高 峰，郭源媛，許雄文，張慈珩，管 寧 ，彭 程

(1.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所 港口水工建筑物技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室 工程泥沙交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300456；2.天津大學(xué) 建筑工程學(xué)院，天津 300392；3.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032；4.三亞市交通運(yùn)輸局，三亞 572099)

復(fù)合建模(Composite Modeling)不是一種全新的試驗(yàn)技術(shù)，20世紀(jì)70年代即在海岸工程和水利工程中出現(xiàn)了這種新興的模擬技術(shù)，這是將物理模型與數(shù)學(xué)模型結(jié)合在一起的新模型，標(biāo)志著模擬技術(shù)方面的重大進(jìn)展。最先是由德國(guó) Hannvoer大學(xué)的 Holz[1]提出了這種模型，其將一長(zhǎng)段河道分成兩小段，分別用物模和數(shù)模各模擬其中一段，并通過(guò)接口耦合同步，加拿大學(xué)者將Holz的試驗(yàn)結(jié)果首先應(yīng)用到圣勞倫斯河口整體模型中。隨后，這種建模方法不斷發(fā)展應(yīng)用，Oumeraci H[2]在海岸工程物理模擬中開(kāi)展了數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的協(xié)同效應(yīng)研究，Kamphuis J W[3]在第27屆國(guó)際海岸工程會(huì)議中就提出復(fù)合模型建模設(shè)計(jì)，Van Os A G，Soulsby R S和Kirkegaard J[4]探索了歐洲水力學(xué)研究中實(shí)驗(yàn)方法的未來(lái)作用。如今高速大容量計(jì)算資源的提升使得數(shù)值模擬成為更受歡迎的工程研究手段，但是傳統(tǒng)物理測(cè)試仍然是必要補(bǔ)充，正是由于海岸工程設(shè)計(jì)中存在較大的不確定性，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不完整、不充分和現(xiàn)有手段并不十分完善，導(dǎo)致一些實(shí)際問(wèn)題和模擬過(guò)程很難用單一的數(shù)值方法求解。同樣，基于不斷的物理模型試驗(yàn)的結(jié)果積累，更加參數(shù)化的描述方法也將納入數(shù)值模型中不斷提升數(shù)模技術(shù)的進(jìn)步，兩者相互嵌套、相輔相成。廣義的復(fù)合建模是集成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、數(shù)值模擬、試驗(yàn)室研究和理論分析等各種研究方法，以獲得更好的解決方案，特別是對(duì)于不同空間尺度的復(fù)雜問(wèn)題，其建模能力更高，是單個(gè)物理模型或數(shù)值模型所不能做到的。單個(gè)研究方法無(wú)法充分再現(xiàn)海岸工程問(wèn)題所涉及的復(fù)雜過(guò)程，更不能以一種方法取代所有其他方法。一般最常用的方法是將物理模型和數(shù)值模型相結(jié)合，這是一種非常穩(wěn)定的技術(shù)。復(fù)核建模的基本思路即是在更經(jīng)濟(jì)的空間和成本條件下，先以數(shù)值模型基于1:1比例的精確建模，預(yù)測(cè)全球范圍或大尺度的水動(dòng)力過(guò)程，被用作建模的第一階段，并作為物模的一種較為便捷的補(bǔ)充方法，快速提供設(shè)計(jì)所需的參數(shù)，而物理模型的邊界條件則來(lái)自數(shù)值模型，物模研究專(zhuān)注于解決小尺度的局部問(wèn)題，并更直觀地理解和復(fù)演更加復(fù)雜的水動(dòng)力過(guò)程，將一個(gè)非常復(fù)雜的海岸工程問(wèn)題分解成幾個(gè)更容易分析和跟蹤的過(guò)程，這些過(guò)程可以用最合適的方法來(lái)描述，以獲得更可靠的結(jié)果。

