ICS編號

CCS編號

團?體?標?準

T/CHESXXX—20XX

海岸波浪泥沙物理模型試驗規(guī)程

Regulationforcoastalwaveandsedimentphysicalmodel

tests

（征求意見稿）

20XX-XX-XX發(fā)布20XX-XX-XX實施

中國水利學(xué)會?發(fā)布

T/CHESXXX—20XX

海岸波浪泥沙物理模型試驗規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了海岸波浪泥沙物理模型試驗的總體要求、資料要求、模型設(shè)計、模

型制作、試驗設(shè)備與量測儀器、試驗水文條件選擇與要素率定、模型沖淤驗證、方案

沖淤試驗、試驗數(shù)據(jù)整理分析與報告編寫等方面的內(nèi)容和要求。

本文件適用于波浪動力占主導(dǎo)的沙質(zhì)海岸、粉沙質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸，以規(guī)范海

岸工程相關(guān)的泥沙輸移與海床沖淤試驗。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期

的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）

適用于本文件。

JTS/T231水運工程模擬試驗技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語和定義

JTS/T231界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

海岸物理模型CoastalPhysicalModel

以海岸工程及其周邊岸灘、涉水建筑物（構(gòu)筑物）作為研究對象，按一定的相似

條件縮尺后布置、制作的實體模型。按模擬對象的類別，分為整體物理模型、局部物

理模型、斷面物理模型三類。

3.2

整體物理模型Globalphysicalmodel

以海岸工程涉水建筑物（構(gòu)筑物）與其周邊較大范圍岸灘作為研究對象的物理模

型。

3.3

局部物理模型Localphysicalmodel

以海岸工程涉水建筑物（構(gòu)筑物）與其周邊局部岸灘作為研究對象的物理模型。

3.4

斷面物理模型Sectionalphysicalmodel

以海岸工程涉水建筑物（構(gòu)筑物）與其前沿岸灘的典型斷面作為研究對象的物理

模型。

3.5

1

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沙質(zhì)海岸SandyCoast

由床沙中值粒徑大于0.10mm、黏粒含量幾乎等于0的砂或礫石等相對粗大物質(zhì)

所組成的海岸。

3.6

粉沙質(zhì)海岸SiltySandCoast

由床沙中值粒徑介于0.03～0.10mm、黏粒含量小于10%的粉沙等物質(zhì)組成的坡

度平緩的海岸。

3.7

淤泥質(zhì)海岸MuddyCoast

由床沙中值粒徑小于0.03mm、黏粒含量不小于25%的淤泥等細顆粒物質(zhì)所組成

的坡度平緩的海岸。

3.8

海岸泥沙輸移CoastalSedimentTransport

海岸的岸灘泥沙顆粒在波浪、水流作用下的搬運過程。

3.9

海床沖淤SeabedErosionandSiltation

海床面在波浪、水流作用下的沖刷和淤積。

3.10

模型沙ModelSand

物理模型中按照相似條件模擬原型海岸泥沙的固態(tài)顆粒狀材料。

3.11

中值粒徑MedianparticleDiameter

小于某粒徑的泥沙質(zhì)量百分數(shù)為50%的粒徑，以D50表示。

3.12

波浪運動相似KinematicSimilarity

原型與物理模型的波浪水質(zhì)點運動軌跡幾何相似，且波浪水質(zhì)點運動經(jīng)過相應(yīng)軌

跡所需時間保持固定比例關(guān)系，即速度場的幾何相似。

3.13

起動波高相似ThresholdWaveHeightSimilarity

原型沙與模型沙在一定水深條件下的起動波高滿足幾何相似。

3.14

2

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水動力率定試驗ModelCalibrationExperiment

檢驗物理模型波浪、水流等水動力條件與原型相似程度的試驗。

3.15

沖淤驗證試驗ModelValidationExperiment

檢驗物理模型海床面沖淤變化與原型相似程度的試驗。

3.16

方案沖淤試驗ModelSchemeExperiment

針對工程方案與相應(yīng)水文條件測定海床面沖淤變化的模型試驗。

4總體要求

4.1海岸波浪泥沙物理模型試驗應(yīng)根據(jù)海岸類型、泥沙特性、研究范圍和研究目的

開展，全面收集整理試驗輸入資料，明確物理模型類別，選取合適的相似比尺和試驗

用沙，合理布置模型并精準制作，在模型率定和驗證良好的基礎(chǔ)上，針對試驗方案開

展沖淤試驗，對試驗數(shù)據(jù)整理分析并編寫試驗報告。

4.2針對沙質(zhì)海岸、粉沙質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸三種海岸類型，均應(yīng)根據(jù)模擬對象和

