[摘 要]目的：本文结合工程实例，阐述了航道尺寸对波高分布的影响，旨在为日后港口航道工程的规划、设计与建设提供一定指导。方法：根据物理模型原理对波浪在航道区域内所产生的传播规律、波浪高度以及变形特性进行分析，分别阐述了这些条件下的具体影响因素。结果：当波浪小角度入射的时候，航道中心的波浪高度会表现的比较分散，且随着传播距离的减小而逐渐降低，而周围两侧的波高比较大；入射角度较大的时候，航道产生的波浪非常集中，波浪背面的高度较小；此外，航道的水深在增加到一定深度的时候还会增强波浪的强度。结论：航道尺度与波高的分布有着重要的影响，且这一研究成果对未来航道规划和设计有着重要指导意义。
　　[关键词]航道工程；港口；尺度；波浪；波高
　　中图分类号：X812 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0294-01
　　波浪是海洋之中的常见现象，也是影响港口的主要动力因素和作用力，做好港口波高分布和港口平稳度是港口规划中最为关注的内容。在目前的海港建设中，码头建设的设计与建筑物布局有着密切关系，对船只的停泊以及装卸有着显著影响。面对这些要求，在航道工程中我们必须要高度重视波高设计、了解波高的分布和变形特性，要求在天然堤或者障碍物的掩护下，港口停靠区域的波浪良好。
　　一、实验概况
　　在航道建设工程中，由于波浪在向岸坡传播之中会受到地形、建筑物以及其他因素的影响，而产生浅化、折射以及波能消耗的现象，因此在施工前必须要提前开挖一条与航道使用要求一致的港池，从而减少上述波浪传输现象。
　　1、工程概况
　　本次试验选择了港口通用码头工程作为研究目标，该工程项目中准备拟建3个通用泊位，其中1号泊位的规格为10万吨级泊位，2号泊位的规则为5万吨级泊位，3号泊位的规则为五千吨级泊位，整个航道工程的等级为15万吨级，航道标高为-19.4米，航道宽度为214目。
　　2、物理模型原理
　　该航道工程在物理模型的原则中遵循了JTJ234-2001T《波浪模型试验规程》标准，按照重力相似的设计标准和原则，测定了床、正态模型。综合考虑了试验水池的模型、范围以及波浪要素等多方面因素，且在对模型的几何尺寸确定为1：100，试验池的大小为80×40×1.2，单位均为米，且在试验池中装置了各种不规则的造波机械系统，通过这些设备来制造各种不同规则的波浪。同时，为了更好的减少池壁与波浪的反射影响，还在池壁设置了消浪设施。
　　利用这一试验池对各种不同等级的航道进行了试验。经过实验发现，在不同等级航道试验工作中，工程平面布置图不便的情况下，不同地质资料、航道区域和图纸类型所产生的波浪变化也不尽相同。具体实验结果如下表所示。
　　二、实验结果分析
　　本次试验中共采用了四个不同的组成部分进行了实验，包含了原始地形的三个不同等级航道开挖条件下的测试，同时在相同条件下，波浪重现周期为50a、10a和2a一遇的不规则传播影响。因此，在这里我们主要针对10a一遇的不规则波浪进行测试和分析。
　　1、波浪入射角度的影响
　　1.1、航道内部的波能变化
　　波浪入射角说白了就是波向线与航道的轴线之间的夹角，在本次试验中我们主要采用了α来表示。经研究，航道对波浪的作用很大程度上都来自于波浪入射角度，这一角度的变化很大程度上改变巷道内的波浪传输，是的港内的波高分布有着很大的差异。一般来说，当波浪传输到航道区域内之后，波浪在进入航道的时候途径主要有两种，其一是波浪从航道的时段直接进入到巷道内部，这部分波浪也就是直射入波能；另外一种是波浪从航道的邊坡进入到巷道内部，这个时候的波能就是侧向入射波能。当波浪以小角度入射时，直接入射波能对航道内波高起主导作用；当波浪入射角较大时，侧向入射波能起主导作用。当波浪入射角小于10°时，波浪能量基本沿着航道轴线射，随着波浪的传播，由于航道内外水深差异，波浪在航道边坡上向浅水方向发生折射，能量向航道外侧扩散，因此沿着航道轴线上的比波高逐渐减小。随着波浪入射角的不断增大，侧向入射波能增多，航道轴线沿程比波高在一定范围内呈现增大的趋势。
　　1.2坡肩上波能集聚
　　在各等级的航道试验中，进港航道口门前断面比波高分布呈现单向偏盆状态。在15万吨等级航道试验中，极端高水位（航道内水深为12米），在10a条件下断面比波高的分布高。
　　上述分析表明当波浪以一定角度入射时，航道对波浪的影响体现在航道两侧的不等现象，在同一水深位置迎浪侧波高明显大于背浪侧。随着波浪入射角的增大，波浪直接进入航道的波能不断减少，而在航道迎浪侧边坡上波浪折射进入航道的波能增加，因此穿越航道到达航道背浪侧的波浪能量越多。
　　1.3，港内波高影响
　　由于进港航道使得波浪的传播发生了变形，因此港内区域的波高必然发生变化，对于不同的波浪入射角，港内区域的波高分布特征也必然不同。选择15万t等级航道极端高水位波浪重现期为10a的试验工况分析。经研究表明，波高K大于1表明测点波高较原始地形条件下有所增大，比波高K小于1则相反。从图中可以看出，不同入射角情况下老码头处的波高都增大；向波浪入射时，除靠近口门附近的回旋水域及老码头波高增大外，其余各点波高均减小。具体波高影响如图1：
　　2、航道水深的影响
　　航道水深变化有两种方式，一是航道的开挖，二是涨落潮，即水位的变化。说明随着巷道内水深比增大，航道的折射作用加强，被折射出航道的波能增加。但是在设计低水位的情况下，比波高反而有所降低，这是因为在设计低水位情况下试验水深较低，波浪破碎较为严重，因此各测点测量波高值偏小，使得比波高值较小。
　　3、不同航道等级的波高分布
　　随着航道等级的提高，航道水深加深的同时，航道宽度也在增加，在航道轴线上同一测点比波高呈现减小的趋势，其中的原因，一是航道拓宽使得进入航道的波能略有增加但是波能分布范围更广；二是航道水深加大使得波浪在航道边坡处的折射更为显著，这也是主要的因素。
　　三、结论
　　开挖航道对于波浪的传播有较为明显的影响，对于不同波浪入射角其影响规律是不同的。波浪小角度入射时，航道中心比波高随着传播距离的增长而逐渐减小，航道内波能向两侧扩散，在两侧边滩形成较大波高带。波浪入射角度较大时，易在航道迎浪侧产生波能集中，背浪侧波高减小。进港航道边坡处的波能集中，影响了进出船舶的航行安全，且不利于口门处防波堤的稳定，在工程实践中应给予重视。试验中也验证了临界入射角的存在，因此应合理选择航道走向，避免常浪向和强浪向波浪以临界入射角入射，恶化港内泊稳条件。
　　参考文献
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