林 蔚,林 鵬,陳池威,李大鴻,陳德鋼,楊升耀,歐陽榮桓,阮天野,楊輝斌,林炤圭

(1.福州大學(xué) 海洋學(xué)院,福建 福州350108;2.臺灣海洋大學(xué) 河海工程系,臺灣 基隆20224)

港灣建設(shè)目的是為了提供一個靜穩(wěn)水域讓船舶能安全地進出港、裝卸貨物與上下人員。但為了提供較多的碼頭空間給船舶使用,港內(nèi)往往采用直立式碼頭岸壁。由于傳統(tǒng)直立式沉箱為不透水岸壁,容易反射波浪,而造成港內(nèi)水面的動蕩。因此,近年來港灣建設(shè)?？紤]采用多孔隙的直立消波岸壁來削減入侵港內(nèi)的波動能量,以改善港灣的泊穩(wěn)條件。

自從Jarlan[1]提出開孔式沉箱的設(shè)想后,國內(nèi)外許多學(xué)者針對開孔沉箱的消波特性做了廣泛的研究和理論分析。Tanimoto和Yoshimoto[2]研究影響開孔沉箱反射率的主要因素,并做了相應(yīng)的理論分析。結(jié)果表明對于部分開孔岸壁沉箱,當相對消波室寬度為0.15～0.20和狹縫深度與水深比值為0.83～0.33時,反射系數(shù)達到最小值。陳雪峰等[3]通過實驗驗證得到開孔沉箱前的反射系數(shù)及開孔沉箱所受總水平波浪力的經(jīng)驗計算公式。Lee和Shin等[4]提出了新式狹縫沉箱,靠海側(cè)岸壁的上部做規(guī)則狹縫開孔,針對孔洞的寬度及數(shù)量調(diào)整不同的孔隙率、單消波室與雙消波室、消波室的寬度等進行一系列評估。該研究指出,雙消波室的消能效果優(yōu)于單消波室;在雙消波室的情況下,一級消波室與二級消波室的寬度一樣的時候消波效果最佳;而當一級消波室開孔率為40%,二級消波室開孔率為20%時,呈現(xiàn)最好的消波性能。

對于削減長波部分,Hiraishi等[5]利用數(shù)值模擬探討自然及人工沙灘對長波的消波效果,表明自然沙灘在周期T=30 s時反射率可降低到0.3;Kee等[6]發(fā)現(xiàn)內(nèi)部設(shè)置多孔板的沉箱,如果適當調(diào)整消波室垂直前墻的孔隙度、傾斜角、沒水深度和腔長,可以減少長波的反射波振幅;然而Hiraishi[7]利用水工模型試驗及數(shù)值模擬的方式提出消能結(jié)構(gòu)物多孔隙介質(zhì)的厚度至少需要達到40 m,才能有效地消減長波的波能。

在直立式開孔沉箱的基礎(chǔ)上,邱永芳等[8]提出削減波能的方式可以從提高水力阻尼角度來思考,即利用港灣結(jié)構(gòu)型式與所形成的水理運動特性形成阻尼或損耗,例如減少碎波水體的回溯造波。該研究進行了以內(nèi)建斜坡開孔式結(jié)構(gòu)物作為長波抗浪型碼頭的模型試驗和數(shù)模,并獲得很好的結(jié)果,也證實改變?nèi)肭值蕉嗫紫督Y(jié)構(gòu)體內(nèi)的水體回流的方向,可以有效地降低因波浪打入消波室后直接回流造成二次造波的影響,由此減少反射波的產(chǎn)生,進而減少水面的動蕩。

綜上所述,無論在水工模型試驗還是在數(shù)值模擬方面,文獻大多集中在開孔結(jié)構(gòu)物的開孔率、開孔形狀等因素對消波效果影響的探討,而忽略了波浪進入孔隙后的水流運動現(xiàn)象。尤其對于開孔沉箱在長波作用下的消波性能,則除了邱永芳等[8]外一直未見其他文獻報道較有效的消波方式。

在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上,本文提出了一種新型的消能結(jié)構(gòu)物,如圖1所示。此一折葉板開孔式沉箱結(jié)構(gòu)物(以下簡稱折葉板結(jié)構(gòu)物)結(jié)合開孔沉箱與活動折葉板在沉箱迎浪面岸壁上方形開孔的內(nèi)側(cè)加裝折葉板,并設(shè)置第二消波室,下側(cè)則保留泄水孔。堤前的反射波由2部分組成:1)前側(cè)岸壁的反射;2)從消波室回流的二次造波。本研究針對第二部分做相應(yīng)的研究。

