1、中华人民共和国行业标准波浪模型试验规程J/T 234-21 条文说明目次1 总则.69 2 术语703 波浪物理模型试验的基本规定.71 3.1 -般规定713.2 相似准则.723.3 波浪与水流模拟723.4试验设备和测量仪器. 73 3.5 试验数据采集和处理 74 4 整体物理模型试验.77 4.2 边界条件模拟.774.3 波浪传播与变形模型试验774 .4 港内水域平稳度模型试验.78 4.5 船行波模型试验785 斜坡式和直墙式建筑物断面物理模型试验.795.1 般规定795.2 斜坡式建筑物断面模型试验.79 5.3 宽肩台式抛石防波堤断面模型试验795.4 直墙式建筑物断面模
2、型试验.80 5.5 越浪量和波浪爬高试验806 桩基和墩柱建筑物及水下管线物理模型试验.81 6.1 一般规定816.2 桩基和墩柱建筑物模型试验.81 6.3 带梁板透空建筑物模型试验817 浮式建筑物物理模型试验.82 67 7.1 一般规定827.3 系泊船舶运动量、撞击力和系缆力模型试验828 波浪泥沙物理模型试验.838.1 一般规定838.2 沿岸输沙的波浪泥沙模型试验838.3 岸滩横剖面的波浪泥沙模型试验.83 8.4 建筑物附近底床局部冲刷模型试验.84 9 波浪数值模拟.86 9.1 一般规定869.2风浪数值模拟869.3 开敞水域波浪传播数值模拟.87 9.4 港内水
3、域波浪传播数值模拟.87 9.5 波浪力数值模拟.88 68 1总则1.0.2 本条中的建筑物系指海岸、近海、内陆水域中的海岸工程、港口工程、近海工程和取排水工程等承受波浪作用的建筑物及其相关设施。69 2术语本章术语的主要依据是全国科学技术名词审定委员会公布水利科技名词)(1997年)，国家现行标准港口工程基本术语标准(GB50186-93)、航道工程基本术语标准(JTJ/T 204-96)和。rj(利水电工程技术术语标准SL(26-92)，以及水运技术词典( 1984年)、中国水利百科全书(1991年)等，并按条文原义解释。70 3 波浪物理模型试验的基本规定3.1一般规定3. 1. 1
4、波浪物理模型试验和波浪数值模拟试验是解决波浪等动力因素及其对建筑物相互作用问题的重要于段，不同情况、不同要求选用不同方法。波浪数值模拟试验经过多年的发展，越来越多地应用于波浪及其与建筑物作用的模拟。它具有不受模型比尺的限制、省时和费用少的特点，常在工程规划、可行性研究和方案比较中采用。在外海波要素的确定以及波浪从深水到浅水的传播变形的研究，因涉及到较大范围多种因素的影响，只能采用数值模拟的方法。此外，对工程规模小，边界等条件较简单，数值模拟结果可以满足要求时，一般也采用数值模拟。当所研究的波浪问题较为复杂，其变化机理尚未有充分认识时，数值模拟的控制方程、边界条件等需作近似处理，波浪数值模拟就显
5、现出一定的局限性。特别是分析波浪对防波堤和较为复杂的建筑物的作用等问题时，建立数值模拟控制方程仍十分困难，在这种情况下，通常采用波浪物理模型试验方法。当研究波浪作用下的泥沙运动时，波浪物理模型试验仍是解决问题的可靠手段。近年来兴建的大型港口工程、核电站取水工程及跨海轮渡等工程中的波浪问题，同时进行了数值模拟和物理模型试验。在规划和可行性研究中采用数值模拟，对工程方案的进一步优化、确定和修改设计方案时，采用物理模型试验。3.1.5-3.1.7 试验成果报告是试验成果的具体体现之一，又是执行技术合同的重要组成部分，对工程项目的规划、设计和施工等71 起着重要的作用。因此，对试验成果报告的内容及编写
