單變量與雙變量下浮式防波堤消能實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析

房 欣 羅玉來 王鋅鑫 徐 鑫 吳含笑

（重慶交通大學(xué) 河海學(xué)院， 重慶 400000）

1 浮式防波堤及相應(yīng)工程實(shí)例簡(jiǎn)介

浮式防波堤主要由消能裝置和錨固裝置兩大部分組成。消能裝置一般由具有一定吃水深度的箱體或者組合浮排組成。錨固系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單主要有錨鏈和錨塊構(gòu)成，固定整個(gè)浮式防波堤。浮式防波堤的主要消能原理就是通過自身的運(yùn)動(dòng)來擾亂水流中水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，從而阻止波浪傳播并使得波浪發(fā)生破碎，從而使整個(gè)裝置產(chǎn)生消能效果。

目前，浮式防波堤存在著很多工程實(shí)例：連云港建成我國(guó)首條1 公里長(zhǎng)的浮式防波堤使得連云港旗臺(tái)山下原先風(fēng)大浪急的1 平方公里海域已變成可供“耕海牧漁”的海上“良田”；港珠澳大橋香港口岸人工島工程使用的600m 長(zhǎng)的浮式防波堤來確保一個(gè)想對(duì)穩(wěn)定的工程區(qū)域開展施工。

2 實(shí)驗(yàn)介紹

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器

1） 1∶40 比例縮小的PVC 骨架浮式防波堤75cm×50cm×25cm（長(zhǎng)×寬×高）；2） 50cm×1m×30m 波浪水槽及機(jī)械式規(guī)則波造波機(jī)；3） 波高傳感器3 支；4） 四根尼龍繩，T 型固定鐵板；5） 采集記錄系統(tǒng)、電腦；6） 秒表、米尺等；

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備布置

浮式防波堤堤模型布置在試驗(yàn)水槽中部塊上，模型前布置1 號(hào)、2 號(hào)兩支波高傳感器測(cè)量堤前波高，模型后布置一支0 號(hào)波高傳感器測(cè)量堤后波高。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1） 打開輸水閥門待浮式防波堤升至適宜高度；2） 通過控制轉(zhuǎn)數(shù)為350 轉(zhuǎn)/分，通過調(diào)整造波等級(jí)，控制造波高度；3） 開始造波并待波浪傳播穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量，調(diào)整造波等級(jí)重復(fù)造波測(cè)量7 組；4） 停機(jī)改變轉(zhuǎn)數(shù)為300 轉(zhuǎn)/分，造波等級(jí)設(shè)定為4；5） 開始造波并待波浪傳播穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量，增加50 轉(zhuǎn)數(shù)，直至測(cè)量7 組；

2.4 實(shí)驗(yàn)處理

利用EXCEL、MATLAB 等處理采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：按實(shí)驗(yàn)周期T 按照水深h 分組利用matlab，編程，使用牛頓迭代法算出每組的波長(zhǎng)L，以及波速c；最后編寫程序算出各組的波能E 和波能流P；并求出ΔE、ΔP。擬合出ΔE、 和坡度θ、波高H、周期T 及水深h 之間的函數(shù)關(guān)系式。

2.5 實(shí)驗(yàn)成果整理

（防波堤前） 波高改變情況下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

（防波堤前） 周期、波高同時(shí)變化情況下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比及分析

通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)在其他實(shí)驗(yàn)條件相同的情況下即：轉(zhuǎn)速350（r/min），造波等級(jí)為4 時(shí)，單因素（只改變波高） 和雙因素（周期與波高同時(shí)改變） 所得到堤前波陡、波能以及波能流等波要素均不相同。

我們可以借用工程經(jīng)濟(jì)學(xué)中靈敏度分析局限性的觀點(diǎn)來解釋這一現(xiàn)象，無論哪一種類型的實(shí)驗(yàn)，各個(gè)不確定性因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響總是相互交叉地、綜合地發(fā)生著，因此如果完全剝離開某種影響因素分析其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，可能會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性造成一定的影響。