海岸工程中的防波堤主要作用是擋浪，波浪在堤前破碎或反射，建筑物依靠自重來(lái)承受巨大的波浪荷載而維持穩(wěn)定，因而傳統(tǒng)實(shí)體堤身高大、造價(jià)較高，且對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較大。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)海洋防護(hù)工程建設(shè)的觀念也大有不同，人們對(duì)環(huán)境的重視，綠色環(huán)保型、可持續(xù)發(fā)展型的工程越來(lái)越受到青睞。如今的港口建設(shè)不僅需要防波堤具有防浪功能，還需要防波堤滿(mǎn)足海洋生態(tài)環(huán)境的要求。因此，研究消波性能好、安全穩(wěn)定且滿(mǎn)足環(huán)保要求的新型防波堤結(jié)構(gòu)已迫在眉睫。在此背景下，透空式防波堤應(yīng)運(yùn)而生，基于波浪理論的研究和試驗(yàn)表明，波動(dòng)主要集中在水體上層，在表層2～3 倍波高的水層厚度內(nèi)集中了90%以上的波能，由樁墩結(jié)構(gòu)和入水一定深度的擋浪結(jié)構(gòu)所組成的透空式防波堤就是根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)[5]。上部擋浪結(jié)構(gòu)可衰減外海傳來(lái)的大部分波浪，而在下部允許水體通過(guò)。由于透空式防波堤利于港內(nèi)水體循環(huán)交換、對(duì)地質(zhì)條件要求低等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于對(duì)環(huán)境有特殊要求的近海港口工程，既可達(dá)到較好的掩護(hù)效果，又可保證港區(qū)內(nèi)具有良好的水質(zhì)條件，而透空式防波堤的消波性能研究也是這一類(lèi)型結(jié)構(gòu)研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在板式透空式防波堤的水動(dòng)力特性方面取得了一定的研究成果，在防波堤的結(jié)構(gòu)形式上主要是以水平板或豎直板為主，主要通過(guò)交錯(cuò)遮掩、渦流磨擦、沿程吸收、衰減、耗散波能，從而達(dá)到減小通過(guò)堤后的傳遞波高[6-7]。本文研究依托具體某海上巴士碼頭工程，針對(duì)其高樁透空式防波堤兼顧碼頭的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行專(zhuān)題試驗(yàn)研究，結(jié)合數(shù)值模擬和物理模型的復(fù)合建模試驗(yàn)研究方法，對(duì)透浪特性等設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，為設(shè)計(jì)方案的確定提供科學(xué)依據(jù)。

1 消浪機(jī)理與研究思路

1.1 依托工程概況

圖1 高樁透空防波堤兼碼頭結(jié)構(gòu)斷面示意圖(尺寸：mm)

該工程擬在開(kāi)敞海域新建2個(gè)客輪泊位和預(yù)留2個(gè)游船泊位，由于受所在地海洋保護(hù)和海域環(huán)境的使用要求限制，不能采用傳統(tǒng)的斜坡式防波堤進(jìn)行港區(qū)掩護(hù)。因此，在碼頭東側(cè)通過(guò)1座透空式棧橋與后方陸域連接，該碼頭即采用高樁結(jié)構(gòu)形式兼做透空式防波堤，港內(nèi)側(cè)布置橡膠護(hù)舷及系船柱用于停泊，外側(cè)布置擋浪板以一定深度入水，其剖面結(jié)構(gòu)型式示意如圖1所示。

1.2 消浪原理

不同結(jié)構(gòu)型式的透空式防波堤由于結(jié)構(gòu)型式的差異，其消浪機(jī)理也有所差別。依托工程(圖1)為直立擋板透空式防波堤結(jié)構(gòu)形式，主要是通過(guò)直立擋板反射波能及擋板斷面壓縮和板端出現(xiàn)渦漩消耗能量外，還有波浪通過(guò)擋板開(kāi)孔形成渦漩耗能等措施。主要通過(guò)交錯(cuò)遮掩、沿程吸收、衰減、耗散波能，使水體與擋板結(jié)構(gòu)間碰撞或產(chǎn)生渦流磨擦,逐級(jí)消耗能量，從而達(dá)到減小通過(guò)堤后的傳遞波高，使堤后透射波高相對(duì)較小。透空式防波堤的消浪效果通常采用波浪透射率Kt來(lái)表征，波浪透射率Kt越小，堤后波高Ht就愈小，防波堤的消浪效果越好。國(guó)外學(xué)者已從理論上對(duì)透空式防波堤的波浪透射率進(jìn)行研究與探索，如Ursell[8]首先研究無(wú)限水深時(shí)直立擋板的波浪透射率,給出深水條件下的精確解，Wiegel[9]假設(shè)透射波能量等于擋板下的入射波能量，用微幅波理論推導(dǎo)出了有限水深情況下波浪透射率的近似解。Hayashi[10]從連續(xù)方程和Berno ulli定理出發(fā)，假設(shè)堤前波浪為長(zhǎng)波，堤前波浪水質(zhì)點(diǎn)速度沿水深均勻分布,推導(dǎo)出圓柱型垂直樁防波堤的波浪透射率的計(jì)算公式。國(guó)內(nèi)外對(duì)于透空式防波堤消浪特性的研究，除上述典型情況采用理論研究外，多數(shù)還是采用模型試驗(yàn)方法研究。同時(shí)，由于各種透空式防波堤結(jié)構(gòu)多樣復(fù)雜，消浪機(jī)理也有所差異，但都是從能量耗散的觀點(diǎn)出發(fā)與分析的，通過(guò)多次改變水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，使之相互碰撞或產(chǎn)生渦流，逐級(jí)消耗波能,從而既減小堤前反射波高，實(shí)現(xiàn)減小堤后透射波高[11]。