6、格式做出了规定。3.2相似准则3.2.1 波浪物理模型试验选用正态模型的规定，是为满足模型与原型的几何、运动、动力和边界等条件相似所要求的。3.2.2为保证模型试验成果的可靠性、减少试验模型的缩尺影响，设计模型时尽量采用较小的模型比尺。条文中对不同试验内容给出了模型比尺的限值。当选择的模型比尺过大时，模拟的原始人射波高和波周期过小，水的粘滞力和表面张力将起显著作用，不能满足重力相似准则，同时也会严重影响试验的测量精度，故对波浪模型试验中的原始人射波高和波周期给出了限值。3.2.4 波浪物理模型试验采用变态模型时，需注意下列问题:(1)在变态模型中，波浪的折射、绕射等变形相似难以同时满足，只能根
7、据试验所研究的问题及具体情况，择其主要相似条件进行模拟。当水下地形等深线较为平直、可忽略绕射影响时，按折射相似为主进行模拟;水深变化不大可忽略折射影响时，按绕射相似为主进行模拟。只要模型的变率不大，就可达到波浪绕射或折射的近似相似。在波浪作用下，毛里塔尼亚友谊港泊稳模型试验变率为2.0，泥沙冲淤模型试验变率为1.85，都取得良好的结果;(2)按变态模型设计制作的岸坡边界和斜坡式建筑物，其坡度比原型要陡，模型的反射系数比原型大，会影响试验成果。这时，要做到岸坡边界和斜坡式建筑物模型的反射系数与原型一致，通常采用将岸坡及斜坡式建筑物的模型设计成正态，或在试验水槽中测得正态建筑物模型情况下的反射系数
8、，再用加糙、增加模型的孔隙率和适当改变岸坡或斜坡的坡度等方法，使其反射系数与原型一致。3.3 波浪与水流模拟3.3.1 波浪与水流常是共存且相互作用，因此，试验中除模拟波72 琅外，有时还需模拟波浪和水流。3.3.2 波高分布相似性对试验结果有明显影响，故波高分布也要与原型相似。条文中的1%累积频率波高、有效波高与平均波高之比的允许偏差，是对波高分布相似的基本要求而规定的。国内外多采用线性叠加法模拟多向不规则波。大连理工大学的研究表明，一般的双叠加法所得波浪在空间上不均匀，且不符合各态历经性的要求。单叠加法基本上能满足空间均匀性和各态历经性的要求，而频率方向对应法所得波浪的空间均匀性好，故在多
9、向不规则波数值模拟和制作造波机的驱动信号时，建议采用频率方向对应法，也可采用单叠加法。工程设计中，一般认为波浪方向可分布在主波向两侧各900的范围内。但当波浪方向分布较窄或某些方向受到陆地等掩护时，宜恰当地选定波浪分布的范围。max和8nuno还需把无波能传来的方向排除。条文中频域分割数M和方向分割数1，是根据大连理工大学的研究结果。条文中频域，也可以采用不等量分割。3.4 试验设备和测量仪器3.4.1 执行本条时需注意下列问题:(1)对试验水槽或水池的建造质量需严格把关，使其不致影响造波质量;(2)在水槽或水池中进行波浪对建筑物作用的试验时，来自水槽或水池边界和建筑物模型的反射波传至造波机会
10、产生二次反射波，它与造波机产生的波叠加，必将改变试验所要求的波浪条件。因此，试验中要采取措施消除或减小二次反射波的影响。为消除和减小二次反射波的影响，对规则波可采用间断造波法，即当造波机的二次反射波将传至建筑物模型前就停止测试。对不规则波，通常把试验水槽隔成两条或兰条的窄水槽，用一侧或中间窄水槽做模型试验。并在水槽中相对于造波机的另一端设1: 10 - 1: 15的缓坡，以消减波能，减小二次反射波。显然，设置反73 射波吸收器或安装无反射造波机等当是最有效的方法。3.4.3作用于建筑物上的波浪力是动荷载，而波压力及总力传感器的率定，常是以静荷载为条件进行的。分析表明，只有当波浪传感器的自振频率
