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航道开挖后波浪场变化规律的研究

郭科  
【摘要】: 大多港口天然水深较浅,需开挖港池及进港航道以达到使用的要求,由于波浪的折射作用,使得地形的突然变化对于波浪的传播产生很大影响。目前是中国港口工程建设的又一个高峰期,随着船舶的大型化,已有的航道和港池大都在加深、拓宽,新建港区大多需要开挖人工航道,且航道内外水深差越来越大。这种变化势将影响到航道附近水域的波浪场,而波浪场的改变对防波堤的设计波浪、港内泊稳,以及泥沙运移等现象都会产生巨大的影响。波浪在航道边坡发生折射,折射出航道的波能与航道外传播的波能相叠加,既可以导致迎浪侧波高显著增大,对防波堤的稳定性构成威胁;也可能导致波能集中传入港内,恶化港内的泊稳条件。 本文结合数学模型实验和物理模型实验结果,系统地分析了航道开挖后波浪传播变形的规律,航道两侧波高的分布特征。研究了波浪入射角、航道水深、航道宽度、航道边坡、海底坡度等因素对波浪传播的影响。提出了开挖航道后,波能聚集的范围,为航道附近水工建筑物的设计提供参考。探讨了波浪临界入射角在航道设计中的意义。 通过对航道开挖后波浪场变化规律的研究,针对大连港大窑湾港区一期工程岛堤设计,提出了两种降低堤前设计波高的工程措施,并成功地应用于工程实践中。既缩短了工期、又降低工程造价,取得了良好的社会和经济效益。


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