允許部分越浪海堤越浪量及越浪流的研究.pdf

1、在全球氣候變暖導(dǎo)致的海平面上升和風(fēng)暴潮災(zāi)害加劇的影響下，我國(guó)沿海地區(qū)若干堤防工程將面臨防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)不足的問(wèn)題。一味加高海堤不僅需要巨大的建設(shè)和維護(hù)投資，而且使?jié)⒌田L(fēng)險(xiǎn)和損失加大，沿岸居民和其他土地使用者不安全感增加，海岸生態(tài)環(huán)境惡化。興起于歐洲的允許部分越浪植物加固海堤背海邊坡從而形成能抵抗部分越浪沖刷的多功能生態(tài)海濱防護(hù)體系，已在北海等沿岸國(guó)家得到推廣，并被證明是符合可持續(xù)發(fā)展生態(tài)海岸要求的護(hù)岸方法。這一體系的重點(diǎn)在于允許部分越浪海堤的斷

2、面選擇與設(shè)計(jì)。在工程設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)上通過(guò)物理波浪水槽斷面實(shí)驗(yàn)確定設(shè)計(jì)斷面的越浪量，為海堤斷面的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。研究達(dá)到工程實(shí)用水平的數(shù)值波浪水池是國(guó)際海岸與近海工程界關(guān)注的熱點(diǎn)，近年來(lái)得到迅速發(fā)展。本文基于FLUENT商業(yè)軟件，在粘性流體的理論框架下，采用在動(dòng)量方程中添加附加源項(xiàng)的方法，基于有限體積法，采用к-ε湍流模型，實(shí)現(xiàn)了適用于VOF方法的數(shù)值造波技術(shù)，通過(guò)計(jì)算，驗(yàn)證了數(shù)值波浪水槽造波的有效性，將此技術(shù)應(yīng)用于越浪的數(shù)值模擬。

3、>　　 本文在對(duì)以往相關(guān)研究成果進(jìn)行回顧和分析后，在數(shù)值波浪水槽中對(duì)規(guī)則波在不可滲透簡(jiǎn)單斜坡堤上越浪過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，并越浪量計(jì)算結(jié)果同HolgerSchüttrumpf(2002)物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果及Holger Schüttrumpf(2002)理論公式進(jìn)行比對(duì)。模擬結(jié)果表明：本數(shù)值模型能夠較好地復(fù)演海堤越浪時(shí)爬坡，越過(guò)堤頂及背浪坡的過(guò)程，本數(shù)值模型的越浪量結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的吻合較好，與理論公式結(jié)果同實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)差值在同一個(gè)量級(jí)。

4、>　　 許多研究表明，僅用平均越浪量來(lái)考慮越浪對(duì)背浪坡的破壞是不完全確切的。平均越浪量在背浪坡滑坡中起控制作用，但是無(wú)法描述背浪坡沖刷性破壞，需了解越浪水流在堤頂及背浪坡的流深、流速分布，估算海堤堤頂及背浪坡的侵蝕性和滲透性破壞。對(duì)本文第四章模擬的海堤越浪結(jié)果進(jìn)行逐個(gè)分析，依據(jù)Holger Schüttrumpf理論公式，對(duì)海堤越浪水流在向浪坡，堤頂，背浪坡的流深、流速進(jìn)行研究，結(jié)果表明，本數(shù)值模擬能較好的模擬波浪越浪后的各個(gè)過(guò)程，能

5、有效模擬波浪在向浪坡爬高、流深、流速及越堤后在堤頂及背浪坡的水流流深、流速的問(wèn)題。
　　 海堤的不同結(jié)構(gòu)型式影響越浪流的流深、流速分布。在數(shù)值水槽內(nèi)模擬了不同結(jié)構(gòu)型式海堤的越浪過(guò)程。給出了不同海堤堤寬、不同海堤背浪坡坡度、不同海堤堤面粗糙程度對(duì)越浪流的影響。1)海堤堤頂寬度在3m～6m之間，增加堤頂寬度能使到達(dá)海堤堤頂與海堤背浪坡交界處越浪流的流深和流速減小。2)海堤背浪坡坡度1：m在1:2～1:4之間，增加m值能減小越浪流經(jīng)過(guò)