11、大于被测力的自振频率4-6倍时，所引起的误差才是可以忽略的。3.5 试验数据采集和处理3.5.1 (1)波浪模型试验中，为使测量仪器获得的模拟信号转化成能用计算机进行数字运算的形式，需对试验数据离散化，即对连续信号每隔一定的时间间隔.1t采样。.1t的选择对试验成果的分析影响甚大，以波高分析而言，.1t取值过大，获得的波高值和按连续信号变化过程获得的波高相差较大。又如作波谱分析时，.1t取值过大，谱分量将产生折叠，谱会显著失真。反之，.1t取值过小，将增加样本数和计算工作量。条文中规定的.1t取值，是参考了国内外现场波浪观测和室内波浪模型试验数据采集的经验而提出的。(2)试验中处理波浪数据时，
12、一般采用上跨零点法或下跨零点法分析波高和波周期。在分析不规则波波高、波周期时，为去除零线附近处的微小波动，需设一阔值。阑值的大小可按波高、波周期和仪器性能等具体情况设定。(3)在波浪模型试验数据处理前，对因设备、仪器的故障和外部条件的干扰等，使所测得的试验数据出现异常时，需用人工或计算机来检查数据是否存在过失误差、系统误差，并用经验的或理论的分析方法，剔除异常值。3.5.2 (1)在试验水池中测定多向不规则波方向谱的方法主要有两种。波高仪阵列法简单易行，但阵列占用一定的水域，测得的是此范围内的平均方向谱。而双向流速仪法可把流速仪和波高仪或底压仪布置在一条垂线上，但一般只测量3个波动过程，所给出
13、的方向谱的精度就有限。大连理工大学的研究表明，用波高仪阵列法需同步测量的波74 面一般不少于4个。波高仪间的最小间距需小于谱峰频率对应波长的0.3倍。研究还表明，在各种分析方向谱的方法中，采用贝叶斯法，能给出比较符合实际的结果。但该法计算工作量大，故也可用经过验证的其它方法，如最大似然法或最大恼法等。(2)表征多向不规则波的参数很多，本条中列出的各参数主要参考了国际水力学会议制定的海况参数表中关于多向波的更新意见(1997年)确定的。除有效波高、谱峰周期和平均波向外，还选用了。(f)表征方向分布宽度，因其不受具体的方向分布函数形式的影响，更具有代表性。(3)当多向不规则波遇建筑物反射时，在建筑
14、物前形成人、反射波共存场，波能的方向分布成双峰或多峰值。此时，需先把入、反射波分离后，才能分别确定入、反射波的平均波向和方向分布宽度，再确定建筑物对波浪的反射系数。因此，要在建筑物前同步测定5个或更多个波动量，才能保证分析结果的精度。3.5.4 (1)作用于建筑物上的波浪力数据采集时间间隔，由波浪及波浪力的性质而定，一般小于波要素数据采集的时间间隔。当波浪完全破碎、波浪力为冲击力，数据采集时间间隔要更小。采用滤波处理波浪力时，选定大于波浪冲击力的最高频率作为截止频率。对波浪冲击力还要避免把测力系统引起的波动误认为波浪力值。(2)波浪力数据采集的起始和终止时间，需和波要素数据采集的起始和终止时间
15、相对应。(3)用规则波做试验时，测得的波浪力不一定规则，尤其是破碎波情况下，波浪力的大、小值间有较大差距，且具有随机性。因此，对规则波破波冲击力除要求给出平均值外，尚需进行统计分析，给出其特征值。为此要增加测量次数。3.5.5 对不规则波试验，按两点法或二点法将入、反射波分离，得到人、反射波总能量，即可按本条的式(3.5.5-1)求得不规则波的反射系数。进一步求得入、反射波高。对规则波试验，在建筑物模型前的波腹点处设置波高仪，测得75 最大合成波高Hm减去元建筑物模型时模拟的原始人射波高町，得到反射波高HR进而按本条式(3.5.5-2)求得规则波的反射系数，但此法精度不高。对规则被也能用人、反
