弧形防波堤波浪力試驗(yàn)研究

趙利平, 朱亞州 , 謝奧運(yùn), 鄒俊飛

(1. 長(zhǎng)沙理工大學(xué) 水利工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410007; 2. 湖南省水沙科學(xué)與水災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

弧形防波堤波浪力試驗(yàn)研究

趙利平1,2, 朱亞州1,2, 謝奧運(yùn)1,2, 鄒俊飛1,2

(1. 長(zhǎng)沙理工大學(xué) 水利工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410007; 2. 湖南省水沙科學(xué)與水災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

在圓筒形防波堤和V形防波堤的基礎(chǔ)上，結(jié)合離岸堤后形成V形和半圓形連續(xù)出現(xiàn)的韻律海岸的地貌平面形態(tài)特點(diǎn)，提出一種前墻為連續(xù)的半圓筒形防波堤形式。通過(guò)在波浪水槽內(nèi)進(jìn)行規(guī)則波物理模型試驗(yàn)，探究這一新型防波堤的波壓力分布規(guī)律及波高、周期、水深等因素對(duì)波壓力的影響。將試驗(yàn)結(jié)果與海港水文公式和合田良實(shí)公式計(jì)算的理論值對(duì)比分析，給出了以合田良實(shí)公式的折減系數(shù)來(lái)擬合新型弧形防波堤波浪總水平力的計(jì)算公式。結(jié)果表明：新型弧形防波堤上的波壓力隨波高、周期的增大而增大，其水平波浪總力比同等尺度直墻少10%左右。

圓筒防波堤；V形防波堤；半圓筒；波壓力分布；波浪總水平力

隨著水運(yùn)事業(yè)的不斷發(fā)展，船舶大型化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，港口建設(shè)必將向外海深水區(qū)發(fā)展。相應(yīng)地，對(duì)作為主要港口水工建筑物的防波堤也提出了更高的要求。圓筒形結(jié)構(gòu)由于能夠適應(yīng)外海水深浪大、地質(zhì)條件復(fù)雜等要求得到了廣泛的應(yīng)用。圓筒結(jié)構(gòu)所受的波壓力為徑向力，沿圓沉箱縱軸線(xiàn)波壓力的水平分力將相互抵消，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)好。另外，圓筒結(jié)構(gòu)還具有材料用量少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、預(yù)制安裝方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是圓筒形防波堤也有其不足，由于迎浪面由多個(gè)半圓柱形曲面構(gòu)成，波峰在接觸到筒體后很快分向兩側(cè)推進(jìn)。在兩圓筒的接合處形成波峰匯集區(qū)，該區(qū)的波浪振幅要比筒前大很多，對(duì)底部護(hù)肩有嚴(yán)重的沖刷。對(duì)圓筒結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算也有很大影響[1]。因此，此種結(jié)構(gòu)仍然有待改進(jìn)。

1 模型設(shè)計(jì)

根據(jù)防波堤發(fā)展的歷史和各國(guó)使用防波堤的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)體直立式防波堤的優(yōu)化和改進(jìn)一般通過(guò)以下四種方式以達(dá)到不同功能要求：改進(jìn)堤的上部結(jié)構(gòu)；改變墻面的幾何形狀；采用消波結(jié)構(gòu)；在直立堤前建斜坡堤?？偨Y(jié)前人研究成果，在各種結(jié)構(gòu)優(yōu)化思路的指引下，近年出現(xiàn)的V形浮式防波堤可以為防波堤的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供借鑒。該種防波堤俯視為V形，通過(guò)V形結(jié)構(gòu)的尖端朝向波浪的來(lái)向，將來(lái)波展開(kāi)和反射，使入射波在V形防波堤的內(nèi)域中衰減，從而在防波堤內(nèi)及防波堤的下風(fēng)處“創(chuàng)造”一片靜水。美國(guó)軍方RIBS(Rapidly Installed Breakwater System)就是此種結(jié)構(gòu)的典型范例，見(jiàn)圖1。日本曾用類(lèi)似裝置作為油輪失事后防油污染的圍欄[2- 3]。另外，在海岸防護(hù)中，為了防止海岸侵蝕，人們通過(guò)修建離岸堤來(lái)實(shí)現(xiàn)保灘促淤，離岸堤修建后，會(huì)在離岸堤和海岸之間形成V形和半圓形連續(xù)出現(xiàn)的類(lèi)似韻律海岸的穩(wěn)定岸線(xiàn)形態(tài)，能很好地適應(yīng)波浪對(duì)海岸的沖擊。由此種韻律海岸的地貌平面形態(tài)，從“遵循順?biāo)裕騽?shì)利導(dǎo)”的角度，可以在此基礎(chǔ)上發(fā)展成一種穩(wěn)定的護(hù)岸結(jié)構(gòu)，這也符合對(duì)傳統(tǒng)防波堤進(jìn)行的改進(jìn)。見(jiàn)圖2。

