斜坡式防波堤波浪作用结构稳定虚拟仿真实验一一电子教材平均波长L由下式确定：g72元a2元tanh(3-1)L式中：g——重力加速度；d—水深。四、实验原理1.防波堤高程及越浪设计计算防波堤堤顶高程确定是防波堤设计的主要参数，防波堤堤顶高程设计的主要任务为根据防波堤前设计水深及波浪在防波堤面上爬坡高度确定防波堤顶高程，进而确定挡浪墙（胸墙）高度及尺寸。实验过程中，所有设计的结构、参数均可通过虚拟方式直观、全方位显示。本实验环节由以下过程串联而成：波浪在斜坡面上破碎理论一斜坡面坡度一波浪爬升高度、回落深度一→基于波浪爬升高度及防波堤是否充许越浪确定防波堤顶高程一防波堤顶高程校核一记录设计结果供正确性判断。关键知识点：波浪在斜坡面上破碎理论、末风速与喷雾射程关系波浪在斜坡上运动有两种形态，破碎和反射，其发生的情况主要取决于斜坡的坡度。当坡度较缓（坡面与水平面夹角α<45°）时，波浪从斜坡上推进到波浪破碎的临界水深后会发生破碎。当坡度较陡（坡面与水平面夹角α≥45°）时，波浪将大部分反射，较少发生破碎。1.波浪在斜坡上破碎的临界水深波浪在斜坡上破碎的临界水深d，如图5所示，可按下列经验公式确定：dp=H(0.47+0.023)1+m(4-1)Hm式中：H—设计波高（m）;L设计波长（m);m—坡度，m=cota，α为斜坡堤角度（°）。6
斜坡式防波堤波浪作用结构稳定虚拟仿真实验——电子教材 6 平均波长 L 由下式确定： L= gT 2 2π tanh 2πd L (3-1) 式中：g——重力加速度； d——水深。 四、实验原理 1.防波堤高程及越浪设计计算 防波堤堤顶高程确定是防波堤设计的主要参数, 防波堤堤顶高程设计的主 要任务为根据防波堤前设计水深及波浪在防波堤面上爬坡高度确定防波堤顶高 程，进而确定挡浪墙（胸墙）高度及尺寸。实验过程中，所有设计的结构、参数 均可通过虚拟方式直观、全方位显示。 本实验环节由以下过程串联而成：波浪在斜坡面上破碎理论→斜坡面坡度 →波浪爬升高度、回落深度→基于波浪爬升高度及防波堤是否允许越浪确定防 波堤顶高程→防波堤顶高程校核→记录设计结果供正确性判断。 关键知识点：波浪在斜坡面上破碎理论、末风速与喷雾射程关系 波浪在斜坡上运动有两种形态，破碎和反射，其发生的情况主要取决于斜坡 的坡度。当坡度较缓（坡面与水平面夹角 α＜45°）时，波浪从斜坡上推进到波 浪破碎的临界水深后会发生破碎。当坡度较陡（坡面与水平面夹角 α≥45°）时， 波浪将大部分反射，较少发生破碎。 1．波浪在斜坡上破碎的临界水深 波浪在斜坡上破碎的临界水深 d，如图 5 所示，可按下列经验公式确定： (4-1) 式中：H——设计波高（m）； L——设计波长（m）； m——坡度，m=cota，α 为斜坡堤角度（°）
斜坡式防波堤波浪作用结构稳定虚拟仿真实验一一电子教材图5波浪在斜坡上的变形2.波浪在斜坡上的爬升高度R与回落深度Rd波浪破碎后会形成一股冲向斜坡面的水流，部分水体继续沿斜坡面向上爬升一定高度而停止，通常称此高度为波浪爬升高度Ru。当下一个波谷在斜坡面上出现时，上爬水体在自重力作用下沿斜坡面退下，形成回流。这股回流一方面对后一个波浪的推进造成阻碍，另一方面对斜坡面造成冲刷，剧烈冲刷集中在回流的回落深度Ra以上。波浪作用剧烈的区域在爬升高度R和回落深度Ra之间。规则波。当波浪正向作用时，规则波在斜坡上的爬高R.和落深Ra（从静水面起算，如图6所示），按下式计算：Ru=KRuH(4-2)(4-3)R.-KRaH(4-4)R=Kutanh(o.423M)+[(R)m-R.]R.(M)Ra=Kaitanh(0.423M)+[(Ra)m-RaaJR.(M)(4-5)4irdtanh(1+(Ru)msinhord2L(4-6)4ndKaatanh2nd(Ral)m12Linh(4-7)R,(M)=1.09M3.32exP(-1.25M)(4-8)R.(M)=0.35M1954exp(-0.42M)-7.80M2.02 exp(-2.69M)(4-9)M=(tanh(4-10)7
斜坡式防波堤波浪作用结构稳定虚拟仿真实验——电子教材 7 图 5 波浪在斜坡上的变形 2．波浪在斜坡上的爬升高度Ru与回落深度R 波浪破碎后会形成一股冲向斜坡面的水流，部分水体继续沿斜坡面向上爬 升一定高度而停止，通常称此高度为波浪爬升高度R d u。当下一个波谷在斜坡面上 出现时，上爬水体在自重力作用下沿斜坡面退下，形成回流。这股回流一方面对 后一个波浪的推进造成阻碍，另一方面对斜坡面造成冲刷，剧烈冲刷集中在回流 的回落深度Rd以上。波浪作用剧烈的区域在爬升高度Ru和回落深度Rd 规则波。当波浪正向作用时，规则波在斜坡上的爬高R 之间。 u和落深Rd（从静水 面起算，如图 6 所示），按下式计算： (4-2) (4-3) (4-4) (4-5) (4-6) (4-7) (4-8) (4-9) (4-10)