1.3 研究思路

由于高樁透空式防波堤的透浪系數(shù)與結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān)，傳統(tǒng)平面二維數(shù)值模型中對(duì)這類(lèi)結(jié)構(gòu)往往概化處理，如增加局部底摩阻系數(shù)或改變地形等，需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷入射波透浪衰減并確定折減系數(shù)。相對(duì)而言物理模型則更為直觀，但需要一定場(chǎng)地、較大成本與時(shí)間，同時(shí)還有比尺效應(yīng)。為了充分發(fā)揮數(shù)模、物模各自的優(yōu)勢(shì)，復(fù)合模型正是通過(guò)數(shù)、物模之間交換數(shù)據(jù)使得兩種不同的試驗(yàn)方法融合為一個(gè)整體，從而得到所需要的試驗(yàn)成果，實(shí)現(xiàn)研究目的高效方法。本文先后采用二維數(shù)值波浪水槽與平面二維波浪數(shù)模、波浪水槽與局部三維波浪物理模型組成的多重復(fù)合建模方法開(kāi)展研究。首先由平面二維整體波浪數(shù)模確定防波堤設(shè)計(jì)波浪要素和后續(xù)研究的波浪場(chǎng)邊界條件，再由數(shù)值波浪水槽初步確定正向入射波的透浪系數(shù)后再供平面波浪數(shù)模估算泊位損失作業(yè)天數(shù)，進(jìn)而通過(guò)二維波浪水槽進(jìn)行透浪系數(shù)的驗(yàn)證并測(cè)試結(jié)構(gòu)波浪力與越浪情況，最后考慮到數(shù)模對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)很難同時(shí)兼顧透射、繞射與反射等波浪傳播特性的模擬，故再以三維局部物理模型試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，從而在檢驗(yàn)和修正不同浪向下的投射系數(shù)的同時(shí)，分析堤后碼頭泊穩(wěn)條件，進(jìn)而分析損失作業(yè)天數(shù)。

2 數(shù)值模擬方法與成果分析

2.1 數(shù)學(xué)模型試驗(yàn)

根據(jù)已經(jīng)驗(yàn)證的工程外海-45 m等深線處重現(xiàn)期波浪條件，在自然地形條件下即工程建設(shè)前，推算工程區(qū)設(shè)計(jì)波浪條件，同時(shí)為工程后波浪場(chǎng)計(jì)算提供邊界條件。該模式為基于求解拋物型緩坡方程的PMS波浪數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過(guò)基于Boussinesq方程的BW近岸折射繞射數(shù)學(xué)模型，模擬工程建設(shè)后的港區(qū)波浪場(chǎng)分布，為分析碼頭泊穩(wěn)條件和損失作業(yè)天數(shù)提供依據(jù)。其中，大范圍PMS波浪模型Kirby在Pade基礎(chǔ)上完善和發(fā)展的拋物型緩坡方程，可用于較大傳播角度的波浪計(jì)算，傳播主方向?yàn)閤的方程為

(1)

模型中為了減少誤差保證計(jì)算的精確度，計(jì)算中均采用正向入射即入射方向與方程傳播的主方向x向相同。

圖2為PMS模型計(jì)算范圍與BW港區(qū)模型的嵌套關(guān)系以及極端高水位重現(xiàn)期為100 a時(shí)的H13%波高(圖2-a)和對(duì)應(yīng)BW模型中港區(qū)范圍比波高分布(圖2-b)結(jié)果。結(jié)果表明，本工程主要控制浪向?yàn)镾向，其次為SSE和SSW、SW向。其中，PMS模型推算的設(shè)計(jì)波浪要素結(jié)果也用作小范圍BW港區(qū)模型的起始波浪條件。