研究需要，在整體物理模型試驗、局部物理模型試驗、斷面物理模型試驗三種類別中

選取確定物理模型試驗的類別。

4.3波浪為主要動力作用下泥沙沿岸輸移、海床沖淤和港口、航道回淤等研究，宜

采用整體物理模型試驗或局部物理模型試驗。波浪為主要動力作用下岸灘橫剖面泥沙

輸移和建筑物（構(gòu)筑物）附近底床局部沖淤變化等研究，宜采用斷面物理模型試驗。

4.4對于涉水工程重要程度較高或岸灘情況較復(fù)雜的模型試驗，宜編制工作大綱。

工作大綱的主要內(nèi)容應(yīng)包括但不限于下列內(nèi)容：

a)項目概況、研究目的、主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線；

b)海域自然條件分析；

c)物理模型設(shè)計；

d)擬投入的人員、主要儀器設(shè)備；

e)物理模型率定、驗證；

f)方案試驗的組次、測量內(nèi)容；

g)工作進度計劃與預(yù)期提交的成果；

h)開展工作的資料清單。

4.5海岸波浪泥沙物理模型設(shè)計應(yīng)在遵循相似準則的前提下，合理確定相似比尺以

適應(yīng)波浪、水流、泥沙、岸灘地形、涉水建筑物（構(gòu)筑物）的高精度模擬，并據(jù)此布

置模型。

5資料要求

5.1一般規(guī)定

5.1.1波浪泥沙整體物理模型試驗、波浪泥沙局部物理模型試驗依據(jù)的資料，應(yīng)包

括海洋水文、海岸泥沙、水下地形、涉水工程等資料及其他資料。

3

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5.1.2波浪泥沙斷面物理模型試驗依據(jù)的資料，應(yīng)包括海洋水文、海岸泥沙、水下

地形、涉水工程等資料。

5.2海洋水文資料

5.2.1海洋水文資料主要應(yīng)包括波浪、潮汐、潮流、風(fēng)況、工程設(shè)計水文要素等資

料。

5.2.2波浪資料宜不少于1站，宜包括以下內(nèi)容：

a)波向玫瑰圖、波高玫瑰圖，含常浪向及其頻率、強浪向及其頻率；

b)有效波高分級分向聯(lián)合分布。

5.2.3潮汐資料宜不少于1站，宜包括以下內(nèi)容：

a)工程附近潮位站的潮汐特征值，含歷年最高潮位、最低潮位、平均海面、平

均高潮位、平均低潮位、最大潮差、最小潮差、平均潮差、漲落潮歷時等；

b)潮汐性質(zhì)，包括主要全日分潮振幅之和與主要半日分潮振幅之比、主要淺水

分潮與主要半日分潮振幅比、主要淺海分潮振幅等。

5.2.4潮流資料宜不少于2站，資料年限應(yīng)為近5年內(nèi)，宜包括以下內(nèi)容：

a)潮流運動形式，流矢圖；

b)垂線平均最大漲、落潮流速和流向；

c)余流大小和方向。

5.2.5風(fēng)況資料宜不少于1站，宜包括以下內(nèi)容：

a)風(fēng)速玫瑰圖、風(fēng)向玫瑰圖，含常風(fēng)向及其頻率、強常風(fēng)向及其頻率；

b)風(fēng)速分級分向聯(lián)合分布。

5.2.6工程設(shè)計水文要素資料宜包括以下內(nèi)容：

a)設(shè)計潮位：設(shè)計高、低水位，各重現(xiàn)期設(shè)計高、低潮位；

b)設(shè)計波浪：本工程的設(shè)計波浪要素，近岸波矢圖；

c)設(shè)計風(fēng)速：本工程的各重現(xiàn)期設(shè)計風(fēng)速。

5.3海岸泥沙資料

5.3.1海岸泥沙資料主要應(yīng)包括水體含沙量、懸沙、底質(zhì)等資料，宜不少于2站，

資料年限應(yīng)為近5年內(nèi)。

5.3.2水體含沙量資料宜包括以下內(nèi)容：

a)平均含沙量和最大、最小含沙量；

b)含沙量的時間變化；

c)含沙量的空間分布，包括在海域平面上分布與垂向分布。

5.3.3懸沙資料宜包括以下內(nèi)容：

a)懸沙類型；

b)懸沙中值粒徑及粒度組成；

5.3.4底質(zhì)資料宜包括以下內(nèi)容：

a)底質(zhì)類型；

b)底質(zhì)中值粒徑及粒度組成。

5.4水下地形資料

5.4.1水下地形資料應(yīng)包括水下地形測圖資料、海圖資料，資料范圍應(yīng)覆蓋模型試

驗區(qū)域。

5.4.2水下地形測圖資料應(yīng)滿足以下要求：

4

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a)水下地形測圖資料若為新測地形，工程近區(qū)測圖比例尺不小于1:2000，工

