亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于SWAN 數(shù)學(xué)模型的珠江口西岸橋梁波浪力計(jì)算

        2022-12-05 12:19:22崔希成
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2022年35期
        關(guān)鍵詞:珠江口海浪波浪

        崔希成

        (中國鐵建港航局集團(tuán)有限公司,廣東 珠海 511442)

        前言

        珠江口是臺(tái)風(fēng)多遇的區(qū)域,臺(tái)風(fēng)過境時(shí)常引起狂風(fēng)巨浪,沿海橋梁直接遭受波浪威脅[1]。尤其是在高潮水位的情況下橋梁有可能部分或全部淹沒于水體中,此時(shí)橋梁上部結(jié)構(gòu)會(huì)承受巨大的托浮力,梁體和下部墩柱會(huì)受到劇烈的波浪沖擊力,這些都可能導(dǎo)致梁體發(fā)生錯(cuò)位乃至坍塌破壞[2-4]。

        《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2015)4.3.10規(guī)定:“位于外海、海灣、海峽的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必要時(shí)應(yīng)考慮波浪力的作用影響。宜開展專題研究確定波浪力的大小?!辈ɡ藢n}研究一般包括波浪要素和波浪力的計(jì)算,要準(zhǔn)確計(jì)算橋梁所受的波浪力大小,首先需要確定橋梁所在橋位的波浪要素。波浪要素的獲取是通過搜集工程附近相關(guān)氣象海浪資料,采用適宜波浪數(shù)學(xué)模型,推算工程外海不同重現(xiàn)期波浪條件,繼而推算工程不同位置的設(shè)計(jì)波浪要素,為工程設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。如何準(zhǔn)確、高效地獲取珠海沿海地區(qū)各個(gè)橋位波浪要素,是實(shí)現(xiàn)沿海橋梁受波浪力影響分析和評估的重要一環(huán)。

        沿海橋梁面臨著波浪力作用時(shí)的結(jié)構(gòu)安全問題,準(zhǔn)確地計(jì)算橋梁受到的波浪力,對沿海橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性和濱海城市防災(zāi)減災(zāi)都具有重要的工程價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。

        1 基于SWAN 的波浪數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

        第三代海浪數(shù)值模式SWAN 已廣泛應(yīng)用于近岸工程的海浪模擬中。SWAN 模型采用動(dòng)譜平衡方程描述風(fēng)浪生成及其在近岸區(qū)的演化過程,考慮的物理過程包含由地形及水流引起的折射效應(yīng)、風(fēng)成浪、白帽破碎、水底摩擦及水深變淺引起的波浪破碎、三波和四波非線性相互作用等。SWAN 模型控制方程如下,在直角坐標(biāo)系中,動(dòng)譜平衡方程可表示為:

        式(1)左端第一項(xiàng)表示動(dòng)譜密度隨時(shí)間的變化率,第二項(xiàng)和第三項(xiàng)分別表示動(dòng)譜密度在地理坐標(biāo)空間中傳播時(shí)的變化,第四項(xiàng)表示由于水深變化和潮流引起的動(dòng)譜密度在相對頻率σ 空間的變化,第五項(xiàng)表示動(dòng)譜密度在譜分布方向θ 空間的傳播(即由水深變化和潮流引起的折射)。式(1)右端S 是以動(dòng)譜密度表示的源項(xiàng),包括風(fēng)能輸入(Sin)、波與波之間的非線性相互作用(Snl)和由于底摩擦、白浪、水深變淺引起的波浪破碎等導(dǎo)致的能量耗散(Sds),并假設(shè)各項(xiàng)可以線性疊加,如式(2)所示。

        在SWAN 中,風(fēng)能(Sin)的發(fā)展表達(dá)為線性(A)和指數(shù)型(BE)發(fā)展之和:

        其中A 和B 取決于波頻、波向、風(fēng)速和風(fēng)向。線性發(fā)展模型中A 采用修正的Cavaleri和Malanotte-Rizzoli 形式,指數(shù)發(fā)展模型參數(shù)B 采用Komen 的形式:

        波浪能量的損失包括白浪Sds,w、底摩擦Sds,b,以及水深變淺引起的破碎Sds,br能量損耗。

        2 基于SWAN 數(shù)學(xué)模型珠江口西岸橋梁波浪力計(jì)算

        2.1 工程概述

        珠江口西岸海域某橋梁設(shè)計(jì)全長448 m,海域海浪受臺(tái)風(fēng)影響外同時(shí)受季風(fēng)風(fēng)浪影響顯著,波型是以風(fēng)浪為主的混合浪。針對本工程擬開展海域波浪數(shù)學(xué)模型研究,根據(jù)技術(shù)要求和研究需要,推算工程外海波浪條件、工程設(shè)計(jì)波浪要素為設(shè)計(jì)提供科學(xué)根據(jù)。