圖1 V式防波堤Fig. 1 V- shaped breakwater

圖2 離岸堤后形成V形和半圓形的韻律海岸形態(tài)Fig. 2 Consecutive V- shape and semi circular coast

圖3 新型防波堤結(jié)構(gòu)Fig. 3 New type of breakwater structure

本文從V式防波堤和離岸堤后形成穩(wěn)定的類(lèi)似V形和半圓形連續(xù)出現(xiàn)的韻律海岸地貌平面形態(tài)特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)圓筒形防波堤進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，提出一種前墻為連續(xù)半圓筒形的防波堤結(jié)構(gòu)(如圖3所示)。此種防波堤前墻形式相當(dāng)于兩個(gè)四分之一圓筒背靠背，后面為普通的沉箱結(jié)構(gòu)。當(dāng)兩個(gè)防波堤結(jié)構(gòu)拼接時(shí)又可以構(gòu)成一個(gè)半圓筒的結(jié)構(gòu)形式。此種防波堤具有圓筒形防波堤的優(yōu)點(diǎn)，能使平行于防波堤軸線(xiàn)的波壓力相互抵消，另外，其向外開(kāi)口的弧形設(shè)置能有效引導(dǎo)波浪水流的流動(dòng)，有效降低圓筒形防波堤在銜接處的波壓力強(qiáng)度。

本文對(duì)該新型防波堤進(jìn)行物理模型試驗(yàn)，獲得了新型弧形防波堤在各種試驗(yàn)工況下，承受波浪力的大量數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，得出了新型弧形防波堤波浪力的分布規(guī)律和水平波浪力的計(jì)算方法，旨在為今后工程設(shè)計(jì)應(yīng)用該防波堤結(jié)構(gòu)形式提供科學(xué)依據(jù)。

圖4 新型弧形防波堤模型Fig. 4 Experiment model of the new breakwater

2 模型試驗(yàn)研究

2.1斷面形式

由于此種形式防波堤沒(méi)有工程應(yīng)用資料，本次模型設(shè)計(jì)參考圓筒形防波堤的工程實(shí)例參數(shù)和圓筒形防波堤斷面模型試驗(yàn)的方法，取防波堤中的一個(gè)單元和左右各半個(gè)單元組成模型的斷面(如圖4所示)。依據(jù)《波浪模型試驗(yàn)規(guī)程》JTJ/J234- 201中有關(guān)波浪模型試驗(yàn)的國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，本次試驗(yàn)中的物理模型采用正態(tài)模型，比尺為1∶20。模型高0.67 m，前段圓弧直徑為0.4 m，后部沉箱寬0.4 m。試驗(yàn)過(guò)程中，沉箱內(nèi)填充0.2 m高的塊石，以保證模型的穩(wěn)定。

2.2試驗(yàn)設(shè)備及儀器

試驗(yàn)在風(fēng)-浪-流實(shí)驗(yàn)水槽內(nèi)進(jìn)行，水槽總長(zhǎng)為45 m、寬0.8 m、深1.0 m，最低工作水深0.2 m，最高工作水深0.7 m。水槽的一端配有伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)式造波機(jī)，在造波機(jī)后側(cè)設(shè)有直立式消能網(wǎng)，水槽的另一端設(shè)有消能坡，以消除波浪反射影響。本次壓強(qiáng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和采集均使用成都泰斯特電子信息有限公司研制的CY200數(shù)字壓力傳感器測(cè)試系統(tǒng)，采集時(shí)間間隔為0.003 9 s。

