本发明专利技术涉及一种斜坡式防波堤防护性能评估系统其包括：实测数据库、三维斜坡式防波堤模型库和数值分析模型模块；其中实测数据库用于存储实测数据；三维斜坡式防波堤模型库，用于存储虚拟斜坡式防波堤模型；数值分析模型模块，以三维斜坡式防波堤模型库模块中的虚拟斜坡式防波堤模型为基础，将堤前实测数据与数值分析模型的模拟结果进行对比，从而对数值分析模型进行适用性改进；本发明专利技术还涉及基于上述评估系统的灾害预警系统，该灾害预警系统包括数据采集装置、数据分析装置和灾害预警装置；采用上述评估系统和灾害预警系统可以对防波堤的防护性能进行个性化的评估并提高灾害预警准确性。准确性。准确性。
【技术实现步骤摘要】
斜坡式防波堤防护性能评估系统和灾害预警系统
[0001]本专利技术涉及水利工程中的防波堤领域，更具体地，涉及一种斜坡式防波堤防护性能的综合评估系统和评估方法。
技术介绍
[0002]台风是对我国沿海地区构成严重威胁的首要自然灾害，由台风引发的台风浪是导致洪水淹没、海防工事毁损、港湾船舶倾覆等近岸灾情的直接原因。全球气候显著变化的大背景下，未来台风路径和强度将与历史台风显著不同，更加剧了未来台风浪在沿海地区灾害影响的不确定性。
[0003]斜坡式防波堤作为重要的水工结构物，可以抵抗台风浪的袭击，维护临近港域海面平稳，利于船舶避风停靠、系泊、顺利进行货物装卸作业，在保障海洋活动的正常进行方面具有不可替代性的作用。同时，在沙质和淤泥质海岸上，斜坡式防波堤也兼有阻挡沿岸泥沙侵入港内、减轻港内淤积的作用。斜坡式防波堤主要由堤心结构和护面块体两部分组成，依靠堤身消散堤前波浪，保护堤后水域免受波浪侵袭。因此，将近岸海域的斜坡式防波堤作为应用对象具有重要的工程意义和巨大的实际应用价值。
[0004]预测在台风等极端灾害时斜坡堤的护岸性能，对保障台风等极端天气作用下堤后区域的安全具有重要意义。现有技术中的灾害预警，主要是基于水文气象站预测出的风速、降雨以及波高等数据，按照传统的经验警戒值对斜坡式防波堤附近的区域进行灾害预警，没有考虑到不同类型、规模的防波堤结构、以及不同波浪及气象条件下的斜坡堤护岸性能的不同，不能准确地预测出极端海洋灾害对近岸区域斜坡式防波堤以及堤后区域的作用和影响情况，经常存在预警不足、过度预警等情况，造成较大的经济损失。因此，现有技术中急需一种个性化的、稳定准确的评估防波堤防护性能的评估系统和灾害预警方法，从而提高灾害预警准确性。
技术实现思路
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术提供了一种斜坡式防波堤防护性能评估系统，包括：实测数据库，用于存储实测数据，所述实测数据库包括斜坡式防波堤结构数据单元、波浪及水文气象数据单元以及堤前实测数据单元；三维斜坡式防波堤模型库，用于存储虚拟斜坡式防波堤模型，所述虚拟斜坡式防波堤模型是基于实测数据库中的斜坡式防波堤结构数据单元中的数据构建的；以及，数值分析模型模块，所述数值分析模型模块以三维斜坡式防波堤模型库模块中的虚拟斜坡式防波堤模型为基础，将堤前实测数据与数值分析模型的模拟结果进行对比，从而对数值分析模型进行适用性改进。
[0006]进一步地，所述斜坡式防波堤结构数据单元包含斜坡式防波堤的高度、坡度、堤心结构以及护面块体结构数据；所述波浪及水文气象数据单元包括入射波浪的波高、入射波浪的周期、水深、水流流速、风速以及风向；所述堤前实测数据单元是实测地点的斜坡堤附近海域在一段时间内测量的实测数据。
[0007]进一步地，所述三维斜坡式防波堤模型库模块包括斜坡式防波堤模型单元和相应的护面块体模型单元。
[0008]进一步地，所述数值分析模型模块包括模型导入单元、输入参数单元以及数值分析模型改进单元；所述模型导入单元依托于三维斜坡式防波堤模型库模块中的斜坡式防波堤模型单元以及相应的护面块体模型单元，将所建立的模型导入到FLOW
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3D 软件中，用于后续的数值模拟；所述输入参数单元结合实测数据库模块中的波浪参数及水文气象数据单元，把通过实测所获得的参数作为数值模拟的驱动条件；数值分析模型改进单元基于实测数据库模块所获得的堤前实测数据及其相应的反射系数变化情况，将实测结果与数值模拟结果进行对比，从而对数值分析模型进行适用性改进。
[0009]进一步地，所述对数值分析模型进行适用性改进包括对所述数值分析模型进行训练，优化数值分析模型的参数。
[0010]本专利技术还涉及一种斜坡式防波堤的灾害预警系统，包括：数据采集装置，用于采集影响防波堤性能的天气和水文数据；数据分析装置，用于将数据采集装置采集到的天气和水文数据导入到数值分析模型，并根据待预警斜坡式防波堤虚拟模型，对防波堤的防护性能进行分析；其中，所述数值分析模型是提前训练好的模型；以及灾害预警装置，用于响应数据分析装置的数值分析结果，当分析结果到达事先设定好的预警值时，发出相应的灾害预警信号。
