扭王块体护面斜坡堤越浪模拟的非静压模型研究

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1、扭王块体护面斜坡堤越浪模拟的非静压模型研究NumericalsimulationofwaveovertoppingonbreakwaterswithAccropodelayerusingthenon-hydrostaticmodel学科专业：水利工程作者姓名：王鑫珏指导教师：张庆河教授天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要人工块体护面斜坡堤是港口海岸工程中常见的防护建筑物，一般按照允许越浪的标准设计。因此，合理估计斜坡堤越浪量，具有重要的工程意义。本文基于非静压波浪模型SWASH，采用等效摩阻方法模拟了扭王块体护面斜坡堤上的越浪。本文主

2、要研究内容和结论如下：针对人工块体护面斜坡堤越浪的模拟，提出了三种描述斜坡堤的方法。规则波越浪模拟结果表明，采用地形和等效底摩阻结合可以较好地模拟斜坡堤越浪。不规则波越浪算例进一步证明了这种方法的可行性。与物理模型试验结果对比表明，等效底摩阻系数也可以较好的模拟波浪经过抛石斜坡堤前后的波高变化。为建立扭王块体等效底摩阻系数经验公式，设计了大量算例对等效底摩阻系数进行率定。经过比选确定了以神经网络和陈国平经验公式计算越浪量的平均值作为率定数据。设计现场尺度条件下波浪正向入射的大量算例，讨论了无量纲底摩阻系数与波高，周期，堤顶高程，水深之间的

3、关系，建立了扭王块体护面斜坡堤等效底摩阻系数和深水波陡之间的经验关系式。利用无胸墙和带胸墙的斜坡堤越浪断面物理模型试验结果，验证了本文建立的等效底摩阻系数经验公式。结果表明，利用该经验公式可以较好地模拟扭王块体护面斜坡堤的越浪。模拟不同波浪入射角度下扭王块体护面斜坡堤上的越浪，总结了堤顶平均越浪量和波向角之间的关系，并讨论了堤顶不同位置处的平均越浪量分布。关键词：斜坡堤，扭王块体，越浪，等效底摩阻系数，非静压模型IAbstractThearmoredrubblebreakwaterisacommonprotectionstructurei

4、ncoastalengineering.Thedesignofarmoredrubblebreakwaterfollowsthestandardtoallowwaveovertopping,soitisofgreatengineeringsignificancetoreasonablyestimatetheovertoppingvolume.Inthispaper,basedonthenon-hydrostaticwavemodelSWASH,waveovertoppingonbreakwaterswithAccropodelayeris

5、investigated.Themainresearchcontentsandresultsareasfollows:Tosimulatewaveovertoppingonarmoredrubblebreakwater,threemethodsofdescribingthebreakwaterareproposed.Theovertoppingofregularwaveissimulatedusingabovemethods,theresultsshowthatthecombinationoftopographyandequivalent

6、bottomfrictioncanwellsimulatethewaveovertoppingonthebreakwater.Theirregularwaveovertoppingsimulationfurtherprovesthefeasibilityofthismethod.Comparedwiththephysicalmodeltestresults,itisshownthattheequivalentbottomfrictioncoefficientcansimulatethewaveheightchangesbeforeanda

7、fterthebreakwater.InordertoestablishtheempiricalformulaofequivalentbottomfrictioncoefficientofbreakwaterswithAccropodelayer,alargenumberofcasesweredesignedtocalibrateequivalentbasefrictioncoefficient.Aftercomparison,theaveragevalueoftheovertoppingvolumecalculatedbytheneur

8、alnetworkandtheempiricalformulaofChenGuopingwasusedasthecalibrationstandard.Therelationshipbetwe