圖1 折葉板開孔式沉箱結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of the flap plate type perforated caisson

設(shè)計的構(gòu)想是利用波浪與折葉板的互動關(guān)系導(dǎo)引回流水流。當波峰作用時,如圖2a所示,波力可以推開折葉板進入到消波室,發(fā)生振蕩從而消減波浪能量;而當波谷作用,如圖2b所示,堤內(nèi)水體要排出時,由于向外水流及內(nèi)外水壓差的作用促使折葉板關(guān)閉阻擋水流由原來高度流出,并迫使水流向下由波動力較小的泄水孔流出。此種方式可以阻止水體直接回流造波的可能,減少二次反射波的發(fā)生。

圖2 折葉板沉箱的消波構(gòu)想圖Fig.2 Conception of the wave dissipation mechanism of the flap plate type caisson

1 實驗設(shè)計與分析方法

1.1 實驗設(shè)計

本研究基于水工模型實驗,通過對不同波高與周期的規(guī)則波作用的基礎(chǔ)實驗研究,得到波高儀的實測時間序列數(shù)據(jù),推算出此結(jié)構(gòu)物前波浪的相對反射系數(shù)KR。本研究內(nèi)容屬于初期可行性評估的階段,旨在找到新型式沉箱對不同周期與波高條件下的影響規(guī)律,以評估此種結(jié)構(gòu)物應(yīng)用于碼頭及防波堤的設(shè)計與規(guī)劃的可能性,并深入了解可能影響的參數(shù),為后續(xù)的深入研究打基礎(chǔ),期許未來對港灣工程實務(wù)能有所幫助。此結(jié)構(gòu)物關(guān)鍵在于折葉板能否在適當時間恰當開合,所以折葉板的配重會影響到開合程度,因此折葉板重量也列入評估項目,將通過監(jiān)控觀察具體現(xiàn)象,本階段先以輕質(zhì)混凝土版的重量作為依據(jù)。

1.1.1 實驗設(shè)備與儀器

本次實驗在臺灣海洋大學(xué)河海工程系的斷面水槽進行。通過不同周期與波高條件下進行規(guī)則波水工實驗,探討結(jié)構(gòu)物的消波功能。相關(guān)實驗設(shè)備和儀器、模型尺寸與配置及實驗條件說明如下:

1)斷面造波設(shè)備

斷面水槽總長28 m、寬0.8 m、高0.8 m(有效造波長度為25.65 m),為混凝土基座加上不銹鋼鐵板底床,水槽兩邊鑲嵌透明強化玻璃以便觀察造波過程。造波機為英國愛丁堡設(shè)計公司所制,屬于活塞式造波機,可造規(guī)則波與不規(guī)則波。通過控制箱面板輸入不同的周期、波高等,經(jīng)由控制盒傳送訊號以驅(qū)動造波機造波。

2)波高量測設(shè)備及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

波高量測設(shè)備采用日本Union Engineering株式會社電容式波高儀,其測定范圍為±0.15 m。水位變化由波高儀測得后,經(jīng)波高增幅器擴大訊號,傳輸至類比-數(shù)位訊號轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

3)監(jiān)控裝置

試驗監(jiān)控裝置采用4臺KGuardSecurity攝影機及一臺顯示器,可通過監(jiān)視器來記錄實驗全過程并觀察折葉板的開合情況。

1.1.2 模型設(shè)計

根據(jù)Froude相似律定義[9],綜合考慮最大實驗造波水深h=0.5 m及一般商港水深范圍(15～18 m),選定模型縮尺為λ=136,即長度縮尺為136,時間縮尺為16。

模型沉箱由厚度為0.01 m的亞克力玻璃板制作,長0.79 m,高0.50 m及寬0.77 m。沉箱外側(cè)岸壁做方形開孔處理,孔洞尺寸為30 mm×130 mm,水平有4排,每排開設(shè)9個孔洞?？紤]到深水處波浪波動較小,最下方保留一層泄水孔,如圖3所示。在孔洞上端添加35 mm×130 mm折葉板,每排設(shè)有8片,共32片。折葉板的配重36 g是先考慮以輕質(zhì)混凝土配合點焊鋼絲網(wǎng)進行加勁處理,以便評估其受波力作用的反應(yīng)情形。