擬建工程防波堤處主要位于-1.6～-5.0 m水深水域，計(jì)算得到控制波浪S向H13%波高在2.53～4.55 m，其他浪向作用下SSE為2.24～3.86 m、SSW向?yàn)?.50～4.46 m和SW向?yàn)?.48～4.41 m。在PMS模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)BW模型進(jìn)一步計(jì)算工程建設(shè)后受防波堤掩護(hù)條件下設(shè)計(jì)高水位S向浪重現(xiàn)期2 a碼頭前沿波高，以分析泊位處的泊穩(wěn)條件，此時(shí)平面二維波浪數(shù)模中的透空式防波堤透浪系數(shù)采用了后文中提到的二維水槽以及物理模型的試驗(yàn)結(jié)果。

2-a 重現(xiàn)期100 a H13%波高2-b 港區(qū)比波高分布

2.1.2 二維波浪數(shù)值水槽

鑒于影響消浪效果的因素眾多，而復(fù)雜結(jié)構(gòu)的透空防波堤暫無(wú)成熟的經(jīng)驗(yàn)估算方法，因此在數(shù)模階段采用CFD數(shù)值模型確定的透射系數(shù)來(lái)率定空隙介質(zhì)的孔隙率。本研究依托FLOW-3D波浪模型，以RANS方程及連續(xù)性方程作為控制方程，通過(guò)VOF方法追蹤自由表面，可模擬復(fù)雜結(jié)構(gòu)與波浪的相互作用[12]。由于控制方程為基礎(chǔ)的質(zhì)量守恒及動(dòng)量守恒方程，無(wú)需率定即可給出可靠的計(jì)算結(jié)果，其控制方程如下

連續(xù)性方程

首先，高校應(yīng)積極利用自身的科研優(yōu)勢(shì)，縱向開(kāi)掘，深入研究并大力傳承中國(guó)傳統(tǒng)文化。幾千年的歷史長(zhǎng)河孕育了輝煌燦爛的中華文明，這是祖先留給我們的寶貴財(cái)富。姑且單以易學(xué)一脈而言：研究《周易》的名家學(xué)者代不乏人，他們傾其心力，從不同的視角潛玩易學(xué)并為其作注訓(xùn)疏。因此，易學(xué)已不僅僅是占算吉兇的卜筮之學(xué)，它更涵蓋了哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理、軍事、醫(yī)學(xué)等社會(huì)人生的方方面面。因?yàn)楣糯浼４娣椒浜蠛徒?jīng)歷時(shí)間太過(guò)久遠(yuǎn)等諸多原因，許多珍貴的資料已經(jīng)亡佚，現(xiàn)存的典籍也多有舛訛。所以，要完善協(xié)同創(chuàng)新體系，繁榮發(fā)展哲學(xué)社會(huì)科學(xué)事業(yè)，我們首先必須要深入挖掘、科學(xué)梳理、充分利用、積極傳承中華傳統(tǒng)文化中的優(yōu)秀成分。

(2)

動(dòng)量方程式

(3)

式中：ρ為流體密度，VF是可流動(dòng)的體積分?jǐn)?shù)，Ax、Ay、Az代表著x、y、z三個(gè)方向可流動(dòng)的面積分?jǐn)?shù)，u、v、w為對(duì)應(yīng)x、y、z的速度分量；Gx、Gy、Gz為物體在x、y、z三個(gè)方向的重力加速度；fx、fy、fz為三個(gè)方向的粘滯力加速度。

圖3 二維數(shù)值波浪水槽示意圖

湍流模型采用k-ε模型，自由表面采用VOF法進(jìn)行追蹤，即通過(guò)求解方程獲取自由表面位置。

提取前文二維平面波浪數(shù)學(xué)模型中擬建防波堤處的波浪要素作為數(shù)值波浪水槽試驗(yàn)的率波邊界條件，建立如圖3所示的二維數(shù)值波浪水槽，長(zhǎng)348 m、高11 m、寬2.0 m。計(jì)算網(wǎng)格尺寸為：長(zhǎng)0.2 m、高0.05 m、寬0.2 m。水槽左端采用與波浪條件相適應(yīng)的非線性生波邊界，右端設(shè)置消波層。波浪條件及透射系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表1所示，可見(jiàn)擋浪板擋浪效果與水位相關(guān)：水位越高，擋浪效果越好。