模型試驗(yàn)時(shí)，取中間的四分之一圓弧面布置測(cè)點(diǎn)，共設(shè)3個(gè)測(cè)壓斷面，與來(lái)浪方向的夾角分別為0°、45°、75°，總計(jì)布置21個(gè)壓力盒，用以測(cè)定水平波力沿防波堤環(huán)向和縱向的分布，波壓力測(cè)點(diǎn)布置如圖5所示。

圖5 弧形防波堤水平波壓力測(cè)點(diǎn)布置Fig. 5 Arrangement of pressure sensors of the test model of curved breakwater

2.3試驗(yàn)參數(shù)

在三組不同水深情況下， 通過(guò)輸入不同造波參數(shù)進(jìn)行規(guī)則波造波，得到不同影響因素下防波堤所受波浪壓力的大量數(shù)據(jù)。同一水深試驗(yàn)組次為20組，每組試驗(yàn)工況重復(fù)采集2次。

表1 試驗(yàn)水位及波浪要素Tab. 1 Test water levels and wave parameters

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1新型弧形防波堤波壓力分布規(guī)律

波壓力分布規(guī)律包括波壓力垂向分布規(guī)律和波壓力環(huán)向分布規(guī)律，由于此新型防波堤結(jié)構(gòu)為直立堤式且其前墻形式與圓筒形防波堤類(lèi)似，因此本文對(duì)其波壓力分布規(guī)律的研究，借鑒了直墻和圓筒形防波堤的相關(guān)研究成果。

3.1.1 波壓力垂向分布規(guī)律

圖6 相對(duì)壓強(qiáng)垂向分布Fig. 6 The vertical distribution of relative wave pressure

在海港工程中，研究作用在建筑物上的波壓力是經(jīng)常要遇到的問(wèn)題之一，為了得到波壓力在建筑物上的作用力，必須知道壓強(qiáng)沿水深的分布，本文研究的壓強(qiáng)沿水深的分布為相對(duì)壓強(qiáng)最大值沿水深的分布。目前大部分對(duì)直墻式建筑物波壓力分布的研究都是以入射波高和水深作為控制參數(shù)，對(duì)其分布型式各家觀(guān)點(diǎn)不盡一致。我國(guó)海港水文規(guī)范[4]認(rèn)為對(duì)于不同的波態(tài) (立波、近破波、遠(yuǎn)破波)，應(yīng)取不同的分布函數(shù)；合田良實(shí)[5]認(rèn)為在靜水位上下均服從線(xiàn)性分布；Minikin[6]認(rèn)為動(dòng)水壓強(qiáng)在靜水位上下服從拋物線(xiàn)分布；Kirkgoz[7]認(rèn)為從墻體底部到靜水位服從拋物線(xiàn)分布，而從靜水位到水面上1.6d處服從線(xiàn)性分布， 其中d為直墻上發(fā)生最大沖擊時(shí)的墻前水深。對(duì)于圓筒形防波堤波壓力沿水深的分布，也有很多學(xué)者做過(guò)研究，如蘇聯(lián)的O.H.凡恰戈夫[8]，中國(guó)海洋大學(xué)的夏運(yùn)強(qiáng)[9]以及鐘聲楊[10]、柳玉良[11]、葛蓉[12]等。普遍的結(jié)論是：圓筒形防波堤波壓力沿水深的分布與直立堤具有大致相同的趨勢(shì)。圖6為新型弧形面防波堤在波高H=0.14 m，周期T=1.4 s，不同水深情況下測(cè)壓斷面1的相對(duì)壓強(qiáng)沿垂向的分布圖。(Y代表距沉箱底部的距離，P/(ρgh)代表相對(duì)壓強(qiáng))

對(duì)圖6以及對(duì)多種試驗(yàn)工況下得到的壓力值垂向分布趨勢(shì)進(jìn)行充分分析后可以得出新型弧形防波堤波壓力垂向分布情況：最大波壓力出現(xiàn)在靜水位附近，靜水位以上近似符合三角形分布，靜水位以下近似拋物線(xiàn)分布。與Kirkgoz[7]及葛蓉[12]的觀(guān)點(diǎn)比較一致。