圖3 直立折葉板開孔式沉箱模型尺寸示意圖Fig.3 Dimensions of the model of the flap plate type perforated vertical caisson

1.1.3 實驗配置

本實驗采用Goda兩點法[10]進行堤前反射率量測。實驗布置如圖4所示,以造波板為起點,6.5 m處設(shè)置第一根波高儀量測入射波,其余6根波高儀則依Goda[11]的建議分別在13.86,14.56,15.26,17.86,18.56與19.26 m處設(shè)置。實驗?zāi)Ｐ蛿[放在23.12 m處,模型以磚塊墊高11 cm,入水部分深39 cm。

圖4 實驗整體布置圖(cm)Fig.4 Overall layout of the experiment(unit:cm)

為了解造波過程中折葉板的運動情形與結(jié)構(gòu)物內(nèi)外的波浪變化,本實驗一共使用4臺攝影機來監(jiān)控,如圖5所示。一號機(CH1)與三號機(CH3)分別設(shè)在結(jié)構(gòu)物左右,從兩側(cè)拍攝結(jié)構(gòu)物前面折葉板開口、波浪越波的情況。二號機(CH2)放在結(jié)構(gòu)物上端從上往下拍攝,四號機(CH4)放在結(jié)構(gòu)物的前面,拍攝結(jié)構(gòu)物與結(jié)構(gòu)物前面波浪的變化。通過監(jiān)控器記錄實驗全過程,并用于實驗數(shù)據(jù)分析的檢驗工具。

圖5 實驗過程監(jiān)視器Fig.5 Monitors for the experimental process

1.1.4 實驗條件

實驗入射波采用規(guī)則波,為了模擬正常氣候條件下及非常態(tài)氣候條件如臺風(fēng)波浪,實驗波高選擇H=3,6,9和12 cm,相當于現(xiàn)場波高為1.08,2.16,3.24和4.32 m。實驗周期選擇T=0.8～3.0 s,相當于模擬現(xiàn)場4.8～18.0 s。波高尖銳度范圍為0.002～0.096。造波的周期涵蓋了夏季季風(fēng)波浪、冬季季風(fēng)波浪及臺風(fēng)波浪的范圍。實驗造波條件以不發(fā)生碎波為原則,一共有62組,每組實驗重復(fù)至少3次,每次造波約90 s。

1.2 分析方法

本實驗最后是以第5、第6及第7支波高儀的波形紀錄進行Goda兩點法[11]的反射率分析,詳細處理過程說明如下。

圖6 T=1.4 s,H=0.03 m波高儀測量原始時間序列圖Fig.6 Wave profiles measured with wave-height gauge at T=1.4 s and H=0.03 m

將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所獲波浪原始數(shù)據(jù),經(jīng)過初步歸零整理后,繪制原始時間序列的波形圖,如圖6所示,并由圖中判斷所獲數(shù)據(jù)的正確性(例如由于電壓不穩(wěn)定、或波高變化超過了波高儀電壓波動的范圍導(dǎo)致所繪制圖形出現(xiàn)明顯錯誤時應(yīng)去除)。由于造波機初始造波時前幾個波有碎波及不穩(wěn)定現(xiàn)象,所以擷取入射波時去除個別前導(dǎo)波以確定正確的入射波波高。

由于波浪進出結(jié)構(gòu)物后會發(fā)生相位改變,可能會使波高儀恰好測量到波浪節(jié)點部分,導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)不準確。因此,實驗數(shù)據(jù)分析采用3支波高儀的數(shù)據(jù),將不合理或不穩(wěn)定波浪數(shù)據(jù)剔除后再進行分析。由于第2、第3及第4支波高儀附近水面明顯地呈現(xiàn)三維震蕩效應(yīng),不利于數(shù)據(jù)分析,故采用第5、第6及第7支波高儀數(shù)據(jù),在3支波高儀的入射加反射之波段內(nèi),在2個零上切點間擷取波形,共擷取10個波作為分析波段,進行發(fā)射率分析。

為了獲得正確的入射加反射波段,先通過分散關(guān)系式σ2=gk tanh kh求得波速。其中,σ=2π/T為角頻率;k=2π/L為波數(shù);T為波浪周期;L為波長;h為水深;g為重力加速度。以此波速來計算波浪經(jīng)過各波高儀及結(jié)構(gòu)物所需的時間,再以波浪從造波機傳遞至結(jié)構(gòu)物再從結(jié)構(gòu)物傳遞至波高儀的時間點開始擷取波段,而后以波浪從波高儀傳遞至造波機并反射到波高儀的時間點(即為二次反射的時間點)停止擷取波段。兩次求得之時間點中間則為入射波加反射波之波段,最后再用3支波高儀兩兩間的入射波及入射加反射波段數(shù)據(jù)求取反射率。

