动中波的速度和波长实验设计与研究
研究意义
01、 影响海洋生态系统 02、 气候变化影响
03、 指导海洋工程 04、 海洋资源开发
研究目的
本研究旨在确定波的 速度和波长的影响因 素，籍此揭示波与海 洋环境的关联性。通 过实验设计和数据分 析，探讨波对海洋生 态系统和气候变化的 作用机制，为海洋环 境保护和可持续发展 提供科学支持。
研究方法
实验室模拟
在受控环境下对 波的速度和波长
进行模拟实验
数学模型
结合数学模型进 行数据分析和验
证
野外观测
在自然海洋环境 下观测波动情况
研究背景
波浪运动概 念
波是海洋中一种 传播能量的波动
现象
波长
波的连续波峰之 间的距离
波的速度
波在单位时间内 传播的距离
研究意义
生态系统影 响
波的特性影响海 洋生态平衡
波浪运动中波的速度和波长 实验设计与研究
汇报人：XX
2024年X月
第1章 研究背景与意义 第2章 文献综述 第3章 实验设计 第4章 实验结果与讨论 第5章 应用前景 第6章 总结与展望
目录
● 01
第一章 研究背景与意义
研究背景
波浪运动是海洋中一种常见的现象，波是海洋中 传播能量的方式，对海洋生态系统和气候变化有 着重要影响。本研究旨在探究波的速度和波长对 海洋环境的影响，从而为海洋工程和资源开发提 供科学依据。
02、
应用案例2
探讨波浪运动如何影响海洋工程设计和施 工
03、
应用案例3
分析波的速度和波长研究对海洋工程的启示和 指导作用
04、
波浪运动研究的重要性
波浪运动作为海洋中重要的自然现象，其研究对 认识海洋、保护海洋资源以及推动海洋工程发展 具有重要意义。通过深入研究波的速度和波长等 特性，可以更好地预测海浪形成的规律和变化， 为相关领域的研究提供重要依据。
可渗潜堤波浪透射系数试验研究
１ 模型设计和分析方法 １������１ 模型设计 １������１������１ 试验设备及量测仪器
波浪与可渗潜堤相互作用的物理模型试验在 南京水利科学研究院波浪水槽中进行ꎮ 该水槽长 ４０ ｍ、 宽 ０������ ８ ｍ、 深 １������ ０ ｍꎮ 水槽的一端配有推板 式不规则波造波机ꎬ 可根据需要产生规则波和不 同谱型的不规则波ꎮ 水槽两端均配有消浪缓坡用 于吸收波浪ꎮ 试验中波高的测量采用 ＬＧ１ 型电容 式波高仪ꎬ 其稳定性好ꎬ 受水温变化的影响小ꎬ 且对水的附着力小ꎬ 当水位波动较快时ꎬ 不会产
关键词: 模型试验ꎻ 潜堤ꎻ 透射系数ꎻ 堤心石
中图分类号: ＴＶ １３９������ ２＋ ５ꎻ Ｕ ６５６������ ２＋ １
文献标志码: Ａ
文章编号: １００２￣ ４９７２(２０１８)０４￣ ００２０￣ ０６
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｗａｖｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｌｅ ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｂｒｅａｋｗａｔｅｒ
生附着水从而影响波高的测量精度ꎮ １������１������２ 试验断面的选择
试验断面见图 １ꎮ 根据试验水槽条件及造波机 性能ꎬ 试验采用的潜堤断面高 ３０ ｃｍꎬ 堤顶宽度 Ｂ 取 １０、 ２０、 ３０ ｃｍꎬ 防坡堤坡度 ｍ 取 １������１������ ５、 １������２、 １������２������ ５、 １������３ꎮ
收稿日期: ２０１７￣０９￣０９ ∗ 基金项目: 国家自然科学基金面上项目 (５１５７９１５６) ꎻ 中国－保加利亚科技合作委员会第 １５ 届例会项目 ( １５￣１３) ꎻ 南京
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可渗潜堤上的波浪沿程变化实验研究
【摘要】本文开展坡度为1：35复式斜坡床面上的波浪水槽试验，研究椭圆余弦波在斜坡床面上双列梯形透水潜堤的传播变形。
主要探讨其在有无潜堤在不同波高条件下的沿程变化、波浪在潜堤前后传播变形。
试图归纳其趋势，并依物理观念予以解释。
结果表明可渗潜堤对非线性波浪的耗散作用要强于其对线性波的耗散作用。
【关键词】透水潜堤；实验研究；传播变形；复式斜坡
1. 前言
（1）近年来，由于海洋生态、环保意识及海岸可持续发展等观念逐渐受到人们重视，工程逐渐强调结构与自然生态相和谐，诸如透水潜堤、抛石基床防波堤之类的多孔介质结构成为工程选择的主要结构型式之一。
（2）潜堤是一种常用的护岸建筑物，对此许多学者开展了大量的研究工作。
D.-S.Jeng[1]等试验研究波浪越过孔隙海床上垂直的防波堤前坡度为1：1的可渗梯形潜堤时孔隙压力的变化。
M.G.Muni Reddy[2]等结合试验用有限元方法研究直墙前可渗梯形潜堤周围的波浪力变化。