程遠區(qū)測圖比例尺不小于1:10000；

b)水下地形測圖資料若為歷史資料，資料年限應(yīng)為近5年內(nèi)。

5.4.3海圖資料應(yīng)采用最新的版本，比例尺應(yīng)不小于1:50000。

5.4.4所有地形資料應(yīng)換算到統(tǒng)一的平面坐標系和高程基準面。

5.5涉水工程資料

5.5.1涉水工程資料應(yīng)包括本工程資料、已建工程資料、規(guī)劃工程資料等。

5.5.2本工程資料應(yīng)包括以下資料：

a)工程設(shè)計圖，包括總平面布置圖、立面圖、剖面圖等；

b)工程可行性研究報告或初步設(shè)計報告；

c)工程地質(zhì)勘探報告，包括柱狀取樣顆粒級配分析成果。

5.5.3已建工程資料宜包括已建工程設(shè)計文本、施工圖紙、實際運營地形測量數(shù)據(jù)、

相關(guān)專題報告等資料。

5.5.4規(guī)劃工程資料宜包括規(guī)劃工程文本、圖紙、相關(guān)專題成果等資料。

5.6其他資料

5.6.1其他資料宜包括工程區(qū)域海床演變分析成果、水文水動力泥沙數(shù)值模擬成果、

沿岸輸沙實測數(shù)據(jù)等資料。

5.6.2工程區(qū)域海床演變分析成果宜包括以下內(nèi)容：

a)等深線變化；

b)深槽和邊灘沖淤變化；

c)典型斷面沖淤變化。

5.6.3工程區(qū)域水文水動力泥沙數(shù)值模擬成果宜包括以下內(nèi)容：

a)潮位、潮流模擬計算成果；

b)海床沖淤模擬計算成果。

5.6.4工程區(qū)域沿岸輸沙數(shù)據(jù)，可依據(jù)實測數(shù)據(jù)或海床演變分析結(jié)果，反映一定潮、

浪周期內(nèi)的輸沙量、輸沙方向。

6模型設(shè)計

6.1相似準則

6.1.1模型設(shè)計應(yīng)滿足幾何相似，其相似比尺應(yīng)按下式確定：

λl=λh=lp/lm=hp/hm（1）

式中：

λl——平面比尺；

λh——垂直比尺；

6.1.2模型設(shè)計應(yīng)在幾何相似的基礎(chǔ)上，遵循波浪運動相似、泥沙運動相似、海床

沖淤變化相似。

6.1.3波浪運動相似應(yīng)滿足幾何相似、重力相似，宜滿足波浪折射相似、繞射相似、

反射相似、波浪破碎相似。

6.1.4波浪運動相似應(yīng)按波長比尺等同水深比尺考慮，即λL=λh，遵循公式（2）和

公式（3）計算。

λL=λh=λH（2）

5

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式中：

λL——波長比尺；

λh——水深比尺；

λH——波高比尺。

1/2

λT=λC=λV==λh（3）

式中：

???

λT——波周期比尺；

λC——波速比尺；

λV——流速比尺；

——波浪底部軌跡速度比尺。

6.1.5?小變率模型應(yīng)遵循λL=λh，近岸建筑物（構(gòu)筑物）應(yīng)按正態(tài)模型模擬。

??

6.1.6泥沙運動相似包括：波浪作用下泥沙起動相似、泥沙沉降相似、破波掀沙相

似等。

6.1.7為滿足泥沙起動相似，泥沙粒徑比尺可依據(jù)附錄A.3泥沙起動波高公式簡化

后按公式（4）計算。

（4）

1501

33

?

式中：??=??/?(???)

——泥沙中值粒徑比尺；

50——水的密度；

??

——泥沙密度。

?

6.1.8為滿足泥沙沉降相似，沉降速度比尺可按公式（5）計算，相應(yīng)的泥沙粒徑比

??

尺可按公式（6）計算。

3（5）

2

??

?

?=??（6）

50

式中：?

??=???(???)

——泥沙沉降速度比尺；

??——泥沙中值粒徑比尺；

50——水的密度；

??

——泥沙密度。

?

6.1.9為同時滿足起動相似、泥沙沉降，可將公式（4）、（6）計算分別得到的

??

