反射波对奥帆基地港池波浪影响的研究.pdf

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1、第14卷第6期中国水运Vo1．14No．62014住6月OhinaWarerTransportJune2014反射波对奥帆基地港池波浪影响的研究徐文琦，宋军港，梁丙臣(1中交天津港湾Z-程设计院有限公司，天津300416；2中国海洋大学，山东青岛266071)摘要：2008年北京奥运会青岛奥帆基地圆满完成了奥运会的各项比赛任务，在赛后使用过程中发现部分浮泊位发生损坏，文中围绕着奥帆基地港池内波浪，分析五四广场附近的护岸反射波对奥帆基地港池内部波浪条件影响。运用改进的Boussinesq波浪数学模型，通过不同方案

2、模拟结果的对比，分析了五四广场护岸反射产生的波浪对于奥帆中心港池波浪的影响作用，为进一步改善本港池内部泊稳条件的技术方案制定提供指导，也为类似其他工程设计提供参考。关键词：Boussinesq方程；波浪反射系数；奥帆中心；港池波浪；数学模型中图分类号：TVI39文献标识码：A文章编号：1006—7973(2014)06-0299-05引言为全水深。青岛奥林匹克帆船中心坐落于青岛市东部新区浮山湾畔，wei等在考虑源函数造波、底部摩擦、波浪破碎、子网北海船厂原址，毗邻五四广场和东海路，是2008年第29届格紊动、动

3、边界狭缝法和海绵层消波后得到拓展后的奥运会和13届残奥会帆船比赛的举办地。由于地理位置的限Boussinesq方程【3J=制，此区域主要受SE、S、SW方向波浪的影响。港池口门朝77，=E，“，VJ+2(叩，“，V)+(，Y，t)(3)西，正对青岛五四广场，考虑到SW、S、SE向波浪入射后在=+【巧(，+(艰v)+(，)J++，++(4)近五四广场处护岸发生反射，会对港池内部波浪产生较大影响。=G(“，v)+【Gl+(+G(“，v+6+6，+6+6(5)为了分析反射波对奥帆基地港池波浪的影响作用，作者首先在式中

4、、v分别代表X，Y方向水深为z=一0．53lh处的中国海洋大学海洋工程重点实验室的水槽中对Boussinesq波水平速度；L(x，Y，t)是造波源项，、G是底摩擦项、、浪模型分析小尺度问题的可靠性进行了物理模型试验验证，然，是波浪破碎能量损失项、、G是考虑子网格紊动混后运用改进的Boussinesq波浪数学模型，给出了奥帆基地在合、、G是海绵消波项，是线性控制系数：当=1，SW、S、SE向波浪入射时，不同护岸反射率下的波高分布。方程为完全非线性，当=0，方程为弱非线性，此时方程变同时为更具体的分析反射波对港池波

5、浪的影响，本文进一步对为Nwogu的高阶方程。SE、SSE、S、SSW、SW五个方向的入射波，在不同护岸反2．Boussinesq波浪模型理论射率条件下的比波高分布进行了对比分析。(1)入射边界一、Boussinesq波浪模型介绍Boussinesq波浪模型采用内部造波的方法，即模型采用由于本文所研究的奥帆中心区域，水深地形较为复杂，全封闭边界，对超出模型区域的波浪采用吸收层进行消波，此次数值模拟采用了改进后的Boussinesq波浪数学模型。对入射边界将消波层设置在波浪生长线的后面。该模型是目前最先进的波浪模

6、型，在近岸波浪动力学研究领入射波浪采用JONSWAP谱来模拟，其定义为：域中已经获得了广泛的应用。可用于研究深水和浅水地区波rl(nAt)=A·厂～exp(一B·厂)·浪的浅水变形、折射、绕射和反射，产生波浪，模拟吸收边谱形参数、定义如下：界和不同反射率的反射边界。适用于港口、海岸地区短周期、⋯xp长周期波的计算和分析，主要应用于海港内的波浪扰动研究]l和海岸带的波浪估算【1】。细，s，P，：1．Boussinesq方程表达式lr厂>二维的经典Boussinesq方程表达式为：其中：为谱峰频率；为谱形参数，标准

7、Jonswap旦+v．『f+玎1：0(1)谱中取值3．3；标准Jonswap谱中、分别为0．07和0．O9。+(棚+gV叩=IV“)V波能的方向分布假定与频率无关，其方向谱采用：(2)⋯㈣=PeOs~(O．-e,)其中77为波面高程，为断面沿水深积分的平均流速，h收稿日期：2014．04—17作者简介：徐文琦(1980一)，女，山东青岛人，中交天津港湾工程设计院有限公司工程师，主要从事港口与航道工程设计工作。中国水运第14卷其中，为标准化参数，为最大波向角，为最大偏O1转角度，该角度必须小于或等于90。，n为方

8、向分布参数，墨。。5取值范围在1～100之间，方向函数的集中度随n值的增大黼O嘲_oO5而减小。．01(2)消波层消波层的设置，消波层的宽度一般为波长的1—2倍。消图3观测点}}2实测值和模拟值的波面的对比图波系数按下面的公式计算：一日‘1N。，。其中a和r为给定的常数，为消波线的数量。对于20个网格厚度的消波层，通常取Q=7，r=0．7，本次计算在陆地边界前、波浪生长线后和封闭边界前