2 實驗結(jié)果與分析

結(jié)構(gòu)物的消能效果常以堤前反射率進行比較,本節(jié)首先進行折葉板結(jié)構(gòu)物的反射率個別分析,其后分別與Lee和Shin[4]狹縫型沉箱及Hiraishi[7]實驗進行對比及探討,具體分析如下。

2.1 個別分析

圖7所示為折葉板結(jié)構(gòu)物的實驗反射率圖,由上而下依序為波高3,6,9及12 cm的反射率結(jié)果。橫軸表示實驗周期(T),縱軸表示反射率(KR)。各圖中除了顯示3次重復(fù)實驗中所有合理的反射率數(shù)據(jù)外,也繪制由這些數(shù)據(jù)點回歸所得的三次反射率曲線。為了比較回歸曲線的擬合程度,波高3和6 cm的圖里增加了二次反射率曲線,如圖7a和圖7c所示。

圖7 折葉板的反射率Fig.7 Reflection coefficient of the flap plates

1)波高3 cm

2)波高6 cm

式(1)～(4)中,S為最小平方誤差。二次及三次回歸曲線幾乎重合,且總誤差平方和相當接近,說明二次曲線已足以表示反射率的變化。由于造波機的性能限制,制造短周期大波高會出現(xiàn)波形不穩(wěn)定現(xiàn)象而產(chǎn)生碎波,或者長周期的波高因為能量消散的緣故而無法太高,故波高9和12 cm實驗資料較少。本文僅列入?yún)⒖肌?/p>

由圖7可知,本消能結(jié)構(gòu)物在試驗的條件中,KR均在0.6以下,其中1.0～2.8 s間都在0.4以下,而1.3～2.5 s間都在0.2以下。因為周期涵蓋了一般季風(fēng)風(fēng)波及臺風(fēng)波浪,顯示本結(jié)構(gòu)物的消波效果相當好。波高3和6 cm的反射率圖趨勢相近。最佳的消波周期為1.2～2.7 s,相當于實際周期7.2～16.2 s(冬季風(fēng)風(fēng)浪及臺風(fēng)波浪),KR均在0.3以下。而即便是周期大于2.7 s的長周期部分,KR也都在0.6以下,有別于一般消能式結(jié)構(gòu)物的0.9以上。這個結(jié)果顯示本結(jié)構(gòu)物對長周期波的消波性能相當?shù)睾?。波高?和12 cm時的反射率圖也呈現(xiàn)出很好的消波效果,在實驗周期內(nèi),反射率大致為0.1～0.4。

結(jié)合實驗錄像及數(shù)據(jù)分析,我們發(fā)現(xiàn)由于折葉板的配重較大,短周期波浪的波力不足以將折葉板推開太多,以致大比例的波能直接反射,未來如能減少折葉板重量將有助于改善對短周期的消波能力。但折葉板重量太小則有可能使得波谷作用時折葉板不容易闔上而消減了阻水及導(dǎo)水的作用。

Huang等[12]整理的資料指出:對于一個開孔墻的孔隙效應(yīng)參數(shù)G值,Jarlan型結(jié)構(gòu)物反射系數(shù)在下列關(guān)系下為最低值:

式中,B為消波室的縱深。由于實務(wù)上僅考慮消波室的最短寬度,因此只有基本共振模態(tài)(n=0)會用于Jarlan型結(jié)構(gòu)物的設(shè)計上。目前的實驗數(shù)據(jù)顯示,折葉板結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)最低反射率所對應(yīng)的B/L比值在0.058左右,比Huang等[12]總結(jié)所得出的比值小很多,可能是配置折葉板改變了消波室內(nèi)水體運動形式,也可能有2個消波室不同深度的影響。

