方向分布对多向波与防波堤相互作用的影响机理研究

As Known to all that wave can bring very important influence to the coastal engineering, because of the complexity that causes of wave and the Wave diffraction、refraction and reflection occur when the waves meet structures and variation landform, so the wave in real is usually multidirectional random wave. The project will investigate the influence to wave nonlinear interaction and the stability of blocks on the breakwater that caused by multidirectional wave interaction with the breakwaters using theoretical analysis, numerical simulation and the experimental methods. We will focus on the wave distribution of multidirectional random wave, nonlinearity of wave; wave breaking and wave induced currents. At the same will test the stability of blocks on the breakwater which can used to verify the wave results. Both numerical simulations and physical experiments will be conducted to derive the results. The project is hoped to reveal the effects on the directional distribution of the multidirectional waves propagation over the breakwater and improve the understanding of this phenomenon, which is essential for a good harbor design in real.

波浪是海洋结构的主要荷载，一直以来是海洋工程所关注的重点问题。由于产生原因的复杂性及传播过程中受地形或者建筑物的影响，波浪将会发生折射、绕射、反射破碎等现象，因此实际的近岸波浪多具有多方向、不规则，较强非线性等特征。本项目采用理论分析、数值模拟与模型试验相结合的方法，从研究具有不同方向分布的波浪与防波堤作用后产生的非线性变化以及防波堤护面块体受多向波浪作用下稳定性情况两个方面出发，探索多向波对防波堤作用变化规律。分析具有不同方向分布集中度多向波浪受防波堤影响产生的非线性特性、波浪场分布以及破碎波浪产生沿岸流情况，并通过对护面块体的稳定性分析来验证对波浪情况分析结果做以印证。通过对具有不同方向及方向分布特性的不规则波浪的数模、物模相结合的途径，采用合适的数值分析方法，给出多向波浪受防波堤影响规律，为实际工程的设计和建设提供更为可靠的理论依据。

波浪是海洋结构的主要荷载，一直以来是海洋工程所关注的重点问题。由于产生原因的复杂性及传播过程中受地形或者建筑物的影响，波浪将会发生折射、绕射、反射破碎等现象，因此实际的近岸波浪多具有多方向、不规则，较强非线性等特征。.本项目分别采用数值模拟与模型试验方法，对不同水深、不同波浪要素的多向波浪传播及其受双凸堤和斜坡地形影响进行了研究，分析传播变化规律。此外，本项目采用物理模型试验方法研究了多向波对防波堤堤头破坏情况，给出了不同方向分布多向波浪在堤头周围的波浪分布及变化规律。当波浪以较小角度入射时，便可以观察到沿着直立式防波堤传播的明显的Stem波现象，波在沿结构物传播过程中能量迅速集中，沿程波高及范围增大，对防波堤结构稳定性以及港内波浪条件产生重要的影响。本项目对规则波、不规则波、不同方向不规则波与直立堤相互作用进行了试验研究。.基于多向波及其与防波堤作用结果，可知当方向分布集中度s超过40时方向分布的变化对波浪与防波堤作用影响较小，因此在以涌浪为主的港口工程，研究防波堤的稳定性可以采用对防波堤影响较大的不同入射方向的单向波浪进行，基于该结论，对长江口12.5米深水航道减淤工程南坝田挡沙堤及斯里兰卡科伦坡港口城的防波堤稳定性开展了试验研究，为工程设计和建设提供了科学依据。.在本课题的资助下，发表学术论文1篇（EI），课题组所开发的Boussinesq方程有限元波浪传播计算软件V1.0获得软件著作权1项。