单变量与双变量下浮式防波堤消能实验的对比分析

房 欣 罗玉来 王锌鑫 徐 鑫 吴含笑

（重庆交通大学 河海学院， 重庆 400000）

1 浮式防波堤及相应工程实例简介

浮式防波堤主要由消能装置和锚固装置两大部分组成。消能装置一般由具有一定吃水深度的箱体或者组合浮排组成。锚固系统相对简单主要有锚链和锚块构成，固定整个浮式防波堤。浮式防波堤的主要消能原理就是通过自身的运动来扰乱水流中水质点的运动，从而阻止波浪传播并使得波浪发生破碎，从而使整个装置产生消能效果。

目前，浮式防波堤存在着很多工程实例：连云港建成我国首条1 公里长的浮式防波堤使得连云港旗台山下原先风大浪急的1 平方公里海域已变成可供“耕海牧渔”的海上“良田”；港珠澳大桥香港口岸人工岛工程使用的600m 长的浮式防波堤来确保一个想对稳定的工程区域开展施工。

2 实验介绍

2.1 实验设备和仪器

1） 1∶40 比例缩小的PVC 骨架浮式防波堤75cm×50cm×25cm（长×宽×高）；2） 50cm×1m×30m 波浪水槽及机械式规则波造波机；3） 波高传感器3 支；4） 四根尼龙绳，T 型固定铁板；5） 采集记录系统、电脑；6） 秒表、米尺等；

2.2 实验设备布置

浮式防波堤堤模型布置在试验水槽中部块上，模型前布置1 号、2 号两支波高传感器测量堤前波高，模型后布置一支0 号波高传感器测量堤后波高。

2.3 实验步骤

1） 打开输水阀门待浮式防波堤升至适宜高度；2） 通过控制转数为350 转/分，通过调整造波等级，控制造波高度；3） 开始造波并待波浪传播稳定后进行测量，调整造波等级重复造波测量7 组；4） 停机改变转数为300 转/分，造波等级设定为4；5） 开始造波并待波浪传播稳定后进行测量，增加50 转数，直至测量7 组；

2.4 实验处理

利用EXCEL、MATLAB 等处理采集到的实验数据：按实验周期T 按照水深h 分组利用matlab，编程，使用牛顿迭代法算出每组的波长L，以及波速c；最后编写程序算出各组的波能E 和波能流P；并求出ΔE、ΔP。拟合出ΔE、 和坡度θ、波高H、周期T 及水深h 之间的函数关系式。

2.5 实验成果整理

（防波堤前） 波高改变情况下实验数据记录表

（防波堤前） 周期、波高同时变化情况下实验数据记录表

3 实验结果对比及分析

通过对比实验数据我们可以发现在其他实验条件相同的情况下即：转速350（r/min），造波等级为4 时，单因素（只改变波高） 和双因素（周期与波高同时改变） 所得到堤前波陡、波能以及波能流等波要素均不相同。

我们可以借用工程经济学中灵敏度分析局限性的观点来解释这一现象，无论哪一种类型的实验，各个不确定性因素对实验结果的影响总是相互交叉地、综合地发生着，因此如果完全剥离开某种影响因素分析其对实验结果的影响，可能会产生实验结论的准确性造成一定的影响。