摘 要

浮式防波堤是由系泊系统约束漂浮于水面处,对港内结构或海岸起到掩护作用的防浪设施。与传统坐底式防波堤相比,具有施工便捷、造价不高、对被掩护水域的水动力环境影响不大等优点。但到目前为止,浮式防波堤的实际应用十分有限,这主要是由于其消波性能远不如坐底式防波堤,尤其对长周期波的作用表现的更为乏力。获得良好的消波性能成为浮式防波堤研究中不易解决的矛盾。

本文通过实验探究刚性水平消浪板的消浪性能的影响规律。我们制作了水平刚性板模型，并在武汉理工大学流体实验室波浪水槽中，利用造波机制造出一系列波浪参数下的规则波，通过浪高仪采集入射波高以及透射波高。通过分析不同波陡情况下的数据，研究透射系数随之变化规律。为水平防波堤的研究提供参考。同时，对相同模型和波浪参数，重复做了三次，检验造波机、浪高仪和数据处理方法的稳定性和可靠性，结果显示在大波陡时，结果重复性更好。

关键词：浮式防波堤；水平刚性板；透射系数

Abstract

Floating breakwater is the wave resistance facilities which constrained by the mooring system is floating on the water surface and screens the structures inside the port or coast.Compared with the traditional sit bottom breakwater, construction is convenient, cost is not high, screened waters of the hydrodynamic environmental impact is not big, etc. But , the practical application of floating breakwater is very limited until now. The main reason is the wave elimination performance of floating breakwater is much less than the bottom breakwater, especially effect performance of long period wave is more weak. The problem of obtaining good wave dissipation is not easily resolved in the research of floating breakwater.

In this paper, the influence of wave steepness on the dissipation of the rigid horizontal corrugated board is studied. We made horizontal model, and in Wuhan and University fluid laboratory wave flume using wave making machine manufacture a series of wave parameters under regular wave, using the wave height recorder to collect incident wave and transmission wave height. By analyzing the data of different wave steepness, the law of projection coefficient is studied. Supply reference for the research of vertical porous breakwater. Meanwhile, under the same model and he same wave parameters, the experiments are repeated three times; this method is used to test the stability and reliability of the making wave machine, the wave gauges and data processing method. And the results display that the wave steepness is bigger, the results repeatability is better.

Keyword：Floating breakwaters; Porous horizontal rigid plate; transmission coefficient

目 录

第一章 绪论 2

1.1 课题研究背景及意义 2

1.2 国内外研究现状 3

1.3 主要工作概述 4

1.4 本章小结 6

第二章 实验原理及步骤 7

2.1 实验设备及仪器 7

2.2 实验原理及模型 10

2.3 实验过程 13

2.4 本章小结 17

第三章 数据的处理与分析讨论 18

3.1 实验数据处理步骤 18

3.2 实验结果分析 18

3.3 本章小结 25

第四章 结论与展望 26

4.1 结论 26

4.2 展望 26

参考文献 27

致谢 28

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

近年来，使用海洋空间代替土地空间已经成为一个相当有吸引力、同时也是一个生态友好的选择。由于人类进军海洋的步伐加快，海洋工程中浮式栈桥、码头和作业平台日渐增多，为保护这些建筑物免遭大浪破坏，对于防波堤的需求日益增多。

随着人类的发展和进步，陆上资源己经难以满足人类发展的需要，海洋正在成为人类的第二生存空间。人类进入对海洋资源的开发利用迅猛发展时代的同时，也带来了对海洋环境保护问题以及对海洋工程防灾抗灾能力的严重关注[1]。海洋开发、海上石油钻探及海洋水产养殖业等这些情况均需要一种灵活、简洁、拆装方便并且节能环保、造价相对较低的新型结构物来减弱波浪。观察表明，漂浮在水面上的物体对波浪强度影响很大。海洋恶劣的波浪环境，影响船舶停靠，降低海洋施工的精度甚至停止作业，以及冲刷腐蚀海岸等等。因此对浮式消浪的需求迫切。虽然浮式消浪结构物众多，但是仍然急需开发性能优良的新型浮式消浪结构形式。由于防波堤要在恶劣的环境中工作，造价相当昂贵，因此，寻求合理可靠的结构型式和切实可行的施工方法以保证其使用功能并降低造价为世界各国港口工程界所重视。

目前我国将对环境非常恶劣的南海进行开发，浮式防波堤越来越得到人们的重视和认可。防波堤的功能是防御外海波浪对所掩护海域的侵袭，为船舶的停泊和作业提供平稳安全水域和保护港内水工建筑物[2]。例如在具有较好避风条件的天然深水港湾建造深水码头，为了预防常年主导风浪的影响，可以在合适的区域设置少量的浮式防波堤以达到更佳的避风抗浪效果。浮式防波堤可以用于掩护水产养殖设施，人工海水浴场等水域以取得节省投资和保持良好水质交换的双重效果，海上工程的施工现场可以用浮式防波堤来进行临时性掩护，以增加施工作业天数，缩短工期提高效益。此外浮式防波堤对军事上用于掩护海上机动码头的水域可能是一个更理想的一种型式。与传统的防波堤相比，浮式防波堤具有以下突出优点：有很强的海水交换功能，能有效的防止海水污染；地基适应性强，可以应用在较松软海床水域；随水深的增加，其造价远比固定式结构便宜；修建迅速、拆迁容易，可重复利用[3]。近年来，浮式防波堤因其具备上面提到的各项优点，倍受海岸工程领域的关注，并在海洋工程和港口工程中崭露头角。