河海大学海岸动力学实验报告

海岸动力学实验报告

专业年级： 姓 名： 学 号：

二〇一二年五月 中国 南京

目录

实验一：波浪数据采集与波高统计实验…………………………3 一、实验目的……………………………………………………3 二、实验要求……………………………………………………3 三、实验过程……………………………………………………3 四、结果分析……………………………………………………4 五、实验结论……………………………………………………8 实验二：波压力测量实验…………………………………………9 一、实验目的……………………………………………………9 二、实验要求……………………………………………………9 三、实验水文要素………………………………………………10 四、实验仪器……………………………………………………10 五、实验过程……………………………………………………10 六、结果分析……………………………………………………11 七、实验结论……………………………………………………13

实验一：波浪数据采集与波高统计实验

一、试验目的

了解波浪中规则波及不规则波的区别，波浪模型的一般方法，规则波波高、周期、不规则波高的统计方法。

二、试验要求

试验采用规则波及不规则波进行。 1、规则波及不规则波的测量。 2、规则波及不规则波特征值的统计。

3、试验报告的编写，要求报告能准确的反映试验目的、方法、过程及结论。

三、试验过程

试验中共设置四根波高传感器，四个同学为一组，每人采用其中一根传感器的数据计算波高，规则波采样时间为20s，不规则波采样时间为80s左右。

规则波试验结果主要统计平均波高。波峰减波谷即为波高，将采集到的所有波高进行算术平均，得到规则波的平均波高。不规则波试验结果主要统计有效波高。波峰减波谷即为波高，将采集到的所有波高进行排序，取前1/3大波进行算术平均，得到不规则波的有效波高。

四、结果分析：

本次实验使用fortran90语言编写计算程序。

程序截图（作为运行结果，右为部分算法）

具体代码：

PROGRAM MAIN IMPLICIT NONE INTEGER::I=0,I1=0,K=2000,J=0,NUM_MAX=0,NUM=0 !考虑K行

REAL::MAX=0,MIN=0,SUM_MAX=0,T REAL,DIMENSION(4,2000)::DATA=0 !ASSUMING THAT K=100; DATA(I,J)对应为第IINTEGER,DIMENSION(100)::ZERO_POINT=0 !ASSUMING THAT K=100 REAL,DIMENSION(4,100)::HEIGHT=0 REAL,DIMENSION(4)::SUM_HEIGHT=0 OPEN(10,FILE='2A0407_8001.TXT') READ(10,*) DATA CLOSE(10)

DO NUM=1,4 SUM_MAX=0;ZERO_POINT=0;J=0

DO I=1,K-1

个变量的第J个数据，即数据文件中第J行第I列。数据共2000行

IF(DATA(NUM,I)0) THEN !采用上跨零点法，DATA(3,I)对应零点前最末负值，DATA(3,I+1)对应零点后首个正值

J=J+1

ZERO_POINT(J)=I

IF(J>1) THEN MAX=0;MIN=0 DO I1=ZERO_POINT(J-1)+1,ZERO_POINT(J) IF(DATA(NUM,I1)>MAX) MAX=DATA(NUM,I1) !找到波

IF(DATA(NUM,I1)

!找到波

峰点

谷点 !

ENDDO

SUM_MAX=SUM_MAX+MAX NUM_MAX=NUM_MAX+1 HEIGHT(NUM,J-1)=MAX-MIN

!对于恰好是零点的情况，考虑

ENDIF

ELSEIF(DATA(NUM,I+1)>1E-8)THEN

J=J+1

ZERO_POINT(J)=I+1 IF(J>1) THEN MAX=0;MIN=0

DATA(NUM,I)*DATA(NUM,I+1)>0，重复上一个IF的循环

DO I1=ZERO_POINT(J-1)+1,ZERO_POINT(J)

IF(DATA(NUM,I1)>MAX) MAX=DATA(NUM,I1) !找到波

IF(DATA(NUM,I1)

!找到波

峰点

谷点 ! !

ENDDO

SUM_MAX=SUM_MAX+MAX NUM_MAX=NUM_MAX+1

HEIGHT(NUM,J-1)=MAX-MIN ENDIF ENDIF

ENDIF ENDDO PRINT*,

DO I=1,4 PRINT*,I+5,

下面为求1/3大波波高 DO NUM=1,4

DO I1=1,J-2

DO I=2,J-1

IF(HEIGHT(NUM,I)>HEIGHT(NUM,I-1)) THEN

T=HEIGHT(NUM,I);HEIGHT(NUM,I)=HEIGHT(NUM,I-1);HEIGHT(NUM,I-1)=T

ENDIF

ENDDO ENDDO PRINT*,

DO NUM=6,9 SUM_HEIGHT(NUM)=0 DO I=1,(J-1)/3

SUM_HEIGHT(NUM)=SUM_HEIGHT(NUM)+HEIGHT(NUM,I) ENDDO

SUM_HEIGHT(NUM)=SUM_HEIGHT(NUM)/4

PRINT*,NUM,

DO I=1,J-1 SUM_HEIGHT(NUM)=SUM_HEIGHT(NUM)+HEIGHT(NUM,I) ENDDO

SUM_HEIGHT(NUM)=SUM_HEIGHT(NUM)/(J-1)