16、射波分离法，按式(3.5.5-1)求反射系数。3.5.7 波群分析的方法以及表征波群特性的参数均较多，经分析比较后采用大连理工大学提出的群高因子及日本合田良实提出的平均连长来表示波群参数。连长为波高大于某-规定值的连续波浪个数，平均连长为波列中若干个连长的平均值。76 4 整体物理模型试验4.2 边界条件模拟4.2.1 造波机与建筑物模型的间距，以及防波堤堤头与水池边界的问距是根据国内外波浪模型试验的经验，并考虑波浪得到充分平稳和波浪的折射、绕射和反射不受边界影响而规定的。平均波长系指平均波周期对应的波长。由于造波机性能等条件限制，多向造波机造出的波只在-定范围内满足要求，故进行多向不规则波试
17、验时，模型需放置在有效区内。4.2.3 当工程水域有波浪等动力因素实测资料时，在试验模型尤其是变态模型制作完成后正式试验前，需对试验模型中模拟的波浪相似性进行验证，当不满足相似要求时，需查找出原因，调整试验参数，达到相似后，方能进行正式试验。工程水域无实测资料时，需对模拟的波浪特征及其变化进行分析、比较和判断，确认为合理后，方能进行正式试验。4.3 波浪传播与变形模型试验4.3.3 原始人射波的测波点需放在水深较大、波形较平稳处。若模型较宽、沿横断面上波高不均匀时，多设测波点，取各点实测波高的平均值代表原始波高。为避免各波高仪传感器的相互干扰，故对测点间距作了限制。4.3.4本条所指的比波高为
18、测点波高和原始入射波高之比，对于不规则波，则为同一累积率的测点波高与原始入射波高之比。4.3.5 采用单向波合成法进行多向波模型试验，是在没有多向不规则波造波机设备，而又需进行多向不规则波的传播与变形等试77 验的情况下提出的一种替代办法。附录D指的是用单向不规则波进行多向波合成模型试验，若采用规则波，除划分不同波向外，每一波向还需划分不同频率进行试验，然后合成。4.4 港内水域平稳度模型试验4.4.3试验中采用规则波时，当波浪传至直墙式建筑物处，会产生反射波，人、反射波叠加后波面振幅在波腹处最大，波节处最小，故要求增设的测波点放在波腹处测最大波高。4.4.5 长周期波以及波群在港域内引起共振
19、时，船舶的泊稳条件将急剧恶化，试验中要注意观测，并研究避免产生共振的措施。4.5 船行波模型试验4.5.2 船行波属于重力波范畴的一种水面波动，故其模型按重力相似进行设计。天然水域中船行波波高一般较小，为了保证试验精度，其模型比尺不能取得太大。南京水利科学研究院在研究运河中船行波时取模型比尺为250为研究其比尺影响曾对特定船型进行了对比试验，认为比尺为15、25时所得结果基本一致，而比尺为50时结果偏小过多。美国海岸工程研究中心以及荷兰队油水工试验室等单位研究船行波对护岸建筑物作用试验的模型比尺取10- 25 0 研究船行波对护岸建筑物的作用时，如采用拖曳或自航船产生的船行波很小、试验存在困难
20、时，可采用造披机产生船行波。78 5 斜坡式和直墙式建筑物断面物理模型试验5.1一般规定5.1.5斜坡式建筑物护面块体包括护面人工块体及块石。波浪作用下斜坡式建筑物护面块体的失稳，通常是由于块体的单块质量不足而引起。对瘦长的杆件块体如扭工宇块，虽然块体单块质量较大，在波浪作用下也会因摇摆、相互碰撞而断裂，其单块质量减小、块体间失去咬合作用而失稳。因此，对重大工程项目采用较大的瘦长杆件护面块体时，在模拟单块护面块体质量的同时还需模拟块体的强度。块体的强度模拟，包括抗弯强度、抗压强度等的模拟，但导致块体断裂主要是抗弯强度，故以此作为模拟强度的控制指标。5.2 斜坡式建筑物断面模型试验5.2.1 波
