波浪浅水变形实验

1、波浪浅水变形实验一. 实验目的和意义在近岸动力场中，海浪极富变化性，它们一直是施加在任何海岸建筑物上最重要的环境荷载，所以，掌握其在近岸水域里的演变规律，较之于外海水域，显得更为重要和急需。因此，对波浪浅水变形规律开展研究具有重要的理论意义和应用价值。二. 实验概述实验在长沙理工大学云塘校区水利实验中心的波浪水槽内进行。所用的波浪水槽长45米，宽0.8米，高1.0米，波浪水槽两侧为透明玻璃，两端均有良好的消波设施，水槽配有液压伺服式不规则波造波机，其主控系统是大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室自行研究开发的Wavemake系统，该系统运行状态良好，精确度高。实验中的波高测量采用加拿大WG

2、-50型号浪高仪，该仪器最小测量周期为1.5，仪器测量误差为0.4%。数据采集采用优泰(UTekL)信号采集分析系统。实验布置如图1所示，实验在斜坡上进行，在水槽内布置4个浪高仪，斜坡前2个，测量入射波。斜坡上2个，测量波浪的浅水变形。图1 实验布置示意图三. 实验内容和步骤1. 布置实验设备，布置浪高仪。2. 建立坐标系，选择坐标系原点，波浪传播方向为x轴正方向，垂直方向为z轴正方向。运用卷尺测量4个浪高仪所在的位置，并且得出相应的位置坐标。绘出实验布置图，得出浪高仪位置表1。表1 浪高仪位置浪高仪坐标 1# 2# 3# 4#X(m)3. 运用水位测针测量实验水深d。测量斜坡的坡度。4. 入

3、射波为规则波。选择造波参数（波高、波周期），参数分两组选取：周期T相同，波高H不同；波高H相同，周期T不同。表1 造波参数表周期T（s）波高H(cm)波高H(cm)周期T（s）5. 开始造波，从造波机造出的前四至五个波一般为不稳定波，将其忽略掉后再开始采集数据。6. 同时观察并记录水质点的运动轨迹和波浪在斜坡上传播变形以及破碎的现象，记录波浪的破碎类型，采集完毕后停止造波。保存数据。7选取新的造波参数（波高、波周期），重新开始实验，至少进行2组实验。四. 实验数据分析1波面变化分析。根据测量数据，分别绘制出相应的波面曲线图（如图2所示），分析波浪传播至斜坡上时，波浪形态的变化规律。2. 波高和

4、波周期计算与分析。通过波面曲线图得出每组实验坡前和坡上测得的波高和周期，分别计算出波长和波速。分析波浪在浅水变形过程中波高、波周期、波长、波速如何变化，得到其变化规律。(详见表2)图2 波面曲线图表2 波要素计算表入射波斜坡上浪高仪波高(cm)周期(s)波长(m) (1-2#)波速(m/s)浪高仪波高(cm)周期(s)波长(m) (3-4#)波速(m/s)11#3#2#4#21#3#2#4#1#3#2#4#3. 浅水变形规律分析。根据实验水深、斜坡坡度和波高仪位置，推算2#波高仪测点相应的水深。分析波浪传播至斜坡上时，波浪浅水变形的规律。4.波浪的破碎类型分析。(表3)表3 波浪破碎表组次入射

5、波(1#)斜坡坡度破碎类型波高(cm)周期(s)1五. 实验报告要求实验报告应该包括如下几部分：1.实验目的和意义2.实验概述（包括实验的时间、地点，实验设备介绍，坐标系如何建立，实验布置描述包括造波机位置、消浪设施、浪高仪布置、斜坡坡度等，绘制出实验布置图，给出浪高仪坐标位置表）3.实验内容和步骤（具体的实验步骤，每个步骤测量过程和内容描述）4.实验现象描述（波浪在斜坡上传播变形及破碎现象的描述、破波类型、水质点运动特性描述）5.实验数据分析 6.实验结论（实验总结，主要的实验结论）7.实验收获与体会8.其他说明：1）实验时每人带上一份实验指导书；2）每组带一个照相机和一个U盘；3）实验报告必须要有实验照片，报告中无照片或用其他组实验照片的，实验成绩不及格；4）实验完成后，原始数据必须要有指导老师的签字实验图表应该规范。绘图要有图号、图名。图内应标明设备的名称、浪高仪的距离等详细信息。坐标轴应有名称和单位（参见图1和2）。表格应有表号和表名，不要忘记写单位（参见表1