2.2 比較與討論

為了了解本新型結(jié)構(gòu)物的適切性,本節(jié)分別與Lee和Shin[5]的狹縫型沉箱及Hiraishi[7]的實驗相比較。

2.2.1 與Lee和Shin等狹縫型沉箱的比較

Lee和Shin等[4]的實驗?zāi)Ｐ腿鐖D8所示,實驗水深50 cm,實驗波高為2和4 cm,周期為0.8～2.4 s。圖9為Lee和Shin等[4]的模型在Hs=4 cm(N=3、不同孔隙率)與本實驗?zāi)Ｐ驮贖s=3 cm的反射系數(shù)比較。由圖9可知,在本研究的實驗周期范圍內(nèi),在B/L≤0.1時(屬于較長周期波動,約為T＞1.1 s),新型結(jié)構(gòu)物有較佳的消能效果;T＜1.1 s的短周期部分,則以Lee和Shin等的狹縫型結(jié)構(gòu)物表現(xiàn)較好。因此,基于港內(nèi)的動以長周期波的威脅較大,折葉板結(jié)構(gòu)物的整體表現(xiàn)優(yōu)于Lee和Shin等[4]的狹縫型結(jié)構(gòu)物。

2.2.2 與Hiraishi等[7]的長周期消能結(jié)構(gòu)物的比較

Hiraishi[7]討論了設(shè)置在結(jié)構(gòu)物后的多孔隙介質(zhì)層的長度、碎石的直徑對消波效果的影響。其實驗配置如圖10a所示,模型比尺為1/40～1/20,實驗周期為2～6 s,實驗波高為2～4 cm,多孔隙介質(zhì)層長度設(shè)有100和200 cm。圖10b為多孔隙層長度與反射率系數(shù)的變化,反射系數(shù)隨滲透層長度的增加而減小。無滲透層時,孤立波的反射系數(shù)幾乎為1.0。當透水層長200 cm時,孤立波的反射系數(shù)為0.8左右,而規(guī)則波T=6 s的反射系數(shù)在0.5左右,但此時多孔隙層在現(xiàn)場長度相當于40～80 m,工程實用性不大。

圖8 Lee和Shin等狹縫型沉箱配置圖[4](cm)Fig.8 Setting-up of the slot type caisson proposed by reference[4](cm)

圖9 文獻[4]的反射率比較圖(N=3,H s=4 cm、不同孔隙率)Fig.9 Comparison of between the caissons proposed in the present paper and reference[4]

圖10 Hiraishi的長周期消能設(shè)施研究[4](cm)Fig.10 Long period energy dissipation facility studied by Hiraishi[4](cm)

Hiraishi[7]實驗?zāi)M現(xiàn)場周期9～40 s,其反射率大致處于0.4～0.9,與新型結(jié)構(gòu)物的消波效果差距較大。本結(jié)構(gòu)物在實際周期8.4～15 s中,反射率低于0.3,而大于15 s的反射率也都在0.6以下。由于造波機的能力有限,最大周期僅能仿真到18 s。但是經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn),如圖11所示,以線性波理論的動水壓力公式為參考,假如沉箱開孔頂端在平均水面處,而底端在水下0.03 m處,則折葉板式的最大內(nèi)外動水壓差發(fā)生在外側(cè)是波峰時而內(nèi)側(cè)是平均水位時,最小動水壓差則發(fā)生在外側(cè)是波峰時而內(nèi)側(cè)是波谷時。最大動壓差呈定值形式是因為線性波理論中假設(shè)平均水面以上的動水壓力以p D=ρgη計算,式中:ρ為海水密度;g為重力加速度;η為水面波形。因為此波峰處的動水壓力相同。最小壓力差則隨著造波周期的增長而降低,但仍然屬于正向壓力。由圖顯示,只要外側(cè)是波峰時,就有一個正向力推開折葉板,而且不論周期大小。本實驗僅為一簡單的示范,尚未考慮堤前波浪因反射而形成波壓力較大的重復(fù)波或部分重復(fù)波,其他水深也尚未考慮。所以在某一個時間點,總作用力會克服折葉板的重量而將板子掀開,因此在長周期下也可以推開折葉板,甚至?xí)榷讨芷诘南ㄐЧ鼮槊黠@。新型結(jié)構(gòu)物的消波能力優(yōu)于Hiraishi[7]的實驗?zāi)Ｐ?消波室的縱深明顯縮短而更實用。

圖11 折葉板式的內(nèi)外側(cè)水壓力差Fig.11 The internal and external water pressure difference of the flap plates

2.3 工程實用討論

一個新型消能結(jié)構(gòu)物的提出,除了要在理論上證明其消波功能外,也需要從工程實務(wù)方面進行探討,以提高工程可行性。本節(jié)以開孔式消能碼頭為討論重點,提出工程應(yīng)用上的可能型式。