21、浪对建筑物累计作用时间是根据我国沿海暴风浪或一个台风过程的持续时间定出的。5.2.4胸墙和直墙式建筑物底与下部结构间的摩擦系数与墙体抗滑力密切相关，故进行稳定性试验观测抗滑稳定性时，需检测其摩擦系数05.2.5测量斜坡面上的波压力主要是为建筑物结构设计提供波浪荷载，故需给出沿坡面各测点的最大压力分布。5.3 宽肩台式抛石防波堤断面模型试验5.3.2 宽肩台式抛石防波堤设计断面稳定性试验，需从高水位到79 低水位，又从低水位到高水位往复进行。每一水位情况下的波浪作用时间，以防波堤断面的变形不再发展为准。5.4 直墙式建筑物断面模型试验5.4.3 在分析直墙上的波压力和墙底上托力时，视试验要求给出
22、结果。为校核直墙的稳定性时，给出水平力最大时同步压力以及建筑物滑动稳定安全系数最小时的同步压力分布;当墙身结构设计需要时，给出各点最大压力分布。5.5 越浪量和波浪爬高试验5.5.2研究结果表明，单个波的单宽最大越浪水量(旷1m)对建筑物结构的安全至关重要，有条件时，需进行单个波的越浪水量的测量。5.5.3在没有不规则波造波设备而又需要做越浪量试验的情况下，可按本条的替代方法用规则波做越浪量试验。此时，破高的分级数需适当多一些，波高概率分布应符合现行行业标准海港水文规范(JTJ213)的规定。5.5.5 风对建筑物的越浪量和波浪爬高影响较大，故对越浪量及波浪爬高试验常要求加风。80 6 桩基和
23、墩柱建筑物及水下管线物理模型试验6.1一般规定6. 1. 1 采用轻质、刚劲的材料制作测力模型，可提高其自振频率和测力精度。在某些海区，因海生物附着严重，导致对桩和管线的波力增大，此时需模拟桩和管线的糙率。6.1.2 在波浪作用下，桩、墩模型与破高仪、水槽或水池壁的距离较小时，彼此会发生干扰，影响试验结果的正确性。对于圆形桩，不受邻桩影响的最小中心距与桩径之比，海港水文规范(JTJ 213)规定为大于和等于4，前苏联规范CHIDIIl-57-75规定为大于和等于2.5;大连理工大学等单位的试验结果为大于和等于4，且有随KC数和桩数增加而增大的趋势。非圆形断面的干扰还要大些。条文中给出的是对净距
24、的要求。有流的影响时，本条所规定的间距还要适当放大。6.2 桩基和墩柱建筑物模型试验6.2.3 测量桩基、墩柱式建筑物上波浪力时，为了分析波浪力，需在水槽或水池中模型同一断面处测定波面。6.3 带梁板透空建筑物模型试验6.3.2设计带梁板透空建筑物时，遇到的主要问题是确定波浪对梁板的上托力，为了使梁板和波面之间空腔中的压缩空气有个出路以减小上托力，常在面板上开设泄压孔，试验中要予以模拟。但如直接按几何比尺模拟，每个孔的尺度可能很小，其泄压效果难与原型相似，需根据具体情况加以处理。81 7 浮式建筑物物理模型试验7.1一般规定7. 1. 1 浮式建筑物包括船模。进行浮式建筑物和船模的质量及重心位
25、置模拟时，通常用调整压载的质量和位置来达到要求。7.1.3低频率长周期波对浮式建筑物的运动、锚链力、系缆力和撞击力等影响极大，故有特殊要求时，要考虑波群及二阶长波的作用。7. 1. 4 本条规定是对接触式测量仪器而言，如采用非接触式测量仪器，则不受此限。7.3 系泊船舶运动量、撞击力和系缆力模型试验7.3.4-7.3.5 式(7.3.4)和式(7.3.5)是英国Wilson通过尼龙、钢和棕缆绳拉伸试验获得的。在元缆绳实测资料时，通常用该式模拟缆绳的弹性相似。7.3.6 系泊船舶的运动量、撞击力和系缆力，随时间的变化其变动性极大。试验中需根据变动性的强、弱来确定测量波数、相应时段内的波浪力峰值个