陈智杰[3]，周援衡[4]等开展了平底上可渗潜堤数值模拟和实验研究工作。
随后，斜坡上潜堤的研究工作也开展起来，陈杰和蒋昌波等分别研究了斜坡上单潜堤的透射系数[5]、传播变形[6，7]、波能演化[8]、潜堤附近的水动力特性[9，10]等，曹永港[11]在此基础上研究了斜坡上双潜堤的情况，但是其研究均为不可渗潜堤情况。
因此，本文在其研究基础上，开展斜坡上双列可渗潜堤实验研究。
2. 实验布置与实验方法
（1）已有研究文献分析可知，影响波浪在潜堤上传播变形的因素很多，包括底床坡度与水深等地形条件、周期与波高等波浪条件、堤宽堤高与多列排列等潜堤的形状条件、及潜堤的孔隙与材料特性等。
本研究主要目的在研究通过复式斜坡上双列可渗梯形透水潜堤的波浪变形，通过复式斜坡上定床水槽试验，测量不同周期、不同波高的入射波穿过潜堤模型的不同堤顶没水深度的时变形情况，并探讨其对潜堤消波特性的影响。
（2）实验在长沙理工大学水利工程学院的港航中心实验室波浪水槽内进行。
图1为该实验的复式斜坡及模型布置示意图，以复式斜坡前端置点为原点建立坐标系，波浪传播方向为x轴正方向，垂直方向为z轴正方向。
在沙质平底床面上设置尺寸一致的双列透水潜堤，潜堤堤顶高度为0.15m，潜堤顶度宽为0.15m，潜堤底宽为0.6m，前后的坡比分别为1：2和1：1。
第一潜堤堤顶中心线保持设置在x=4.08m，第二潜堤堤顶中心线保持设置在x=5.08m，即两潜堤中心距离为1.0m。
在水深选取方面，在考虑到造波机的造波性能的限制，再加上选取实验波浪条件以接近近海的浅水波条件为原则，故在本论文中选取最小水深为0.32m，
经预备试验观察在各波浪条件下皆足以避免波浪通过潜堤之前就发生波浪碎波的情形发生，目的在避免因碎波造成之波能损耗而影响实验结果的分析和判断。
试验按照《波浪模型试验规程》[12]进行，试验中对于每个波况的波要素重复三次，最后的计算结果取平均值。
2.0（3）在本次实验中，因为堤顶高度不变，故水深分别取0.32m、0.35m 及0.40m来淹没潜堤来改变相对堤顶水深，波高分别采用0.06m、0.08m及0.10m 等，规则波的周期分别取0.8s、1.4s及2.0s，椭圆余弦波的周期分别取1.6s、1.8s、及2.0s。
具体的试验采用的入射波参数见表1所示。
入射波的波高采集采用加拿大RBR公司生产的WG-50型号浪高仪。
具体的布置如下：首先在距造波机前10m处布置一根浪高仪，然后在潜堤前的适当位置布置两支浪高仪，记录潜堤前的波面历时曲线。
3. 实验结果与讨论
波浪传播过程中，由于受到斜坡地形的影响，波高、周期会发生一系列的变化，当波浪遇到潜堤时，波高会变大进而发生破碎，由于潜堤的消浪作用，波浪通过潜堤之后波高一般会减小。
在本研究中，为研究波浪在传播过程的沿程变化和波浪在爬坡及透过可渗潜堤时的波浪变形，将以两个小节来探讨波浪的变形特性，在波浪的沿程变化研究中，纵坐标显示波浪在所在特定位置的平均波高值（单位：cm），横坐标表示浪高仪所处的位置（单位：m）；在波浪的传播变形的示意图中，纵坐标代表试验的所定的位置的波高，横坐标则表示研究所选取的时间段。
对于可能影响到双梯形潜堤消波性能的诸因素，堤顶水深R ，入射波高H ，双梯形潜堤堤顶中心间距S ，水深h ，波长L 。
通过图2及图3所示的椭余波条件下通过透水潜堤和只在纯斜坡上的传播变化图可以看出，波浪在最开始段的变化趋势一样，总体表现随着波浪的传播，波高略有降低。
当波浪通过复式斜坡上放置有双列可渗潜堤时，波浪由于受到潜堤作用，波高迅速增大，波高在潜堤第一个潜堤或在第一个与第二个潜堤之间达到最大值之后发生破碎，波浪破碎后的波浪通过潜堤之后波高变化不大，具体表现为当波高为6cm时，潜堤后所形成稳定后的波高基本能保持在2～3cm；当波高为8cm时，潜堤后所形成稳定后的波高基本能保持在34cm；当波高为10cm时，潜堤后所形成稳定后的波高基本能保持在4～5cm。
所以波浪通过该双列潜堤之后的能使波高降到50%以下，即潜堤的消浪效果能达到50%以上。
对于不放置作为消浪建筑物的双列潜堤的纯斜坡来说，波浪在传播过程中大致表现为受到复式斜坡的影响，波高先增大，平地段略有减小之后继续增大，在8～10m的这段区间内达到最大值破碎之后波高也迅速减小。
当存在潜堤时，波浪在潜堤的位置（第二个潜堤中心位置为4.08m，第二个潜堤位置为5.17m）发生破碎，这就大大缩短波浪破碎的位置，并且有效的保护了海岸免于受到严重的侵蚀。
图3纯斜坡条件下波浪的传播变化图 3.2波浪在潜堤前后的传播变形。
（1）波浪从深水区向浅水区传播时，由于水深浅，非线性作用增强，波高周期等会发生一系列的变化，在本节中为了研究波浪的潜水变形，选择纯斜坡条
件下的波况为：h35t1.8H0.08。
作为对比研究试验的在斜坡床面上放置了双列可渗潜堤的波况和纯斜坡条件下的波况相同，以此来进行对比分析。