一般水深5 m以下如漁港或游艇港的近岸灣澳,建議以預(yù)制塊的方式施作,如圖12所示。以混凝土框架(壁厚與尺寸可依實際需求調(diào)整),在前壁內(nèi)側(cè)裝設(shè)折葉板。造型簡單、且施工方便。尺寸可依施工的能力與技術(shù)與吊放作業(yè)流程適當選擇。

一般國內(nèi)商港或天然灣澳的水深大約在5～10 m,既不是淺水區(qū)也不是深水區(qū),使用沉箱結(jié)構(gòu)或預(yù)鑄型塊都有其施工上的問題。此種狀況建議以復(fù)合型結(jié)構(gòu)物來施作,如圖13所示,例如以混凝土方塊堤作為結(jié)構(gòu)本體,而在平均水面附近以預(yù)制塊施作。可確保結(jié)構(gòu)體的強度,亦可提供相當?shù)南芰Α?/p>

圖12 淺水域的新型結(jié)構(gòu)物示意圖Fig.12 A sketch map of the new structure used in the shallow waters

圖13 中間水深的復(fù)合型結(jié)構(gòu)物Fig.13 A compound structure used in the area with intermediate water depth

而就國際商港而言,由于水深較深,可以用沉箱結(jié)構(gòu)型式施作。沉箱本體和折葉板可在預(yù)制場完成預(yù)制,但折葉板以及碼頭頂蓋以現(xiàn)場施作方式進行。

有關(guān)活動折葉板的連結(jié)部分,是本新型結(jié)構(gòu)物應(yīng)用上的關(guān)鍵。此部分可用天然橡膠材料作加勁處理,制作彈性鏈接材;或以高耐磨性與耐腐蝕性材料當作支撐材料。雖然此連結(jié)部分時刻不間斷地受到波浪的推力作用,連結(jié)部分可能會有磨損或者是材質(zhì)老化的問題,但由于波動的周期大多在1 s以上,應(yīng)不致產(chǎn)生高頻的材料疲乏問題。如何選取適當材料與鏈接器的設(shè)計,將是今后的研究重點。

3 結(jié) 論

本研究利用水工模型試驗的方式評估一種新型多孔隙結(jié)構(gòu)物的消能效果,實驗結(jié)果表明增加堤體內(nèi)的導(dǎo)流排水功能,及減低波動回溯造波,可以明顯地改善結(jié)構(gòu)物的消波效果,尤其是長周期波的部分。應(yīng)用于港灣實務(wù)時,將有利于降低季風(fēng)波浪及長波所引起的港灣震蕩。由上述分析可得如下結(jié)論:

1)本研究具體提出一新型結(jié)構(gòu)物的構(gòu)想,在開孔式消能結(jié)構(gòu)物的前壁開孔內(nèi)側(cè)裝設(shè)活動折葉板,并保留下側(cè)開孔作為泄水孔。借由波浪及水流運動與折葉板開闔的互動關(guān)系,于波峰作用時,水壓力推開折葉板讓水流進入結(jié)構(gòu)物體內(nèi),而在波谷作用時,向外排出的水體力與重力將折葉板閉合,阻止水流由原路徑排出,并導(dǎo)引水流由下方排水孔排出。借此可以降低波浪的反射,提升結(jié)構(gòu)體的消波能力。

2)經(jīng)水工模型實驗證明,在實驗造波周期0.8～3.0 s,反射率皆在0.6以下。尤其在實驗波浪周期1.4～2.5 s的消波成效最為顯著,反射率低于0.2。波高6 cm作用下的消波效果比波高3 cm的消波效果好,應(yīng)是與波高及開孔高度間的比例有關(guān)。

3)本新型結(jié)構(gòu)物對港灣內(nèi)的長周期波動的削減有顯著效果,因此,可以有效地降低惡劣氣象作用下(例如臺風(fēng)時期)的港內(nèi)長周期振蕩,提供較佳的靜穩(wěn)性,提高港內(nèi)船舶?？堪踩６こ虒崉?wù)上則可以針對不同的水深進行不同形式但具備相同消波功能的設(shè)計。

4)由于防波堤所要承受的波浪力較大,以及折葉板尺寸與重量直接關(guān)系到該新型結(jié)構(gòu)物對短周期波的消波能力,將在后續(xù)研究中評估各組件的耐波性能與活動性。

致謝：臺灣海洋大學(xué)河海工程系提供實驗設(shè)備,連皓宇、張維庭、蔡世璿和許師瑜悉心協(xié)助!

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