因为浮式防波堤对波能的衰减过程是及其复杂的,我们对其消波性能的规律性掌握也是很困难,所以在大多数情况下,采用多个假设,对特定构型和尺寸的浮堤结构进行物理模型试验研究。现阶段,对于浮式防波堤的理论研究,主要有以下两个目标:1)构建一个简单的数学模型,对所建构型的波能耗散、波反射和波传输进行评估。2)对不同波浪和结构参数的形同特性进行试验研究。
1.3.2浮式防波堤的工程应用
到现在为止,已经有很多浮式防波堤的工程实例在国内外应用,而且国外的工程应用比国内应用要多很多。世界上第一个浮式防波堤是属于英国的,它在英国Plymouth港建造的,是一种木质浮堤,用来保护港内的船只减少受波浪影响。,著名的Bombardon浮式防波堤是在1944年二战期间,由盟军在诺曼底登陆中搭建而成的。浮式防波堤的需求从1970年后开始不断增强。1976年,日本在福山修建一条浮箱式浮式防波堤。浮堤为矩形箱式,总长275米。其宽度为十米,型深三米,吃水两米。1996年,为了给希腊的Messolonghi港修建游艇码头,荷兰FDN工程公司为此设计了一个T型浮式防波堤,并将其命名为Mega。1999年,美国陆军工程师兵团研究和发展中心对一种可快速安装的V型布置的浮式防波堤进行了海上消浪效果实测。浮式防波堤已经在美国的Friday港、Bremerton港、OysterPoint码头、Brownasville港等地方采用。
与国外相比,虽然国内的浮式防波堤工程应用很少,但是愈来愈多的关注集中到了浮式防波堤上。1962年,南京水利科学研究院研制出一条浮式导航防波堤,并将它应用于丹江口水库。该浮堤主尺度为:长134m,宽10m,型深3m,吃水1.5m。2002年,在连云港旗台山海域建成我国沿海第一条浮式防波堤,它的目的是保护海水养殖区,减少外来波浪的影响。由于浮式防波堤工程经验不足,同时也未经过充分的试验分析和论证,该浮堤完工后不久便遭到波浪破坏。2012年,一种浮筏式浮式防波堤应用于福建省连江县定海海域。它用来拆除养殖网箱,对生态系统进行修复,实行海洋新牧场的开发。由当前的情况来看,现有的浮式防波堤在长周期波浪下消波效果较差和在极端工况下浮堤结构难以自保,这俩者是限制浮式防波堤工程应用的主要原因。
1.4本文的主要内容
本文结合了现有的研究理论成果以及工程应用,同时根据浮式防波堤所处的海域状况,设计一种具有沉浮功能的浮箱—轮胎式浮式防波堤,与浮箱式浮式防波堤进行对比试验,两种工况下,即空载和满载状态下,研究其消波效果和水动力性能。
本文内容按以下要点展开:
(1)第1章对课题的背景和研究意义进行了介绍,紧接着简述了国内外对浮式防波堤的研究概况以及现有的工程实际应用情况。
(2)第2章对浮式防波堤设计中所需的基本理论,如:消波性能理论,悬链线理论和水动力性能理论等,进行了相关介绍。
(3)第3章介绍了根据目标海域的情况,结合现有的研究成果和工程实例应用,设计了一种具有沉浮功能的新构型的浮式防波堤——浮箱—轮胎式浮式防波堤。并给出其各部分的详细参数。
(4)第4章介绍了应用水动力计算程序浮箱式和浮箱—轮胎式浮堤的消波性能、运动响应以及系泊锚链张力,并把两者进行对比分析。
(5)结论部分讲述的是结合本文的研究工作,对浮箱—轮胎式浮式防波堤进行了评价和总结。