PRINT*,NUM,

ENDDO

END

规则波运行结果如下：

上跨零点位置 87 268 452 632 820 997 1174 1356 1545 1739 1923 上跨零点位置 128 315 492 675 860 1040 1219 1402 1590 1783 1964 上跨零点位置 20 200 386 567 748 932 1114 1290 1472 1659 1850 上跨零点位置 91 272 456 634 813 1000 1181 1352 1535 1726 1918 6通道下波高 16.79700 15.64300 13.95700

14.92000 14.43900 13.78000 15.71900 15.65600 14.36300 13.74200

7通道下波高 18.20100 17.81800 18.53300 19.15900 18.36600 18.81400 20.55100 20.05300 19.60600 18.53300

8通道下波高 17.60600 18.59400 17.92300 17.59200 17.86900 17.17100 16.68400 16.68300 17.38200 17.39500

9通道下波高 15.83000 15.94900 14.98800 14.33100 15.31800 13.90900 14.10700 15.25200 16.16000 15.63300

*** 16.79700 15.71900 15.65600 15.64300 14.92000 14.43900 14.36300 13.95700 13.78000 13.74200

*** 20.55100 20.05300 19.60600 19.15900 18.81400 18.53300 18.53300 18.36600 18.20100 17.81800

*** 18.59400 17.92300 17.86900 17.60600 17.59200 17.39500 17.38200 17.17100 16.68400 16.68300 *** 16.16000 15.94900 15.83000 15.63300 15.31800 15.25200 14.98800 14.33100 14.10700 13.90900 6通道下1/3大波波高为 14.70450 6通道下平均波高为 16.90830 7通道下1/3大波波高为 13.34950 7通道下平均波高为 15.63050 8通道下1/3大波波高为 11.85300 8通道下平均波高为 13.53170 9通道下1/3大波波高为 11.55475 9通道下平均波高为 11.65000

不规则波运行结果如下：

上跨零点位置 1 196 407 558 759 931 1117 1177 1335 1487 1622 1723 1885

上跨零点位置 65 236 438 619 818 969 1180 1263 1394 1556 1688 1796 1936

上跨零点位置 95 274 496 699 883 1048 1260 1360 1476 1618 1772 1869 1999

上跨零点位置 167 358 559 767 946 1120 1331 1548 1693 1864 1944 6通道下波高 11.02800 18.11500 23.18600 12.95600 19.83900 10.99100 1.876000 8.240000 7.999000 7.834000

7通道下波高 14.79100 15.91400 18.75000 11.89200 19.65700 10.30800 3.563000 7.037000 10.05200 6.220000

8通道下波高 14.70700 15.66900 13.71900 18.17300 19.49000 10.80600 5.720000 6.010000 9.698999 7.406000

9通道下波高 11.35600 17.01500 15.47500 18.95000 16.80400 12.17200 7.882000 11.08000 5.237000 3.395000

*** 23.18600 19.83900 18.11500 12.95600 11.02800 10.99100 8.240000 7.999000 7.834000 1.876000

*** 19.65700 18.75000 15.91400 14.79100 11.89200 10.30800 10.05200 7.037000 6.220000 3.563000

*** 19.49000 18.17300 15.66900 14.70700 13.71900 10.80600 9.698999 7.406000 6.010000 5.720000

*** 18.95000 17.01500 16.80400 15.47500 12.17200 11.35600 11.08000 7.882000 5.237000 3.395000 6通道下1/3大波波高为 15.28500 6通道下平均波高为 12.20640 7通道下1/3大波波高为 13.58025 7通道下平均波高为 11.81840 8通道下1/3大波波高为 13.33300 8通道下平均波高为 12.13990 9通道下1/3大波波高为 13.19225 9通道下平均波高为 11.93660

五、实验结论：

本次实验本人采用的数据为6通道

规则波： 6通道该波列的有效波高H1/3=14.70450 6通道该波列的平均波高H=16.90830 不规则波： 6通道该波列的有效波高H1/3=15.28500 6通道该波列的平均波高H=12.20640