[0011]进一步地，还包括堤前实测装置，所述堤前实测装置用于测量灾害作用后斜坡式防波堤的波浪反射情况和越浪情况；以及数据反馈装置，所述数据反馈装置用于进一步收集波浪及水文气象数据和其对应的堤前实测装置测量到的波浪反射情况和越浪情况，并将实测结果与数值模拟结果进行对比，进一步优化数值分析模型。
[0012]进一步地，所述天气和水文数据包括：入射波浪的波高、入射波浪的周期、水深、水流流速、风速和风向。
[0013]进一步地，所述待预警斜坡式防波堤虚拟模型是将实测的防波堤结构参数导入三维建模软件建模形成的，所述防波堤结构参数包括：斜坡式防波堤的高度、坡度、堤心结构和护面块体结构。
[0014]本专利技术系统中的实测数据模块，可以为三维斜坡式防波堤模型库模块提供准确的模型参数，改进并完善数值分析模型，进一步增强了斜坡式防波堤防护性能评估的可靠性和准确性。三维斜坡式防波堤模型库模块，可以对任何地点和结构形式的斜坡式防波堤进行相应的模型建立，使得本专利技术系统具有广泛的适用性和应用价值。数值分析模型模块，可以将正常情况以及台风等极端灾害情况下的风浪条件作为输入参数进行数值模拟，这一点极大地扩展了综合评估系统的使用条件和预测范围。
[0015]由此的得到的本专利技术的灾害预警系统，可以更加准确的对不同的斜坡式防波堤进行个性化的灾害预警，提高灾害预警的准确性。
附图说明
[0016]以下，通过示例的方式示出本专利技术的示例性实施例的附图，各附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或相似的元素。附图中：图1是斜坡式防波堤防护性能的综合评估系统组成结构图；
图2是斜坡式防波堤防护性能的评估流程图。
具体实施方式
[0017]在本专利技术中，术语“和/或”旨在涵盖所列元素的所有可能组合和子组合，包括单独列出的元素中的任何一个、任何子组合或所有元素，而不必排除其他元素。除非另有说明，否则术语“前、后、上、下、左、右”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不能理解为对本专利技术的保护范围的限制。
[0018]本专利技术设计了一种斜坡式防波堤防护性能的综合评估系统。该系统能够综合评估不同类型斜坡式防波堤在不同波浪及气象条件（包括台风等极端灾害在内）作用下的防护性能，可以详细地分析并预测出波浪和斜坡堤作用后的反射情况及越浪情况，为保障斜坡式防波堤堤后区域的安全生活和生产提供技术支持。
[0019]首先，本专利技术的斜坡式防波堤防护性能的综合评估系统通过以下方式构建：对近岸海域的不同斜坡式防波堤进行实地勘测，得到斜坡式防波堤的基本设计信息，收集斜坡式防波堤附近海域波浪的波高、波浪的周期、风速、风向等水文气象条件，同时使用便携式的RBRsolo3微型浪高仪进行不同防波堤前的长时间数据采集工作。然后，使用（包括但本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种斜坡式防波堤防护性能评估系统，其特征在于，包括：实测数据库，用于存储实测数据，所述实测数据库包括斜坡式防波堤结构数据单元、波浪及水文气象数据单元以及堤前实测数据单元；三维斜坡式防波堤模型库，用于存储虚拟斜坡式防波堤模型，所述虚拟斜坡式防波堤模型是基于实测数据库中的斜坡式防波堤结构数据单元中的数据构建的；以及，数值分析模型模块，所述数值分析模型模块以三维斜坡式防波堤模型库模块中的虚拟斜坡式防波堤模型为基础，将堤前实测数据与数值分析模型的模拟结果进行对比，从而对数值分析模型进行适用性改进。2.根据权利要求1所述的斜坡式防波堤防护性能评估系统，其特征在于，所述斜坡式防波堤结构数据单元包含斜坡式防波堤的高度、坡度、堤心结构以及护面块体结构数据；所述波浪及水文气象数据单元包括入射波浪的波高、入射波浪的周期、水深、水流流速、风速和风向；所述堤前实测数据单元是实测地点的斜坡堤附近海域在一段时间内测量的实测数据。3.根据权利要求1所述的斜坡式防波堤防护性能评估系统，其特征在于，所述三维斜坡式防波堤模型库模块包括斜坡式防波堤模型单元和相应的护面块体模型单元。4.根据权利要求1所述的斜坡式防波堤防护性能评估系统，其特征在于，所述数值分析模型模块包括模型导入单元、输入参数单元以及数值分析模型改进单元；所述模型导入单元依托于三维斜坡式防波堤模型库模块中的斜坡式防波堤模型单元以及相应的护面块体模型单元，将所建立的模型导入到FLOW
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3D 软件中，用于后续的数值模拟；所述输入参数单元结合实测数据库模块中的波浪参数及水文气象数据单元，把通过实测所获得的参数作为数值模拟的驱动条件；数值分析模型改进单元基于实测数据库模块所获得的堤前实测数据及其相应的反射系数变化情况，将实测结...
【专利技术属性】
技术研发人员：白晔斐，房欣，刘金伟，周一帆，魏笑然，刘英男，支泓欢，刘紫薇，
申请(专利权)人：海南浙江大学研究院，
类型：发明
国别省市：
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