3.1.2 波壓力環(huán)向分布規(guī)律

對(duì)于圓筒形防波堤波壓力環(huán)向分布情況，鐘聲揚(yáng)[10]通過(guò)對(duì)削角圓沉箱防波堤進(jìn)行波壓力試驗(yàn)，得出圓筒波壓力環(huán)向分布為：圓筒沉箱左右兩側(cè)受壓對(duì)稱(chēng), 橫截面上正負(fù)壓強(qiáng)的最大值，幾乎都發(fā)生在偏于正波向左右40°附近，而并非在左右死角80°處。柳玉良[11]通過(guò)在波浪水槽對(duì)頂部有反弧形胸墻的圓沉箱防波堤進(jìn)行斷面模型試驗(yàn)，波壓力測(cè)點(diǎn)環(huán)向布置與來(lái)浪方向夾角分布為0°、18°、36°、54°、72°方向，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得圓沉箱同一高程各點(diǎn)承受平行于波浪方向的水平力，沿圓弧隨角度的增大而減少。對(duì)于多個(gè)圓筒連續(xù)布置的情況，蘇聯(lián)的O.H.凡恰戈夫[8]認(rèn)為，在同一深度處圓筒半圓頂處的波壓強(qiáng)小而相鄰凹入部分逐漸增大。夏運(yùn)強(qiáng)和陳兆林[9]等人進(jìn)行了圓沉箱波浪力的模型實(shí)驗(yàn)，分別給出了在波峰和波谷作用下圓沉箱上環(huán)向波壓強(qiáng)的分布趨勢(shì)：波峰作用時(shí)，正面與側(cè)面波壓強(qiáng)大小基本相同；波谷作用時(shí)，在某一深度以下，側(cè)向波吸力變大，甚至大于同深度處的波峰時(shí)波壓強(qiáng)。

圖7 波峰作用時(shí)環(huán)向壓強(qiáng)分布Fig. 7 Distribution of circumferential wave pressure during wave crest

圖8 波谷作用時(shí)環(huán)向壓強(qiáng)分布Fig. 8 Distribution of circumferential wave pressure during wave hollow

圖7和圖 8分別為波峰和波谷作用時(shí)，新型弧形防波堤不同測(cè)壓斷面的波壓力分布。從中可以看出，波峰作用時(shí)，同一高程下，波壓力的大小為：測(cè)壓斷面1>測(cè)壓斷面2>測(cè)壓斷面3，即正面波壓強(qiáng)最大，沿圓弧隨角度增大而減少。但總體來(lái)看，各測(cè)壓斷面環(huán)向壓力差值并不大，不超過(guò)12%，并沒(méi)有出現(xiàn)像圓筒形防波堤那樣在防波堤銜接處呈顯著的增大現(xiàn)象。相比較而言，新型弧形防波堤受力狀態(tài)更好。波谷作用時(shí)，同一高程下，各測(cè)壓斷面的波壓力基本相等，即沿圓弧均勻分布。

3.2新型弧形防波堤波壓力影響因素分析

3.2.1 波高的影響

圖9(a)～9(c)為水深0.45 m，周期1.4 s，波高分別為0.08、0.10、0.12、0.14、0.16 m時(shí)，各測(cè)壓斷面上各測(cè)點(diǎn)波壓力分布。由圖可知，弧形防波堤上各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)隨波高的增大而增大。

3.2.2 周期的影響

圖10(a)～10(c)為水深0.45 m，波高0.14 m，波周期分別為T(mén)=1.0、1.2、1.4、1.6 s時(shí)，各測(cè)壓斷面上不同測(cè)點(diǎn)的波壓力分布?；⌒畏啦ǖ躺系母鳒y(cè)點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)隨周期的增大而增大，說(shuō)明長(zhǎng)波的波壓力較大。