        2.2 模型研究范圍與參數(shù)設(shè)置

        依據(jù)珠江口西岸各域海洋站實(shí)測氣象波浪數(shù)據(jù)資料,分析各個(gè)海域的風(fēng)速特征及波浪條件特征。利用中央氣象站公布的臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)資料,采用臺(tái)風(fēng)數(shù)學(xué)模型計(jì)算工程海域2010 年至2019 年臺(tái)風(fēng)過程,然后采用SWAN 模型模擬臺(tái)風(fēng)期間波浪傳播過程,部分臺(tái)風(fēng)經(jīng)過實(shí)測海浪資料驗(yàn)證后,得到外海深水波浪年極值條件。結(jié)合相關(guān)規(guī)范推薦該海域的外海波要素條件,綜合確定工程外海波浪要素條件。最后利用SWAN 模型計(jì)算各域近海波浪傳播過程,實(shí)現(xiàn)對各區(qū)域不同水位下設(shè)計(jì)波浪要素提取,計(jì)算重現(xiàn)期為50 年和100 年。

        利用第三代海浪模式SWAN 計(jì)算各區(qū)域外海域的波浪要素,研究將采用衛(wèi)星高度計(jì)資料或者實(shí)測海浪資料進(jìn)行模型驗(yàn)證,SWAN 模型設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。利用ADCIRC 進(jìn)行計(jì)算域的網(wǎng)格劃分,模型網(wǎng)格為三角形網(wǎng)格。整個(gè)網(wǎng)格劃分見圖1。整個(gè)計(jì)算模型102 675個(gè)結(jié)點(diǎn)、196 407 個(gè)三角形單元組成,最大單元尺寸達(dá)3 km 為模型邊界網(wǎng)格,最小的三角形單元尺寸10 m為研究站點(diǎn)處水域。水深分布圖見圖2。

        表1 SWAN 模型的計(jì)算參數(shù)設(shè)置

        圖1 網(wǎng)格劃分示意

        圖2 水深分布示意

        本研究進(jìn)行波浪要素計(jì)算時(shí),ENE~NE 將進(jìn)行小風(fēng)區(qū)風(fēng)成浪計(jì)算,SE~E 向考慮風(fēng)浪及外海涌浪同時(shí)作用,此外利用SWAN 模型以工程設(shè)計(jì)風(fēng)速為驅(qū)動(dòng)場進(jìn)行工程設(shè)計(jì)波浪要素計(jì)算。

        該橋波浪數(shù)學(xué)模型依據(jù)深圳市氣象站1971-2001年的年最大風(fēng)速推薦了深圳灣公路最大設(shè)計(jì)風(fēng)速條件值,同時(shí)參考了《黃茅島燃?xì)獍l(fā)電項(xiàng)目波浪數(shù)學(xué)模型計(jì)算分析研究報(bào)告》并復(fù)核了2016-2019 年臺(tái)風(fēng)過程,給出了本區(qū)域的設(shè)計(jì)風(fēng)速。因此本次研究進(jìn)行NE-ENE 向小風(fēng)區(qū)風(fēng)成浪計(jì)算時(shí),采用上述研究成果不同重現(xiàn)期10 min 平均設(shè)計(jì)風(fēng)速條件見表2,計(jì)算時(shí)參考《工程水文學(xué)》轉(zhuǎn)換為2 min 平均設(shè)計(jì)風(fēng)速后使用見表2。本工程N(yùn)E 向重現(xiàn)期100 年設(shè)計(jì)風(fēng)速取值46.29 m/s,重現(xiàn)期50 年設(shè)計(jì)風(fēng)速為40.60 m/s,見表2。

        表2 不同重現(xiàn)期2 min 平均設(shè)計(jì)風(fēng)速(單位:/s)

        2.3 波浪模型驗(yàn)證

        研究計(jì)算2010-2018 年影響范圍為110 km 時(shí)臺(tái)風(fēng)過程,得到考慮臺(tái)風(fēng)與背景風(fēng)場聯(lián)合作用的風(fēng)場過程。以上述風(fēng)場過程為驅(qū)動(dòng)力采用SWAN 模型計(jì)算臺(tái)風(fēng)浪,利用可搜集到的實(shí)測海浪過程進(jìn)行模型的驗(yàn)證。2018 年9 月8 日山竹臺(tái)風(fēng)起源于西北太平洋,9月15 日穿過菲律賓群島進(jìn)入中國南海海域,研究利用臺(tái)風(fēng)模型及海浪模式SWAN 對工程海域的臺(tái)風(fēng)及臺(tái)風(fēng)浪過程進(jìn)行復(fù)演。利用搜集的東沙島附近實(shí)測波浪過程對山竹臺(tái)風(fēng)過程進(jìn)行驗(yàn)證,如圖3 所示,計(jì)算最大有效波高為12.3 m,實(shí)測最大有效波高為12.2 m,兩曲線的相關(guān)系數(shù)為0.95,趨勢擬合良好。當(dāng)波浪傳播至該海域時(shí),有效波高是8.4 m,波向表現(xiàn)為ESE向。

