港工模型試驗

港工模型試驗分類

根據不同研究任務，分為整體模型和斷面及構件模型兩大類。

港工整體模型試驗

主要研究港口水域規劃布置及其防浪、防淤和減淤措施。按其地理位置不同，又分為海港、河口港及河港。

海港整體模型試驗

主要動力是波浪和潮流，屬非恆定流。模型除陸岸為自然邊界外，另三面設定模擬原型波浪或潮汐運動的波浪發生裝置或潮汐發生裝置。研究防浪掩護或者潮汐水流變化規律時，去腳埋採用定床波浪模型或者定床潮汐模型；研究港口、航道泥沙問題時，按艽動力因素主次，采卬波浪泥沙模型（亦稱動床模型）或潮流泥沙模型，乃至波浪和潮流綜合作用的泥沙模型。

河口港整體模型試驗

主要動力是潮流和徑流，屬非恆定流。模型兩側均為陸岸自然邊界，上游做成吸收潮能的扭曲水道，下游臨海側設定潮汐控制系統，產生河口潮汐運動。定床模型側重研究建港前後水流變化規律及船舶進出和靠離港口碼頭的條件；泥沙模型主要研究河口泥沙運動對港口、航道淤積的影響及其防淤、減淤措施。此外，河口鹽水模型可以研究河口鹽淡水異重流對港口、航道淤積的影響。

河港整體模型試驗

某些港口建築物(如防波堤）的研究，僅需截取建築物的某個斷面或者採用某一組獨立構件單元進行模型試驗。主要研究建築物消浪性能、總體及單元構件受力狀況和建築物的合理斷面形式。試驗一般在具有波浪發生裝置（規則波和不規則波）和水流系統的二元水槽（池）中進行。

斷面及構件模型試驗

某些港口建築物(如防波堤）的研究，僅需截取建築物的某個斷面或者採用某一組獨立構件單元進行模型試驗。主要研究建築物消浪性能、總體及單元構件受力狀況和建築物的合理斷面形式。試驗一般在具有波浪發生裝置（規則波和不規則波）和水流系統的二元水槽（池）中進行。

直牆式防波堤和斜坡式防波堤斷面模型試驗

前者重點研究不同直立堤（如牆式、圓筒式、削角式等）的波浪荷載及其反射、越浪性質；後者主要研究各種護面塊體的穩定性、消浪、越浪和波浪爬高規律；建築物附近的局部沖刷問題也屬此類試驗。

浮式防波堤斷面模型試驗

研究各種浮體結構（不同的箱式浮體和半潛體、木筏及輪胎擁扎體等）的消浪性能及纜繩系留力等。作用外力有風、浪和水流。

單元樁群構件受力試驗

樁群構件承受波浪和水流的綜合作用，實際不屬二元問題。為減少槽壁對試驗成果的影響，試驗應在較寬的水槽（池）中進行。其他，如氣壓式消波設備、防浪林及漂浮水生植物的消浪性能試驗，也屬這類試驗範疇。

港工模型設計

設計的依據是任務性質、相似準則和場地設備條件。

潮流整體模型（含內河港模型）

有定床模型和泥沙模型兩種。定床模型按重力和阻坑舉灑力相似準則設計戲祝記。模型比較選擇要考慮模型平均水流是否處於紊流狀態和模型中最小水深要求。泥沙模型的泥沙運動相似條件背棵對比尺選擇具有控制作用，特別是泥沙的淤積相似和沖刷相似。通常，在同一模型上要滿足沖淤都相似，選擇模型沙會碰上困難。解決的方式：若主要研究懸沙淤積問題，則以滿足沉降淤積相似為準，照顧沖刷懸揚相似；若主要研究沖刷問題，則兩者的要求可以反過來。另外，泥沙沖淤時間比尺雖可從理論上推求，但只作為參考，它的最終確定需通過驗證試驗。

潮流整體模型多設計成變態的，變率一般為3〜10，也有超過此範圍者。

波浪整體模型（含規則波與不規則波）

也分定床和泥沙模型兩種。設計準則與潮流整體模型相同，但在滿足波浪的折射、繞射和反射相似要求時，模型需採用正態比尺。為了減弱水波受表面張力的影響和提高試驗稍度，模型中的波長和波高分別不宜小於15cm和1cm。波浪泥沙模型還需考慮波浪作用下的淺灘沖淤相似，這樣，模型採用變態比尺對選擇模型沙比較有利，但與波浪傳播相似的要求有矛盾。實踐表明，變率較小的波浪泥沙模型能獲得滿意的試驗成果。沖淤時間比尺需在驗證試驗中確定。

波、潮共同作用的泥沙整體模型

根據具體任務，採用突出潮流、照顧波浪或者突出波浪、照顧潮流的辦法設計，以滿足泥沙運動相似要求為原則。這種模型在設計和運動中都存在一些困難。

斷面及構件模型

按重力相似準則設計。比尺選擇甩龍坑要適應水槽（池）設備性能（水槽、水池的尺寸、波及流的範圍）對浮式建築物模型，浮體的重心、浮心及穩心均需與原型相似。