Конспект лекций Портовые сооружения. Конспект лекций по дисциплине портовые сооружения Москва 2009
 Скачать 7.1 Mb.
|
|
38 потому, что происходит гашение ее энергии в результате трения на границах водной среды (у дна, у стенок оградительных и причальных сооружений и т.п.). Наконец, весьма значительное влияние на режим в порту оказывает отражение волн от сооружений и берегов. Отраженные волны, двигаясь навстречу подходящим волнам, интерферируют сними и создают сложную картину, которую обычно называют толчеей. Для определения волнового режима в порту с учетом дифракции, рефракции и отражения волн прибегают обычно к исследованию моделей порта на пространственной гидравлической модели. Измеряя высоту волн в воротах порта вх h ив разных точках на акватории i h , вычисляют значение i i вх h k h . Получаемый в ряде точек безразмерный коэффициент i k , называемый коэффициентом остаточной высоты, дает возможность построить изолинии остаточной волны и выделить те районы акватории, которые удовлетворяют поставленным требованиям. Совокупность значений i k на акватории порта иногда называется паспортом порта. Коэффициент i k в общем случае можно записать в виде , i dif r l t o k k k k k k где dif k – коэффициент дифракции волн r k – коэффициент рефракции волн l k – коэффициент потерь (потери энергии по длине, главным образом диссипация (рассеивание, в зависимости от глубины воды и уклона дна и изменяющийся сих уменьшением от 1,0 до 0,66); t k – коэффициент трансформации ( ) t k f d (зависит от глубины, трения одно коэффициент интерференции зависит от отражающей способности сооружений, ограничивающих акваторию, в основном - причальных. Для проведения лабораторных исследований необходимо иметь волновой бассейн с волнопродуктором и электронно-измерительной аппаратурой. Построение крупномасштабной модели в бассейне и проведение экспериментальных исследований приводит к значительным затратам времени и материальных средств. При этом следует заметить, что экспериментальные исследования дифракции волн также имеют ряд недостатков, например, влияние на них сил вязкости, малой глубины воды, искажение начальных условий и т.д. Теоретическим исследованиям дифракции волн посвящены работы ЮЗ. Алешкова, А.М. Жуковца, Ю.М. Крылова, Д.Д. Лаппо, И.А. Степанова и др. /5, 17, 18, 19, 20/. Однако многие теоретические решения, при всей их внешней стройности изложения, использовать для практических целей пока не представляется возможным, так как точность вычислений по ним недостаточна. Это объясняется тем, что дифракция волн жидкости является более сложным явлением, чем дифракция световых, звуковых и электромагнитных волн, аналогию с которой используют некоторые авторы. В этой связи особо хотелось бы отметить теоретические и экспериментальные исследования В.К. Завьялова /17/, по результатам которых были разработаны рекомендации по расчету дифракции волн, включенные в СНиП /7/. Расчет дифракции волн в порту при защищенности акватории порта одиночным молом При ограждении порта одиночным молом волна проникает в порт, огибая голову мола, и при определении интенсивности волнения на акватории порта необходимо рассматривать задачу дифракции волн одиночным молом. В основу решения этой задачи многие авторы /17, 19/ используют гипотезу Т. Юнга о дифракции, как результате передачи энергии вдоль фронтов волн, положение которых на акватории определяется методом Гюйгенса-Френеля. Количественное выражение поперечной передачи энергии условно принято в виде потока энергии q или количества энергии, проходящего через поперечное сечение отдельной волны за единицу времени. Согласно Т. Юнгу поток энергии 39 пропорционален длине волны , групповой скорости u и градиенту энергии E l на участке фронта волны l , те , l E q u u grad dE l Подобное выражение использовалось ив теории теплопроводности при изучении передачи тепловой энергии в полубесконечных или конечных телах. Принимая условно схожесть передачи тепловой и волновой энергии, при изучении дифракции волн можно использовать математический аппарат теории теплопроводности /17/. Выражение для коэффициента дифракции акватории, огражденной одиночным молом в этом случае имеет вид 1,7 , 2,5 1,7 0,67 0,17 1 2, 3 , 1 2, 3 1,1 dif где tg f 0; 0; при при Полученное выражение представлено (рис прил. I СНиП /7/) в виде номограммы, которая значительно упрощает и ускоряет выполнение расчетов. В соответствии с рекомендациями СНиП /7/ высоту дифрагированной волны dif h , м, на огражденной акватории необходимо определять по формуле где dif k – коэффициент дифракции волн i h - высота исходной волны ной обеспеченности (в расчетную обеспеченность высот волн в системе при определении защищенности портовых акваторий необходимо принимать равной 5%). В качестве расчетной длины принимается исходная длина на входе в акваторию. Коэффициент дифракции волн dif k для акватории, огражденной одиночным молом, следует принимать в соответствии со схемой и графиками согласно штриховой линии со стрелками или рассчитывать по формуле. Для этого необходимо определить следующие параметры - , град - угол между границей волновой тени (ГВТ) и линией, соединяющей голову мола с расчетной точкой. В зоне волновой тени угол считается положительным, вне зоны тени – отрицательным при этом следует отметить, что границей волновой тени (ГВТ) является линия, проведенная через голову мола параллельно исходному лучу - r - относительное расстояние от головы мола до расчетной точки, где r расстояние от головы мола до рассматриваемой точки, м - длина волны, м - , град - угол между границей волновой тени и линией мола, проходящей по внутренней грани оградительного сооружения. |