岚山港区15#、16#泊位开孔式沉箱结构码头消浪效果试验研究

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1、風山港区15#、16#泊位开孔式沉箱结构码头消浪效果试验研究摘要：为有效减小港内直立沉箱码头结构波浪反射，改善港内泊稳条件，常采用开孔沉箱消浪结构型式。开孔沉箱结构型式多样，消浪效果也存在差异，本文对岚山港区南作业区15#、16#泊位开孔沉箱进行断面物理模型试验，研究论证各种工况下的开孔沉箱消浪效果，优化开孔沉箱码头设计，较好地解决了波浪反射问题，工程应用表明消浪效果良好。关键词：码头结构开孔沉箱消浪沉箱结构是港口工程中经常采用的形式，为有效减小港内直立沉箱码头结构波浪反射，改善港内泊稳条件，通常对沉箱开孔以消减波能。开孔沉箱结构在20世纪60年代由Jarlan最早提出

2、，多年来，国内外许多学者对开孔沉箱消浪效果进行研究，Tanimoto等对开孔沉箱的反射率与主要影响因素作了范围较广的试验研究，绘出反射率与消浪室相对宽度关系；习和忠从能量的角度在理论上建立反射波高的计算公式；李玉成对波浪与开孔沉箱结构的相互作用开展了系统的研究工作，考虑了开孔率、消浪室相对宽度、顶板高程及波要素等多种综合因素对反射系数影响。开孔沉箱结构型式多样，消浪效果也存在差异。本文对岚山港区南作业区15#、16#泊位开孔沉箱进行断面物理模型试验，研究论证各种工况下的开孔沉箱消浪效果，优化开孔沉箱码头设计，较好地解决了波浪反射问题，工程应用表明消浪效果良好。研究成果可

3、为类似工程提供参考。试验条件和方法1、工程概况岚山港区为半开敞式港区（见图1），南作业区15#,16#泊位位于西岸线，受ESE〜S向波浪影响较大，在直立式岸壁码头前形成较大反射波，在狭窄港池内震荡叠加，影响船舶靠离泊和装卸作业，为此提出采用消浪结构码头型式，减小波浪反射，改善港池泊稳条件。试验结果及分析1、越浪量本次试验沉箱结构为方案方案四，其中方案方案三为开孔沉箱，方案四为不开孔沉箱。设计高水位下4个方案的越浪量试验结果列于表2。由表可见，对于本次试验的4个方案，在设计高水位，波高较大时的越浪量较大，由于沉箱开孔率及开孔方式不同，方案二和方案三的值相对较小；波高较小时

4、越浪量都较小。方案一、方案二、方案三和方案四的最大越浪量分别为0.289m3/s/m、0.184m3/s/m、0.167m3/s/m和0.307m3/s/m。2、反射系数本次试验沉箱结构为方案—方案四，其中方案—方案三为开孔沉箱，方案四为不开孔沉箱。4个方案的波浪反射系数试验结果列于表2。由试验结果可见，受到越浪及沉箱开孔高程的影响，水位对开孔沉箱结构的反射系数影响较大。在极端高水位和设计高水位时，水位较高，沉箱开孔位于水面以下，越浪对反射系数影响较大，由于极端高水位时越浪较大，反射系数通常小于设计高水位时的值；在平均水位和设计低水位，水位位于沉箱开孔附近，反射系数较小

5、；对于不开孔沉箱方案四，反射系数主要受越浪影响，极端高水位时反射系数较小。各方案在不同水位时的平均反射系数列于表3,平均反射系数比较见图4。由图表可见：方案一，极端高水位时，反射系数0.7⑻〜0.708,平均值0.704;设计高水位时，反射系数0.625〜0.808，平均值0.750，在波高较大时，受越浪影响，反射系数较小；平均水位时，反射系数0.412〜0.464，平均值0.438，反射系数较小，主要是该方案的开孔较高，水位上下都有开孔，并且波高较小（2年一遇）；设计低水位时，反射系数0.585〜0.624,平均值0.605，比平均水位时略大，主要是该工况时的波高、波

6、长较大（50年一遇）。方案二，极端高水位时，反射系数0.733〜0.735,平均值0.734;设计高水位时，反射系数0.711〜0.846，平均值0.805，在波高较大时，受越浪影响，反射系数较小；平均水位时，反射系数0.544〜0.648，平均值0.596，反射系数较小，主要是该方案的开孔较高，并且波高较小（2年一遇）;设计低水位时，反射系数0.724〜0.729，平均值0.727，反射系数较大，主要是该方案上下开孔，而设计低水位位于上下开孔中间的实体部分。方案三，下部开孔与方案一相同，但上部不开孔。极端高水位时，反射系数0.767〜0.787，平均值0.777;设计

7、高水位时，反射系数0.794〜0.865，平均值0.838，在波高较大时，受越浪影响，反射系数较小；平均水位时，反射系数0.739〜0.754，平均值0.747，反射系数较大，主要是该方案上部不开孔，水位位于开孔以上；设计低水位时，反射系数0.614〜0.655，平均值0.657，比方案一略大，主要是该工况时的波高较大（50年一遇），波列中的大波可作用到开孔以上。方案四，为不开孔沉箱。极端高水位时，受越浪影响，反射系数较小，在0.773〜0.798，平均值0.786;在其他水位，反射系数相差不大，在0.857〜0.926，平均值0.883