实验二：波压力测量实验

一、试验目的

海岸和近海工程的设计和建设，波浪与建筑物相互作用的研究是前提。波浪与建筑物的相互作用，决定工程目标的实现和建筑物的稳定与安全。

在海岸和近海工程中,如海上平台,离岸式码头,防波堤,挡土墙等建筑物,这类建筑物的主要外力之一就是作用在其上的波浪力，因此，波浪与建筑物相互作用研究中，波浪作用力的研究显得非常重要。

二、试验要求

试验采用规则波进行。

（1）、模型比尺的确定。模型比尺1：27 （2）、波要素的率定。

（3）、模型上压力分布的测量，要求测点不少与5个。

（4）、试验报告的编写，要求报告能准确的反映试验目的、方法、过程及结果，能总结出压力在建筑物上分布的规律性，包含压力分布图，压力实测波形并给出最终压力的原型值。

三、试验水文条件

四、试验仪器

本次试验使用的主要仪器为DJ800型多功能监测系统。 DJ800型多功能监测系统是由计算机、多功能监测仪和各种传感器组成的数据采集和数据处理系统。它能对多种物理量的数据，进行准同步采集。例如水位、波高、点脉动压力、面脉动压力、拉力、三维总力、二维流速、护舷、位移、温度、应变以及模拟电压等。本次试验用其进行点脉动压力的同步采集。

五、试验过程

试验成员分为2组，一组成员进行波浪要素的率定，另外一组成员同时进行波压力传感器的安装，在斜坡中选取10个测点装入压力传感器，待率定结束后再将建筑物防入试验水槽，进行波浪压力的量测。

试验采用规则波，试验结果主要统计平均正向波压力。零线以上波峰的峰值即为试验得出的正向波压力，每个波峰得到一个正向波压力值，将采集到的所有正向波压力值进行算术平均，得到平均正向波压力值。

六、结果分析

本次实验采用fortran90语言编程

程序截图（左上为潮位2.75结果，左中、左下为潮位3.75结果 右为算法）

程序代码：

PROGRAM MAIN

IMPLICIT NONE

INTEGER::I=0,I1=0,K=2000,J=0,NUM_MAX=0,NUM=0 !考虑K行

REAL::MAX=0,MIN=0,SUM_MAX=0,T REAL,DIMENSION(10,2000)::DATA=0 !ASSUMING THAT K=100; DATA(I,J)对应为第IINTEGER,DIMENSION(100)::ZERO_POINT=0 !ASSUMING THAT K=100 REAL,DIMENSION(100)::HEIGHT=0 REAL,DIMENSION(5)::AA=0 OPEN(10,FILE='A1_8001.TXT') 个变量的第J个数据，即数据文件中第J行第I列。数据共2000行

READ(10,*) DATA CLOSE(10) DO NUM=1,10 SUM_MAX=0;ZERO_POINT=0;J=0 DO I=1,K IF(DATA(NUM,I)0) then !采用上跨零点法，DATA(3,I)对应零点前最末负值，DATA(3,I+1)对应零点后首个正值

J=J+1

ZERO_POINT(J)=I IF(J>1) THEN MAX=0;MIN=0 DO I1=ZERO_POINT(J-1)+1,ZERO_POINT(J) IF(DATA(NUM,I1)>MAX) MAX=DATA(NUM,I1) !找到波 IF(DATA(NUM,I1)

HEIGHT(J-1)=MAX-MIN

! PRINT*,

!

ENDIF endif endif ENDDO PRINT*,

END

潮位为2.75m运行结果：

1平均正向波压力 0.2881667

2平均正向波压力 0.1386842

3平均正向波压力 0.2912778

4平均正向波压力 0.4002800

5平均正向波压力 0.1705625

6平均正向波压力 0.3699500

7平均正向波压力 0.0000000E+00

8平均正向波压力 0.1179355

9平均正向波压力 6.4862065E-02

10平均正向波压力 NaN

潮位为3.75m运行结果1：

1平均正向波压力 0.3050714

2平均正向波压力 3平均正向波压力 4平均正向波压力 5平均正向波压力 0.2848333 0.2304516 0.3488571 0.5003182

6平均正向波压力 0.2909001

7平均正向波压力 0.2900000

8平均正向波压力 9.8115936E-02

9平均正向波压力 4.8745103E-02

10平均正向波压力 4.2354845E-02

潮位为3.75m运行结果2：

1平均正向波压力 0.3444999

2平均正向波压力 0.3342778

3平均正向波压力 0.2341945

4平均正向波压力 0.3785883

5平均正向波压力 0.3924286

6平均正向波压力 0.2126000

7平均正向波压力 0.1261389

8平均正向波压力 0.1507049

9平均正向波压力 4.9185179E-02

10平均正向波压力 2.1588231E-02

七、实验结论：

波压力分布图

潮位：2.75m

潮位：3.75m（两组平均值）