26、数和试验次数。变动性较强时，还需适当增加试验次数。测量系泊船舶等浮体的运动量时，由于测量仪器及布置等原因，测得的是各运动量搞合的结果时，需根据测量仪器的性能和布置情况进行修正。82 8 波浪泥沙物理模型试验8.1一般规定8. 1.2 波浪泥沙模型试验中，从波浪运动相似而言，要求采用正态模型。但因场地限制及模型沙选择上的困难，需将试验模型制作成变态。为使波浪运动近似相似，变率需尽可能小。8.1.6 为消除波浪泥沙模型试验中偶然性及人为因素的影响，保证试验成果的可靠性，每次试验需至少进行两次。8.2 沿岸输沙的波浪泥沙模型试验8.2.2 天然情况下的波浪是不规则的，因而在波浪泥沙模型试验中宜采用不
27、规则波。但影响波浪沿岸输沙模型试验的因素较多而且复杂，目前一般采用规则波，即取不规则波的代表波进行波浪泥沙模型试验。8.3 岸滩横剖面的波浪泥沙模型试验8.3.2本条的相似比尺是对变态模型而言的。如各式中.(=.h= ，即为正态模型相似比尺。8.3.4 岸滩横剖面的波浪泥沙模型试验需连续运行，故要求在造破机二次反射较小的水槽内进行，使得波浪性质与原型相似，从而保证试验结果的可靠性。8.3.6 在波浪作用下，岸滩横剖面呈现两种变化。当水面相对平静、波浪相对较小时，形成滩肩较宽的常浪剖面;大风浪期，水位也相应较高，形成以沙坝为特征的暴风剖面。一年中不同季节的波浪条件变化时，岸滩剖面就在上述两种形式
28、之间变化。因此，83 需根据试验目的和要求分别进行这两种岸滩横剖面变化的稳定试验，或它们的交替演变过程。8.4 建筑物附近底床局部冲刷模型试验8.4.2规则波的情况下，任何相邻腹点间的冲刷剖面是相同的。而在不规则波的情况下，冲刷谷和堆积峰虽大致发生在与平均波周期相应的节点和腹点的位置上，但各冲刷谷的最大深度和各堆积峰的最大高度随距直立堤距离的增加而很快减小。故宜采用不规则波进行建筑物附近沙床局部冲刷的试验。已有的试验结果表明，若以有效波高作为规则波试验中的代表波高，得出的最终冲刷深度将稍偏大。8.4.3 直立堤前局部冲刷的模型试验表明，在立波作用下，堤前沙底的冲刷形态有两类:一类是沙底在立波的
29、节点处冲刷;另一类是沙底在立波节点与腹点的中部冲刷。研究表明，式(8.4.3)中的无因次参数(Ub-uo)1叭，能用于判别这两类不同的冲刷形态，当该参数值较大时，泥沙运动将以悬移质为主，相应于泥沙颗粒较细的情况;反之，泥沙运动将以推移质为主，相应于泥沙颗粒较粗的情况。因此，为满足泥沙运动和冲刷形态的相似，要保持该参数的模型值与原型值相等，或至少在同一数量级内。国内有关斜坡堤前沙底冲刷和圆柱式建筑物周围的沙底冲刷的试验研究中，也采用了与上述相同或基本相同的无因次参数来判别冲刷形态。因此，式(8.4.3)基本上适用于斜坡式、直墙式和墩柱等建筑物，以及未破碎和破碎波等波态。8.4.4对于大多数情况，
30、浅水波底部水质点轨道运动速度比泥沙起动流速大得多，式(8.4.3)可简化时，则有:A= u. = 112 其中的儿和A飞分别为s和Ub的模型比尺。当泥沙的中值粒径句O.lmm时，适用Stokes泥沙颗粒沉速公式。当模型沙与原型沙的重度相同时，则有:84 s反dA川=.1 3 , -50 因此，.11 = .1 1/4 U皿而当O.lmm:二d50 2.5mm时，. cx: d50 .1., = .1 m 因此，Ad50=A I/2 85 9 波浪数值模拟9.1一般规定9. 1.1 各种波浪数值模型均有一定的适用范围。当计算水域可划分为具有不同特点、适用于不同数值模型的几个区域时，在各区域内选用