表1 二維數(shù)模得到的透射系數(shù)計(jì)算結(jié)果

2.2 物理模型試驗(yàn)

在前面研究的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步確定和復(fù)核防波堤/碼頭平面與結(jié)構(gòu)布置，開(kāi)展物理模型試驗(yàn)驗(yàn)證工作，包括：(1)二維水槽斷面試驗(yàn)，主要針對(duì)透空式結(jié)構(gòu)形式，校核與補(bǔ)充不同擋浪板底高程在設(shè)計(jì)高水位不同波浪作用下堤防的透射系數(shù)，并對(duì)防波堤結(jié)構(gòu)所受波浪力進(jìn)行測(cè)試；(2)三維局部整體試驗(yàn)波浪，主要對(duì)不同波向時(shí)透空式防波堤在波浪作用下的傳播特征以及泊穩(wěn)條件進(jìn)行驗(yàn)證。

表2 二維波浪物模得到的透射系數(shù)計(jì)算結(jié)果

2.2.1 二維波浪斷面物模

結(jié)合場(chǎng)地與技術(shù)要求，采用正態(tài)模型，幾何比尺20，即水深比尺、波高比尺、波長(zhǎng)比尺均為20，周期比尺為4.47，力比尺為8 000。為便于驗(yàn)證，率波邊界條件與數(shù)值波浪水槽一致。試驗(yàn)中針對(duì)透空式結(jié)構(gòu)，確定不同擋浪板底高程(-2.0 m和-3.0 m)設(shè)計(jì)高水位重現(xiàn)期50 a和2 a波浪作用下高樁碼頭的透射系數(shù)，詳見(jiàn)表2。該結(jié)果在前期數(shù)值波浪水槽基礎(chǔ)上做了驗(yàn)證，整體上檢驗(yàn)了數(shù)模的合理性，而物模試驗(yàn)由于補(bǔ)充了更多工況條件、且結(jié)構(gòu)模擬更精確，因此對(duì)于后續(xù)研究與方案設(shè)計(jì)依據(jù)將更加全面合理。

試驗(yàn)中，由于防波堤兼顧碼頭的結(jié)構(gòu)形式為直立式高樁透浪結(jié)構(gòu)，波浪正向沖擊前沿?fù)趵税?，形成直立反射，并形成較大上水。試驗(yàn)工況情況下的越浪量如圖4所示，在極端高水位與設(shè)計(jì)高水位下發(fā)生較多整體越浪，越浪量較大，在設(shè)計(jì)低水位時(shí)主要為濺浪。

4-a 極端高水位4-b 設(shè)計(jì)低水位

5-a 水平力合力過(guò)程線5-b 下部浮托力合力過(guò)程線

在極端高水位、設(shè)計(jì)高水位和設(shè)計(jì)低水位情況下，分別組合重現(xiàn)期為100 a、50 a與15 a一遇的波浪作用，測(cè)定防波堤擋浪板所受到的波浪水平力、浮托力及其分布，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化和改進(jìn)斷面結(jié)構(gòu)布置方案。 圖5為重現(xiàn)期100 a波浪作用下的擋浪板水平力過(guò)程線和下部浮托力過(guò)程線。

2.2.2 三維局部整體波浪物模

三維局部整體波浪物模僅針對(duì)防波堤開(kāi)展建模，模型幾何比尺為30。試驗(yàn)波要素提取自平面二維波浪試驗(yàn)結(jié)果，并驗(yàn)證了堤外的傳播分布規(guī)律，模型中采用單向不規(guī)則波，譜型為JONSWAP譜，譜峰因子取3.3。防波堤結(jié)構(gòu)取自經(jīng)過(guò)二維波浪斷面物理模型試驗(yàn)優(yōu)化后的斷面結(jié)構(gòu)，以在之前研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步驗(yàn)證調(diào)整后方案在不同浪向下的透浪系數(shù)以及堤后碼頭泊穩(wěn)條件。分別模擬SSE、S、SSW，SW和WSW共五種波向，試驗(yàn)中觀測(cè)到了波浪透射、反射與繞射并存的復(fù)雜傳播以及與堤頂越浪上水的現(xiàn)象，不同波向作用下的物模試驗(yàn)場(chǎng)景如圖6-a～6-e所示。

