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港口工程波浪数学模型试验研究与应用
| 论文题名： | 港口工程波浪数学模型试验研究与应用 |
| 关键词： | 港口工程;波浪模型;SWAN模型;BW模型 |
| 摘要： | 波浪是近岸海域最为活跃的动力因素之一，大部分港口工程都受到波浪的作用。波浪要素往往是确定港口工程平面布置方案、建筑物型式等的最基本参数，并在较大程度上影响工程造价，因此，研究波浪在近岸及港区的传播演变是十分有意义的。各类波浪数学模型有其自身的特点及适用范围，本文通过分析比较认为在获得深水设计波浪数据后，通过SWAN波浪模型和BW波浪模型的联合应用，基本上能获得各类港口工程设计中所需的设计波浪数据。其中，SWAN模式用于模拟波浪从深水向近岸浅水的传播过程，其计算域一般为几十公里的范围，结果提供给BW模型；BW模型用于港区小范围的计算，其计算水域一般为几公里的范围。 本文对SWAN模式的理论基础及数值方法作了详细的分析论述，设计典型实验验证了该模式用于风成浪模拟的可靠性，同时对该模式计算中的时间步长、水位和潮流变化过程、底部摩擦等影响因素进行了细致分析和研究，得出了一些有益的结论： (1)SWAN模式可以较好的模拟近岸波浪传播的过程； (2)在风成浪的模拟中，时间步长的选取对计算结果有较大影响，建议取值在2～5分钟； (3)水位过程对计算结果有较大影响，特别是在浅水区域； (4)流速小于1节的潮流对波高的影响基本可以忽略； (5)计算域内各区域底摩擦系数应细化给出，以便描述其对波浪传播的真实影响。 BW波浪模型适用于港区水域的波浪场模拟，其边界入射波由上述SWAN模式的计算结果提供。本文验证了椭球面浅滩上波浪的传播过程，验算了《海港水文规范》中给出的典型例子，验算了典型的物理模型实验过程，结果表明其模拟精度较理想；本文还分析了深水港池航道的开挖对波浪传播的影响，其结果表明： (1)有无深水港池航道波浪的传播规律显著不同； (2)波浪在深水港池航道内呈衰减趋势，而在港池航道两侧一定的区域内的浅滩上则存在波高增大的现象，最大比波高系数可达1.5以上； (3)波浪入射角度在较大程度上影响波浪场的分布情况。 本文给出了上述两个模型在实际工程中的应用情况，结合波浪在港区的传播规律及华南沿岸多个实际港口工程，对广东沿岸港口工程防波堤的平面布置提出了有益的建议。 |
| 作者： | 徐润刚 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 林钢 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中山大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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