31、各自适合的数值模型，使获得更为合理的计算结果。多种数值模型嵌套使用时，需注意数值模型在各区域边界处的协调09.1.2工程区水域内的波浪状况要受邻近水域波浪和周围边界的影响，波浪数值模拟中确定计算水域时需考虑这些影响，避免因边界模拟不当而给计算结果带来误差。9.1.3波浪数值模拟的边界有开边界、部分和全反射边界、全透射边界等。不同的数值模型具有不同的边界处理方法，只有给出合适的条件才能获得较好的结果。9.1.6条文中的试验资料系指已被验证过的波浪物理模型试验成果，或被验证过的、公认的波浪数值模拟成果资料。9.2 凤浪数值模拟9.2.1 风浪数值模拟通常用于计算近岸波浪数值模拟起算水深以外水域的波
32、要素，以及计算封闭、半封闭的港湾、河口、水库等局部水域内生成的风浪。9.2.3源函数项的计算中，风浪成长阶段，需计人波与波相互作用项或波与水流相互作用项。较规则的气压场主要指热带气旋等气压分布近似呈圆形的气压场。国内外常采用的圆形气压场模型有藤田、高桥、Myers等人的气压模型。86 9.3 开敞水域波浪传播数值模拟9.3.2 缓坡方程是基于缓坡和小振幅披假定基础上建立的。Booij的研究表明，当水下地形的底坡坡度缓于1:3时，采用缓坡方程计算结果和三维势流方程计算结果符合良好。缓坡方程及其数值解法仍在不断的改进，以使其能考虑非线性影响和用于范围较大的计算水域。经典的Boussinesq方程仅
33、适用于水深较浅的波浪传播计算，为使该方程能用于较大水深，近年已提出了多种改进的Boussinesq型方程。Boussinesq型方程大多不作缓坡假定，计及了非线性影响，适合水下地形底坡较陡的波浪传播计算。抛物型缓坡方程是在椭圆型缓坡方程基础上，忽略与波浪传播相反方向的反射波，并假定传播过程中波向变化不大而获得的。与椭圆型缓坡方程和Boussinesq型方程相比较，其计算效率高，适合于大范围开敞水域的波浪传播计算。根据Kirby的研究，考虑波浪的非线性影响，波浪传播可允许在土45。范围内变化。9.3.3 工程应用中，常以一个控制点的波要素代表一段建筑物或-个工程区域的设计波要素。为消除数字噪音等
34、偶然性对计算结果的影响，控制点的波要素以该控制点计算值及其附近点计算值综合确定。9.4 港内水域波浪传播数值模拟9.4.3 Helmholtz方程是等水深条件下缓坡方程的一种简化形式，适用于水深变化不大、波浪折射作用不明显的港内波浪计算。9.4.5计算大型港域内波要素时，如局部风成波影响显著，需计及风成波的影响。9.4.6 波浪在有航道的水域内传播，其传播方向与航道的轴线方向斜交时，航道对波浪的折射及绕射均有影响，与航道轴线方向交角较小时，其影响尤为显著。因此，只有用同时反映波浪折射及绕射的数学模型才能正确模拟有航道时的波浪场。87 9.5 波浪力数值模拟9.5.2 大尺度结构物所受的披浪力以惯性力为主，故可采用势流方程求解。9.5.3此条适用于可用势流方程求解波浪力的情况。波浪作用下结构物发生振动并兴起波浪时，其波浪力的计算，需考虑入射波、绕射披和辐射波的共同作用，并分析波浪对结构物的振动，特别是共振的影响。9.5.5 和物理模型试验相类似，对数值波浪水槽或水池进行验证时，需注意水槽或水池边壁的反射。若反射影响较大，要采取措施减小反射，或在反射波到达结构物前停止计算。88 统-号:15114. 0578 i二价:25.00元