3.2.3 水深的影響

從圖6波高、周期相同，水深不同時(shí)的垂向波壓力分布圖可以看出，隨著水位的降低，靜水位以上測(cè)點(diǎn)波壓強(qiáng)隨之減少，靜水位以下各測(cè)點(diǎn)波壓強(qiáng)隨之增大。這是由于波浪的能量匯集區(qū)在靜水位附近，隨著水位的降低，能量匯集區(qū)域逐漸下移，水位以下各測(cè)點(diǎn)所受波動(dòng)作用更為顯著。

圖9 不同波高時(shí)各測(cè)壓斷面的波壓強(qiáng)分布Fig. 9 Pressure distribution of different measuring sections under different wave heights

圖10 不同周期時(shí)各測(cè)壓斷面上的波壓強(qiáng)分布Fig. 10 Pressure distribution of different measuring sections under different wave periods

3.3新型弧形防波堤與矩形沉箱波壓力的比較

將波壓力試驗(yàn)值分別與合田良實(shí)公式和海港水文規(guī)范公式進(jìn)行比較分析(圖11)。分析可知，最大波壓力測(cè)點(diǎn)在靜水位偏上5 cm處，最大波壓力以上的測(cè)點(diǎn)壓力實(shí)測(cè)值與海港水文規(guī)范和合田良實(shí)公式較為接近。靜水位以下各測(cè)點(diǎn)波壓力值普遍少于海港水文規(guī)范和合田良實(shí)公式理論值。且各測(cè)點(diǎn)與海港水文公式相差較大，為30%～40%。與合田良實(shí)公式比較，誤差為8%～20%。相比較而言合田良實(shí)公式比較接近實(shí)測(cè)值。這是由于合田良實(shí)公式考慮了不完全反射，這符合試驗(yàn)觀(guān)察到的不完全立波波態(tài)的現(xiàn)象。總體來(lái)看，弧形防波堤各斷面波壓力明顯小于矩形沉箱波壓力。

圖11 波浪總水平力試驗(yàn)值與各家理論公式的比較Fig. 11 Comparison of different theoretical methods of wave forces and experimental results

3.4新型弧形防波堤所受水平總力分析

波浪力的研究通常分為三方面：一是理論研究，二是物理模型實(shí)驗(yàn)，三是數(shù)值模擬。理論研究作為物理模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)，可以為這兩方面提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。MacCamy和Fuchs[13]于1954年得到了大直徑圓柱體的線(xiàn)性繞射解析解，此后Hutington[14]和Raman[15]等學(xué)者基于此理論對(duì)圓柱體上的波浪荷載進(jìn)行了研究。但由于圓沉箱結(jié)構(gòu)的特殊性，影響因素眾多，理論研究過(guò)程中進(jìn)行了大量假設(shè)，公式推導(dǎo)復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用性不強(qiáng)。目前大多數(shù)研究者采用的是基于物理模型試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)公式法，即在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的水槽(水池)內(nèi)對(duì)大圓筒模型在各種水深、周期、波高下的波浪力進(jìn)行測(cè)試，然后用統(tǒng)計(jì)分析的辦法確定經(jīng)驗(yàn)公式中的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。如蘇聯(lián)的O.H.凡恰戈夫[8]、天津大學(xué)張子樵[16]、夏運(yùn)強(qiáng)[9]、柳玉良[11]、葛蓉[12]等。本文研究也采用類(lèi)似方法。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，弧形防波堤上的波壓力與合田良實(shí)公式計(jì)算值比較接近。因此，在合田良實(shí)公式的基礎(chǔ)上，考慮修正系數(shù)，提出計(jì)算新型弧形防波堤波壓力的計(jì)算公式：

P=KpPz

圖12 擬合公式得到的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比Fig. 12 Comparison of values obtained by fitting formula and measured values

式中：Kp為修正系數(shù)，P和Pz分別為作用在弧形防波堤和合田良實(shí)直墻式的水平波浪力。

將試驗(yàn)值沿圓弧面積分(1/4圓弧面)并將其沿水平方向分解得到作用在弧形防波堤的總水平波浪力，表2為弧形防波堤總水平波浪力與合田良實(shí)公式計(jì)算值的比較。由表可知，取修正系數(shù)=0.91。