6-a SSE向重現(xiàn)期50 a波浪作用6-b S向重現(xiàn)期50 a波浪作用

圖7 不同擋浪板入水深度時(shí)的碼頭損失作業(yè)天數(shù)和堤頂越浪量關(guān)系

另外，還選取代表波向作用下透空式堤外側(cè)擋浪板不同入水深度時(shí)透浪效果的對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖6-f所示，這為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)。同時(shí)，在物模試驗(yàn)中可以更加直觀地看到高水位時(shí)除了透浪外，還有一部分波浪在堤前擋板出現(xiàn)反射以及越浪現(xiàn)象，且防波堤的透射系數(shù)隨著水位不同效果也有明顯的差異，表現(xiàn)為設(shè)計(jì)低水位時(shí)透浪率要大于設(shè)計(jì)高水位時(shí)，這與之前二維波浪水槽試驗(yàn)結(jié)果相一致。此外，對(duì)比防波堤不同擋浪板入水深度的波高結(jié)果，隨著入水深度增加，碼頭波高逐漸減小，從而堤后碼頭的損失作業(yè)天數(shù)也隨著深度的增加而減少，有利于泊穩(wěn)條件的改善。但是，其所帶來(lái)的不利影響即是堤外側(cè)的反射面增大，導(dǎo)致堤頂越浪量增加，其變化規(guī)律如圖7所示。

對(duì)比相同工況下試驗(yàn)結(jié)果，物模與數(shù)模整體上比較接近，但在來(lái)浪方向與碼頭走向夾角較大時(shí)，物模試驗(yàn)中堤后波高結(jié)果比數(shù)模偏小一些，除了反映出物模中完全對(duì)防波堤結(jié)構(gòu)的復(fù)演體現(xiàn)了其消浪效果更顯著之外，實(shí)際水體受結(jié)構(gòu)間的阻尼作用比數(shù)模反映的更為明顯，數(shù)值模擬的參數(shù)設(shè)置還有待于和原型間的驗(yàn)證，綜合分析后物理模型試驗(yàn)的結(jié)果將更接近真實(shí)情況[13]。

3 結(jié)語(yǔ)

復(fù)合建模方法集中了多種試驗(yàn)技術(shù)手段的優(yōu)點(diǎn), 體現(xiàn)了多種試驗(yàn)技術(shù)融合的發(fā)展方向。本文依托采用透空式防波堤的碼頭工程，結(jié)合平面二維波浪數(shù)學(xué)模型、二維數(shù)值水槽以及二維波浪物模水槽試驗(yàn)和局部三維整體物模試驗(yàn)的復(fù)合模型，對(duì)該防波堤的設(shè)計(jì)波浪要素、透浪特性、防波堤波浪荷載以及泊穩(wěn)條件和越浪情況進(jìn)行了研究分析，為工程設(shè)計(jì)的最終確定提供了科學(xué)依據(jù)。這種結(jié)合數(shù)值模擬和試驗(yàn)室物模的復(fù)合建模雖然不是解決工程問(wèn)題的最優(yōu)方法，也不是解決問(wèn)題的唯一途徑，但是復(fù)合建模在工程實(shí)際問(wèn)題的研究中是一種很有前途的方法，可以充分利用有限的資源來(lái)從不同角度解決更復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題。展望未來(lái)，港口航道與海岸工程的水工模型試驗(yàn)在今后的發(fā)展將著眼于進(jìn)一步提高成本效益、提高精度、減少模型間不確定性，也對(duì)研究團(tuán)隊(duì)的多學(xué)科交叉提出了更高要求，包括數(shù)值模擬、物理模型和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)等常規(guī)方法之間的交互應(yīng)該得到重視和改進(jìn)，以獲取更高質(zhì)量的結(jié)果，如今單一的方法已難以支撐整個(gè)復(fù)雜工程，而復(fù)合建模正是綜合了各方面的優(yōu)勢(shì)，今后應(yīng)得到進(jìn)一步重視，合理的設(shè)計(jì)與使用值得繼續(xù)深入研究與實(shí)踐。