大比尺波浪水槽简介
波浪是海岸和海洋工程中面临的主要环境因素,为了在实验室模拟更接近原态的波浪情况,不少国家相续建成了大比尺波浪水槽对波浪及其作用力进行研究。部分水槽如下表1:
水槽名称 | 长度(m) | 深度(m) | 宽度(m) | 造波能力(m) |
德国汉诺威大学水槽 | 330 | 7 | 5 | 2.5 |
中国台湾成功大学水槽 | 300 | 5 | 5 | 1.5 |
荷兰代尔福特研究所水槽 | 233 | 7 | 5 | 2.5 |
日本港湾空港技术研究所水槽 | 185 | 11 | 3.5 | 3.5 |
俄罗斯彼得堡水力研究所水槽 | 110 | 7.5 | 4 | 2 |
美国俄勒冈周立大学水槽 | 104 | 4.6 | 3.7 | 1.3 |
中国天科院水槽 | 450 | 12 | 5 | 3.5 |
一、大比尺波浪水槽研究主要内容
利用大水槽国内外做了大量的试验研究,如1)日本港湾空港技术研究所水槽主要研究内容主要包括:波浪基础理论研究;波浪作用结构受力、稳定性和破快机理研究;泥沙运动方面的研究以及新型防浪结构物的开发研究等。如日本港湾空港技术研究所水槽对波浪作用下沙土地基液化问题,波浪作用下人工岛侵蚀保护,结构物的变形与破坏等。
图1日本港湾空港技术研究所大规模波动地盘水路示意图
2)德国汉诺威大学主要研究内容有1、抛石防护堤:波浪产生的孔隙水压力,结构内部流及其结构整体稳定性、档浪墙所有压力及越浪。2、直立防护堤:破碎波对结构的冲击作用力、底部浮托力、波浪-结构物-地基之间的响应等。3、海底与护岸及其他大量的试验。
3)我国的天科院建成的目前来看是全球最大的大比尺水槽,利用大水槽进行大量的科研工作,取得了丰硕的成果。如:波浪作用下孤立建筑物周围局部冲刷研究,护岸稳定性与越浪量试验研究、珊瑚礁建筑物波浪冲击特性与抗滑稳定性研究等等。
4)我国台湾、荷兰、西班牙等利用大比尺水槽也取得了许多科研成果。如2014年东南亚发生海啸,台湾成功大学对海啸进行了模拟研究,了解海啸运动特性。
二、展望:
大比尺波浪水槽造波技术是基于机电技术、控制理论、水动力学及波浪理论等多学科的综合技术。在波浪测试、主动吸收造波及特殊波模拟方面会有更深更广泛的研究。同时与之配套的如波高仪、压力传感器、六分力传感器,流速仪、水下高清摄像机、六分量位移传感器、地形扫描仪、越浪量测量等测量仪器和设备也应与之相适应,向高精度、数字化、自动化、非接触式等方向发展提高。