【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的评估方法，属于海岸工程水动力及越浪。
技术介绍
1、沿海地区是经济最活跃、最发达的地区，但同时也遭受着风暴潮、灾害性海浪等海洋灾害的威胁。风暴潮和灾害性海浪大多是由台风引起的。台风过程下的风暴增水和巨浪可能会导致海水淹没沿海地区，严重危害人民群众的生命财产安全。
2、为促进河海直达运输和内河航运高质量发展，并提升区域海港的集疏运水平，国内河海直达出海通道建设需求不断增大。河口海岸地区的河海直达出海通道往往需要建设出海船闸、导航堤等通航建筑物，其中航道两侧的导航堤具有“稳定边界、束槽固滩、导流护航、引流控咸”等功能，是必不可少的。河海直达出海通道的航道两侧导航堤需与河口海岸地区城市防洪圈相连，两侧导航堤之间形成了封闭水域。
3、导航堤通常采用抛石斜坡堤结构。台风过程下，在高潮、大浪和大风条件下，建筑物上的波浪爬高会超过导航堤堤顶挡墙，导航堤会发生越浪，导航堤的越浪水体会使两侧导航堤之间水域水位发生抬升，对通航、防洪排涝、生态环境等存在一定的影响。现有技术手段中往往关注特定水位和波浪条件下的结构物越浪量，并将波浪概化为正向入射采用越浪量计算经验公式计算结构物的单宽平均越浪量，结果往往过于保守、准确度不够，更不涉及实际台风过程下的海岸结构物封闭水域内的总越浪水量及水位抬升估算方法。实际台风过程下的海岸结构物封闭水域内的总越浪水量影响因素众多复杂，包括海岸结构物沿程各段的结构参数、平面布置、前沿泥面高程、台风过程下的潮位、风和波浪作用过程等因素，实际台风
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的评估方法，通过海岸封闭水域结构物前沿潮位、波浪和风历时过程参数、结构物越浪物理模型试验及封闭水域水体增量与水位抬升的关系曲线，精确评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的方法。
2、技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术的一种评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的方法，包括以下步骤：
3、步骤一：搭建区域波浪-风暴潮耦合数学模型，针对典型台风过程推算台风过程下海岸结构物前沿风、潮位和波浪历时过程参数：
4、步骤二：建立物理模型，进行台风过程下结构物越浪的系列试验，确定结构物全段的总越浪水体量；
5、步骤三：建立海岸结构物间封闭水域的地形三维模型，得到结构物间封闭水域的水体增量与水位抬升的关系曲线；
6、步骤四：评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升。
7、作为优选，步骤一包含以下步骤：
8、s1.1、获取典型台风过程资料，包括该场台风的台风路径、台风中心气压和台风移动速度等历时过程数据，采用台风风场模型计算经验公式（如young 和 sobey台风风场经验公式）及背景风场（如era5数据）资料，建立该场台风的风场过程，风场过程是以一定时间步长（如30分钟），即一定时间间隔变化的风过程参数，包括区域内各个网格点的风速、风向，即风场过程是数据结果，采用外海浮标站点风资料对建立的台风风场过程进行验证；
9、s1.2、考虑区域地形、结构物、风场和波浪传播变形等因素，建立区域波浪-风暴潮耦合数学模型，如swan模型，采用三角形变尺寸网格，由外海开边界向海岸结构物水域逐渐加密，采用外海浮标站点潮位及波浪过程资料对区域波浪-风暴潮耦合数学模型进行验证，利用区域波浪-风暴潮耦合数学模型推算该场台风过程下的区域潮位及波浪场过程；
10、s1.3、在海岸结构物前沿沿程布置多个计算点，基于推算得到的该场台风过程下的区域风场、潮位及波浪场过程，以一定的时间步长（如30分钟）提取该场台风过程下海岸结构物前沿沿程各计算点的风、潮位及波浪历时过程参数，作为结构物越浪物理模型试验的输入条件。
11、作为优选，所述步骤二包含以下步骤：
