波浪淺水變形實(shí)驗(yàn)

1、波浪淺水變形實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x在近岸動(dòng)力場(chǎng)中，海浪極富變化性，它們一直是施加在任何海岸建筑物上最重要的環(huán)境荷載，所以，掌握其在近岸水域里的演變規(guī)律，較之于外海水域，顯得更為重要和急需。因此，對(duì)波浪淺水變形規(guī)律開(kāi)展研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。二. 實(shí)驗(yàn)概述實(shí)驗(yàn)在長(zhǎng)沙理工大學(xué)云塘校區(qū)水利實(shí)驗(yàn)中心的波浪水槽內(nèi)進(jìn)行。所用的波浪水槽長(zhǎng)45米，寬0.8米，高1.0米，波浪水槽兩側(cè)為透明玻璃，兩端均有良好的消波設(shè)施，水槽配有液壓伺服式不規(guī)則波造波機(jī)，其主控系統(tǒng)是大連理工大學(xué)海岸和近海工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自行研究開(kāi)發(fā)的Wavemake系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，精確度高。實(shí)驗(yàn)中的波高測(cè)量采用加拿大WG

2、-50型號(hào)浪高儀，該儀器最小測(cè)量周期為1.5，儀器測(cè)量誤差為0.4%。數(shù)據(jù)采集采用優(yōu)泰(UTekL)信號(hào)采集分析系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)布置如圖1所示，實(shí)驗(yàn)在斜坡上進(jìn)行，在水槽內(nèi)布置4個(gè)浪高儀，斜坡前2個(gè)，測(cè)量入射波。斜坡上2個(gè)，測(cè)量波浪的淺水變形。圖1 實(shí)驗(yàn)布置示意圖三. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1. 布置實(shí)驗(yàn)設(shè)備，布置浪高儀。2. 建立坐標(biāo)系，選擇坐標(biāo)系原點(diǎn)，波浪傳播方向?yàn)閤軸正方向，垂直方向?yàn)閦軸正方向。運(yùn)用卷尺測(cè)量4個(gè)浪高儀所在的位置，并且得出相應(yīng)的位置坐標(biāo)。繪出實(shí)驗(yàn)布置圖，得出浪高儀位置表1。表1 浪高儀位置浪高儀坐標(biāo) 1# 2# 3# 4#X(m)3. 運(yùn)用水位測(cè)針測(cè)量實(shí)驗(yàn)水深d。測(cè)量斜坡的坡度。4. 入

3、射波為規(guī)則波。選擇造波參數(shù)（波高、波周期），參數(shù)分兩組選取：周期T相同，波高H不同；波高H相同，周期T不同。表1 造波參數(shù)表周期T（s）波高H(cm)波高H(cm)周期T（s）5. 開(kāi)始造波，從造波機(jī)造出的前四至五個(gè)波一般為不穩(wěn)定波，將其忽略掉后再開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。6. 同時(shí)觀察并記錄水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡和波浪在斜坡上傳播變形以及破碎的現(xiàn)象，記錄波浪的破碎類(lèi)型，采集完畢后停止造波。保存數(shù)據(jù)。7選取新的造波參數(shù)（波高、波周期），重新開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，至少進(jìn)行2組實(shí)驗(yàn)。四. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析1波面變化分析。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，分別繪制出相應(yīng)的波面曲線圖（如圖2所示），分析波浪傳播至斜坡上時(shí)，波浪形態(tài)的變化規(guī)律。2. 波高和

4、波周期計(jì)算與分析。通過(guò)波面曲線圖得出每組實(shí)驗(yàn)坡前和坡上測(cè)得的波高和周期，分別計(jì)算出波長(zhǎng)和波速。分析波浪在淺水變形過(guò)程中波高、波周期、波長(zhǎng)、波速如何變化，得到其變化規(guī)律。(詳見(jiàn)表2)圖2 波面曲線圖表2 波要素計(jì)算表入射波斜坡上浪高儀波高(cm)周期(s)波長(zhǎng)(m) (1-2#)波速(m/s)浪高儀波高(cm)周期(s)波長(zhǎng)(m) (3-4#)波速(m/s)11#3#2#4#21#3#2#4#1#3#2#4#3. 淺水變形規(guī)律分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)水深、斜坡坡度和波高儀位置，推算2#波高儀測(cè)點(diǎn)相應(yīng)的水深。分析波浪傳播至斜坡上時(shí)，波浪淺水變形的規(guī)律。4.波浪的破碎類(lèi)型分析。(表3)表3 波浪破碎表組次入射

5、波(1#)斜坡坡度破碎類(lèi)型波高(cm)周期(s)1五. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)該包括如下幾部分：1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x2.實(shí)驗(yàn)概述（包括實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、地點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹，坐標(biāo)系如何建立，實(shí)驗(yàn)布置描述包括造波機(jī)位置、消浪設(shè)施、浪高儀布置、斜坡坡度等，繪制出實(shí)驗(yàn)布置圖，給出浪高儀坐標(biāo)位置表）3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟（具體的實(shí)驗(yàn)步驟，每個(gè)步驟測(cè)量過(guò)程和內(nèi)容描述）4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述（波浪在斜坡上傳播變形及破碎現(xiàn)象的描述、破波類(lèi)型、水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特性描述）5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論（實(shí)驗(yàn)總結(jié)，主要的實(shí)驗(yàn)結(jié)論）7.實(shí)驗(yàn)收獲與體會(huì)8.其他說(shuō)明：1）實(shí)驗(yàn)時(shí)每人帶上一份實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)；2）每組帶一個(gè)照相機(jī)和一個(gè)U盤(pán)；3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須要有實(shí)驗(yàn)照片，報(bào)告中無(wú)照片或用其他組實(shí)驗(yàn)照片的，實(shí)驗(yàn)成績(jī)不及格；4）實(shí)驗(yàn)完成后，原始數(shù)據(jù)必須要有指導(dǎo)老師的簽字實(shí)驗(yàn)圖表應(yīng)該規(guī)范。繪圖要有圖號(hào)、圖名。圖內(nèi)應(yīng)標(biāo)明設(shè)備的名稱(chēng)、浪高儀的距離等詳細(xì)信息。坐標(biāo)軸應(yīng)有名稱(chēng)和單位（參見(jiàn)圖1和2）。表格應(yīng)有表號(hào)和表名，不要忘記寫(xiě)單位（參見(jiàn)表1