為驗(yàn)證修正系數(shù)Kp選取的可靠性，本文將在各工況下按擬合公式計(jì)算得到的波浪水平總力計(jì)算值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，如圖12所示。圖中Y軸為按擬合公式得到的計(jì)算值，X軸為實(shí)測(cè)值。由圖可知，數(shù)據(jù)點(diǎn)均勻分布于y=x的兩側(cè)，說(shuō)明修正系數(shù)選取較為準(zhǔn)確可靠。

表2 水平總力實(shí)測(cè)值與合田良實(shí)公式比較Tab. 2 Comparison of Goda fomula of horizontal total force and measured values

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)前墻形式為連續(xù)半圓形的新型弧形防波堤進(jìn)行規(guī)則波作用下的物理模型試驗(yàn)，研究了此種新型防波堤波壓力的分布規(guī)律及其影響因素。通過(guò)將試驗(yàn)結(jié)果與海港水文規(guī)范和合田良實(shí)公式進(jìn)行比較分析，提出了計(jì)算新型防波堤總水平波浪力的方法。試驗(yàn)分析結(jié)果表明：

1)弧形防波堤波壓力垂向分布與直墻式防波堤類(lèi)似，靜水位附近為三角形分布，靜水位以下為拋物線(xiàn)分布；弧形防波堤波壓力環(huán)向分布為：波峰作用時(shí)，與波浪入射角相同的斷面波壓強(qiáng)最大，沿圓弧角度的增大，波壓強(qiáng)減少；波谷作用時(shí)，波壓強(qiáng)基本相等，呈均勻分布。值得指出的是，即便在波峰作用時(shí)，波壓強(qiáng)沿?cái)嗝娣植疾煌湎嗖畈⒉淮?，受力狀態(tài)比圓筒形防波堤要好。

2)弧形防波堤波壓強(qiáng)隨波高、周期的增大而增大。

3)弧形防波堤總水平波浪力計(jì)算宜采用修正后的合田良實(shí)公式，計(jì)算分析表明，弧形防波堤水平波浪總力比同等尺度直墻式防波堤的波浪力小10%左右。

由于波浪與圓筒作用十分復(fù)雜，本次只是在物理模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)新型防波堤進(jìn)行的初步研究，試驗(yàn)波況均為正向且不越浪，沒(méi)有進(jìn)行垂向波浪力研究，也沒(méi)有考慮防波堤上部胸墻的影響，對(duì)防波堤水平波浪總力是通過(guò)波壓力測(cè)點(diǎn)積分得到，有待以后進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。建議在波浪水池里對(duì)此種弧形防波堤進(jìn)行足尺試驗(yàn)，并和同尺度直立堤進(jìn)行對(duì)比，對(duì)波浪斜向入射情況和波陡、相對(duì)水深、相對(duì)筒徑、相對(duì)波高等影響波壓力的因素進(jìn)行深入研究。

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Experimental study on wave forces on curved breakwater

ZHAO Liping1,2, ZHU Yazhou1,2, XIE Aoyun1,2, ZOU Junfei1,2

(1. School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410007, China; 2. Key Laboratory of Water & Sediment Science and Water Hazard Prevention, Changsha 410004, China)

Based on the circular cylinder breakwater and the V- shaped breakwater, considering the coastal geomorphic plane morphology characteristics that consecutive V- shape and semi circular coast would be formed behind the offshore breakwater, a form of breakwater is proposed with a semi- cylindrical continuous front wall. Through the regular wave model experiment in a wave flume, the wave force distribution and the influence factors for wave forces on this new breakwater are studied, such as wave height, period, water depth, etc. The results are compared with theoretical values according to the Seaport hydrology standard formula and the Goda formula, and the modified Goda is given for total horizontal wave force on this new breakwater. The results show that the wave pressure on curved breakwater increases with the incease of wave height and wave period, and that the total horizontal wave forceis less than that of the same scale vertical breakwater by about 10%.

circular cylinder breakwater; V- shaped breakwater; semi- cylindrical; force distribution; total force

TV32

A

10.16483/j.issn.1005- 9865.2015.05.005

1005- 9865(2015)05- 035- 07

2015- 01- 20

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51109018)

趙利平(1961- )，男，浙江義烏人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事波浪水流與結(jié)構(gòu)相互作用研究。E- mail:zhaolp@csust.edu.cn