12、s2.1、海岸结构物往往平面尺度较大，越浪物理模型试验需要较大的模型比尺，难以在一个整体物理模型里模拟全部结构物范围，考虑海岸结构物沿程各段的结构参数、平面布置、前沿泥面高程、台风过程下的波浪方向过程等因素，将目标结构物沿程分成多段代表段，并确定结构物各代表段的沿程长度，对结构物各代表段分别进行越浪物理模型试验，按照一代表段内结构物断面结构相同（挡墙顶高程、斜坡坡度和护面块体型式等相同）、一代表段内结构物沿程纵轴线角度变化小于某一值（如小于10°）、一代表段内结构物前沿泥面高程的沿程差别小于某一值（如小于1.0m）、一代表段内结构物前沿的沿程波浪方向角度变化小于某一值（如小于10°）的原则将海岸结构物划分为不同代表段；
13、s2.2、基于台风过程下海岸结构物前沿沿程各计算点的风、潮位及波浪历时过程参数，结合海岸结构物堤顶高程及其与潮位过程的相对超高，选择台风过程中高潮过程下的风、潮位及波浪历时过程参数作为结构物越浪物理模型试验的输入条件，其中风向和波浪方向选择高潮过程中风向、波向与结构物纵轴线夹角最大的代表风向、波向进行试验，确定目标结构物各代表段在台风、高潮过程下的试验潮位、风及波浪系列工况组合，每一组工况的原型试验时长为潮位、风及波浪历时过程参数的时间步长；
14、s2.3、分别建立目标结构物各代表段的三维局部整体物理模型。采用结构物三维局部整体物理模型对结构物各代表段的越浪进行试验，结构三维局部整体物理模型采用正态模型，按重力相似进行模型设计。根据结构物尺度、水深和波浪条件、场地设备条件，选择合适的几何长度模型比尺（不小于1:60）。在实验水池里建造模拟结构物物理模型，模型中结构物与原型保持几何相似，结构物各部位均按比例尺缩小后进行制作，水池内配置有造波机设备模拟台风过程中的波浪参数，同时为了考虑风对结构物越浪的影响，水池内还配置有风机设备；
15、s2.4、对结构物各代表段物理模型分别进行其相应的潮位、风及波浪系列工况组合的越浪试验，得到结构物各代表段在各组工况下的单宽平均越浪量试验结果，建立结构物各代表段在各时间步长工况下的单宽平均越浪量与结构物代表段段号、潮位、风及波浪参数的关系，即
16、（1）
17、式中， q ij为结构物第 i段代表段在第 j时间步长工况下的单宽平均越浪量； f i为结构物第 i段代表段单宽平均越浪量与结构物代表段段号、潮位、风及波浪参数的关系函数； wl j为第 j个时间步长工况下的潮位； vwind j为第 j个时间步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的方法，其特征在于，所述步骤一包含以下步骤：
3.根据权利要求1所述的评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的方法，其特征在于，所述步骤二包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的方法，其特征在于，所述步骤2.1具体分段方法为：按照一代表段内结构物断面结构相同、一代表段内结构物沿程纵轴线角度变化小于10°、一代表段内结构物前沿泥面高程的沿程差别小于1.0m、一代表段内结构物前沿的沿程波浪方向角度变化小于10°的原则将海岸结构物划分为不同代表段。
5.根据权利要求1所述的评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的方法，其特征在于，所述步骤三包含以下步骤：
6.根据权利要求1所述的评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的方法，其特征在于，所述步骤四包含以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的方法，其特征在于，所述步骤一包含以下步骤：
3.根据权利要求1所述的评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的方法，其特征在于，所述步骤二包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的评估台风过程下越浪引起的海岸封闭水域水位抬升的方法，其特征在于，所述步骤2.1具体分段方法为：按照一代表段...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡亚洲，张多，陈虹，沈雨生，孔庄，杨氾，项雨略，周益人，于蕴泽，高骁，周子骏，赵丽，孙忠滨，
申请(专利权)人：中交上海航道勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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