在工程前原始地形条件下,共进行了N、NE向2个浪向的波浪试验,试验中在拟建工程海域-9 m等深线处共布设2个验证点P1和P2。根据波浪数学模型计算结果,提取波浪验证点处的波要素,试验率波过程中,在对应位置处测量波要素,结果对比如表3-10中所示。试验中主要以P1点的波要素进行率定,并以P2点波要素进行同步监测。由于设计低水位无外海波要素,表3-10中设计低水位下的实测波要素是试验中该水位下测得最大极限波要素。从表中可以看出,各测点验证结果吻合较好,波高和波周期误差均在5%以内,满足规范要求。通过观察试验现象和试验数据可知,各试验波向中,NE向浪原始波浪要素最大。
表3-10 波浪验证结果汇总
明渠导堤摆放完毕后,进行了纯水流试验,试验中在明渠顺直段布设6个测点,水流验证点的位置如图3-18。将设计流量折算成明渠内平均流速,试验率流过程中,在对应位置处测量水流流速,二者的结果进行对比,如表3-11所示。从表中可以看出,各测点验证结果吻合较好,误差率均在5%以内,满足规范和试验要求。
图3-18 水流模拟实验水流验证点布置图
表3-11 口门附近实测水流要素与理论结果对比(单位:cm/s)
明渠导堤摆放完毕后,进行了N向和NE向波浪模拟试验。以极端高水位为例,图3-19给出了两个方向波浪试验时口门外围波浪场实景。可以看出,波浪从外海传至近岸过程中,波峰变尖,沿波峰线方向不同程度地发生了波浪破碎。由于明渠堤头的影响,波浪在口门附近发生了明显的绕射,绕射区波浪波高明显减小。在极端高水位下,水位较高,明渠堤头处发生了一定波浪越浪。
图3-19 明渠导堤建成后极端高水位下明渠口门外波浪场实景图
试验中,在两种方案高桩墩台的位置处布设了10个测点进行各水位各方向组合下波浪时间序列的采集(测点布置如图3-20所示),并得到了相应的波浪要素,如表3-12至表3-17所示,表中波浪当地角度的定义见图3-21。图3-22至图3-24对比了两种方案各水位下不同测点的有效波高。
结合图表可见,对于方案一,拦污网靠口门中间墩台处的波高较大,越靠近堤头波高越小,但总体上东堤堤头处波高要略大于西堤堤头处波高。方案二则不同,波高沿拦污网方向从北至南明显增大,即西堤堤头处波高最大。但无论哪种方案,N向波浪作用时高桩墩台处波高总体上要大于NE向波浪。
对比还发现,波浪自外海进入口门附近绕射区后,由于波浪的破碎及其与水底地形发生非线性作用,致使波周期减小。N向波浪作用时高桩墩台处波周期总体上仍要大于NE向波浪,尤其是方案二时更甚。因此可以判断,虽然原始地形下,NE向波浪要强于N向,但当明渠导堤建成后,从高桩墩台处的波浪条件来看,N向浪影响明显强于NE向,为控制性波浪。
图3-20 口门附近波要素测量点布置图
图3-21 口门附近波浪要素测量试验“当地波浪方向角”定义图
表3-12 极端高水位下N向波浪波浪作用时口门附近实测波要素结果
表3-13 设计高水位下N向波浪波浪作用时口门附近实测波要素结果
表3-14 设计低水位下N向波浪波浪作用时口门附近实测波要素结果
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表3-15 极端高水位下NE向波浪波浪作用时口门附近实测波要素结果
表3-16 设计高水位下NE向波浪波浪作用时口门附近实测波要素结果
表3-17 设计低水位下NE向波浪波浪作用时口门附近实测波要素结果
图3-22 极端高水位口门附近波浪要素沿拦污网长度方向分布曲线
图3-23 设计高水位口门附近波浪要素沿拦污网长度方向分布曲线
图3-24 设计低水位口门附近波浪要素沿拦污网长度方向分布曲线
明渠导堤摆放完毕后,同样也测量了无封堵纯流作用时方案二中各高桩墩台处的流速值,测点布置如图3-25所示,测量结果见表3-18至表3-20,表中当地流速方向角的定义如图3-25中所示(水流方向与拦污网长度方向之间的夹角),图3-26对比了方案二无封堵时各墩台处的实测流速大小。
图3-25 方案二口门附近水流要素测量试验测量点布置图
表3-18 极端高水位下口门附近实测水流要素结果
表3-19 设计高水位下口门附近实测水流要素结果
表3-20 设计低水位下口门附近实测水流要素结果
图3-26 方案二口门附近水流流速沿拦污网长度方向分布曲线
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