半潮堤前的反射形态与时均流速场分析

采用模型试验和数值模拟研究了不同水深工况下半潮堤前的反射形态及时均流速场。基于Hilbert变换建立了叠合波的时频分离技术,同时获取了入射波和反射波的波面过程及相位关系,通过试验数据证明其适用于不同反射程度的波浪信号分析。不同水深工况下,半潮堤前形成了部分立波系统,腹点和节点分别以四分之一波长的偶数倍和奇数倍交替增加。半潮堤前底床水质点水平速度包络图与波面包络图相差四分之一周期的相位,水平速度的极大值和极小值分别出现在波面包络图的节点和腹点,意味着节点处易形成冲刷,腹点处易形成淤积。3种工况的周期平均速度场均在迎浪基床上方的堤脚处存在一个小型环流系统,可能引起局部冲刷,此处需加强防护。淹没工况下,半潮堤前的周期平均速度场形成一个大型环流系统,表层水流向堤后,中下层水流向海侧,意味着底床悬起的泥沙很可能向离岸方向流失。

深水工况下弧面胸墙沉箱堤的反射形态分析

为推广应用新型弧面胸墙沉箱堤,结合模型试验和数值模拟对比分析了深水工况下弧面胸墙沉箱堤和削角胸墙沉箱堤的反射形态。波面和波压的数值结果与试验数据吻合良好,验证了数值方法的有效性。反射系数表明,入射波浪在与弧面胸墙沉箱堤相互作用过程中的能量损耗最小,其反射强于削角胸墙沉箱堤。波面和流速包络图显示,两种堤型均在堤前形成了部分立波系统,腹点和节点以四分之一波长的距离增量交替出现,胸墙和直立部分产生的反射波存在相位差,导致初始腹点的位置向海侧偏移。弧面胸墙沉箱堤前叠合波的相位差影响最小,腹点包络高度最大,节点包络高度最小,反射效应最明显。两种堤型前中下层水流的周期平均速度均较小且对称,表明底床泥沙不会产生趋势性输移,但迎浪基床上方的环流系统可能引起局部冲刷。相对而言,弧面胸墙沉箱堤前的环流强度最弱,更有利于冲刷防护。