        圖3 2018 年1822 號(hào)山竹臺(tái)風(fēng)作用下東沙洋面波浪驗(yàn)證過程

        工程位于珠江口的西側(cè)海岸,工程海域面向SE向~NE 向開敞,同時(shí)E~SE 向主要珠江口外海浪的作用。因此進(jìn)行設(shè)計(jì)波要素計(jì)算時(shí),SE~E 向考慮外海涌浪的作用,而ENE~NE 向主要考慮受灣內(nèi)的風(fēng)成浪影響,按照風(fēng)成浪進(jìn)行計(jì)算?,F(xiàn)狀條件下工程區(qū)離岸280 m 是島嶼,南側(cè)存在已建的弧形防波堤,堤長約1 555 m。受該堤的掩護(hù)作用S 向及SSE 向傳播至工程區(qū)域,波能減弱。因此研究主要的計(jì)算方向是SE、ESE、E、ENE 及NE 向。研究采用SWAN 模型對粵港澳大灣區(qū)內(nèi)的波浪傳播規(guī)律進(jìn)行研究并提取工程設(shè)計(jì)波要素條件[5]。

        按照橋形特征,研究選取了11個(gè)特征點(diǎn),點(diǎn)位布置見圖4。各特征點(diǎn)底高程見表3,其中#1 與#2 位于橋根段,#3~#8 位于橋身段,#9~#10 位于橋頭段。#3、#5、#8 位于各個(gè)橋段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)位,易于出現(xiàn)波能集中現(xiàn)象,因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)更注意其安全性。

        圖4 計(jì)算點(diǎn)位置示意

        表3 計(jì)算點(diǎn)底高程(黃海高程)

        3 結(jié)論

        采用第三代海浪數(shù)值模型SWAN 及逆行近岸工程的海浪模擬,選取珠江口西岸典型橋梁項(xiàng)目進(jìn)行海浪數(shù)值模擬和波浪要素提取,數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)測結(jié)果接近,證明采用SWAN 數(shù)字模型進(jìn)行的珠江口西岸橋梁波浪力計(jì)算方法可行。

        猜你喜歡
        珠江口海浪波浪
        波浪谷和波浪巖
        珠江口地區(qū)巖土層工程地質(zhì)特征及物理力學(xué)性質(zhì)研究
        丫丫和小海浪
        幼兒園(2021年13期)2021-12-02 05:13:54
        海浪
        小讀者(2021年2期)2021-11-23 07:17:34
        樊應(yīng)舉
        書香兩岸(2020年3期)2020-06-29 12:33:45
        波浪谷隨想
        去看神奇波浪谷
        從珠江口到大嶼山
        生活污水對珠江口漁業(yè)水域環(huán)境的影響評價(jià)
        波浪中并靠兩船相對運(yùn)動(dòng)的短時(shí)預(yù)報(bào)
        中國航海(2014年1期)2014-05-09 07:54:24
        亚洲av成人无码久久精品老人| 韩国无码精品人妻一区二 | 亚洲一区亚洲二区中文字幕| 久久99老妇伦国产熟女高清| 91快射视频在线观看| 日本久久久免费观看视频| 色欲一区二区三区精品a片| 亚洲日韩精品无码专区网站| 国产成人AV无码精品无毒 | 成人免费直播| 国产喷水福利在线视频| 水蜜桃一二二视频在线观看免费 | 日韩亚洲一区二区三区四区| 在线观看热码亚洲av每日更新 | 国产精品一区二区偷拍| 欧美猛少妇色xxxxx猛交| 最近高清中文在线字幕观看| 亚洲高清在线观看免费视频| 24小时在线免费av| 中文字幕无线码| 欧美在线日韩| 国内精品女同一区二区三区| 国产成人无码av一区二区在线观看| 97久久精品午夜一区二区| 免费黄网站久久成人精品| 亚洲捆绑女优一区二区三区| 免费人成年激情视频在线观看| 国产亚洲日韩一区二区三区| 日韩狼人精品在线观看| 人妻少妇被猛烈进入中文字幕| 少妇无码太爽了不卡视频在线看 | 国产精品偷伦免费观看的| 国产一区二区三区免费精品| 国产三级精品三级在线专区2| 免费无码中文字幕a级毛片| 国产成人精品三级麻豆| 亚洲精品中文字幕码专区| 免费在线黄色电影| 粗一硬一长一进一爽一a级| 婷婷开心五月综合基地| 亚洲中文字幕人妻av在线|