取平均處理。

??50

6.1.10為滿足破波掀沙相似，在破波區(qū)內(nèi)應(yīng)滿足破碎波引起的平均水體含沙量相似，

含沙量相似比尺可按公式（7）計算。當滿足公式（5）泥沙沉降相似時，含沙量按公

式（8）計算。

?

3/2（7）

?

???

??????????

?=?.

（8）

???

??????

式中：?=?

λS——含沙量比尺；

6

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——水的容重；

——泥沙容重。

?

6.1.11水動力時間比尺可按公式（9）計算，海床沖淤時間比尺可按公式（10）

??

計算。

??1??2

（9）

??

?11/2

?=??

（10）

??0

21

式中：??=????

——水動力時間比尺；

??1——海床沖淤時間比尺；

??2——干密度比尺。

6.2?相?0似比尺及變率

6.2.1波浪泥沙斷面模型宜采用正態(tài)模型，相似比尺宜不大于60。

6.2.2波浪泥沙整體模型、波浪泥沙局部模型可采用小變率的變態(tài)模型。沙質(zhì)海岸

的整體模型、局部模型，可僅考慮波浪作用，平面幾何比尺宜不大于300，模型變率

宜為2～3，不應(yīng)大于5。

6.2.3粉沙質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸的整體模型，其平面幾何比尺宜不大于800，模型

變率宜不大于10；粉沙質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸的局部模型，其平面幾何比尺宜不大于

500，模型變率宜不大于5。

6.2.4各類模型應(yīng)結(jié)合試驗場地范圍、模型選沙情況，確定平面比尺、垂直比尺。

6.2.5各類模型幾何比尺的選取應(yīng)滿足以下要求：

a)模型的原始入射波，規(guī)則波的平均波高不應(yīng)小于2cm，平均波周期不應(yīng)小于

0.5s；不規(guī)則波的有效波高不應(yīng)小于2cm，譜峰周期不應(yīng)小于0.8s；

b)模型試驗段內(nèi)的淺灘段在低水位下的水深宜不小于3cm。

6.3試驗選沙

6.3.1模型沙應(yīng)根據(jù)泥沙起動、沉降相似確定泥沙粒徑比尺，篩選分析后確定。

6.3.2模型沙的顆粒形狀、級配、力學(xué)特性應(yīng)保持穩(wěn)定，模型沙的級配曲線盡量與

原型沙級配曲線平行，級配曲線應(yīng)通過篩析法與激光法相結(jié)合的方式綜合分析確定。

6.3.3試驗?zāi)Ｐ蜕硲?yīng)根據(jù)海岸類型和床沙組成在常用的模型沙中選擇。對于沙質(zhì)海

岸，模型沙宜采用精制煤粉、粉煤灰、塑料沙或其他新型模型沙；對于粉沙質(zhì)海岸、

淤泥質(zhì)海岸，模型沙宜采用防腐木粉、電木粉、塑料沙或其他新型模型沙。

6.3.4采用原型泥沙進行試驗時，應(yīng)根據(jù)海岸類型選擇。對于沙質(zhì)海岸，宜直接采

用海岸現(xiàn)場的原型沙樣，或篩選分析后選用性能參數(shù)相近的人工沙樣；對于粉沙質(zhì)海

岸、淤泥質(zhì)海岸，宜直接采用海岸現(xiàn)場水陸交界處未經(jīng)擾動的原狀粉沙、淤泥，按地

質(zhì)勘探的技術(shù)要求進行取樣和密封。

6.3.5對于以泥沙起動為主的試驗，應(yīng)將選配的模型沙放入模型試驗區(qū)進行起動波

高的測量，后與采用附錄A的公式估算的泥沙起動波高作對比、校核。

6.4模型布置

6.4.1模型試驗的范圍，應(yīng)根據(jù)研究需要來確定，模型有效范圍應(yīng)覆蓋工程影響范

7

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圍。

6.4.2模型首端造波機的位置，應(yīng)距離工程岸灘不小于6倍波長，預(yù)留足夠長度的

過渡段。

6.4.3斷面模型應(yīng)在末端設(shè)置消浪設(shè)施，其距離工程岸灘不小于2倍波長，預(yù)留足

夠長度的消浪段。

6.4.4整體模型、局部模型，根據(jù)近岸實際情況在局部岸坡處設(shè)置消浪設(shè)施。

6.4.5模型動床的離岸范圍，應(yīng)按波浪作用下泥沙起動水深確定。模型動床的鋪沙

厚度，應(yīng)大于可能最大海床沖刷深度5cm以上。

6.4.6模型沖刷幅度較大且表層海床覆蓋層厚度較小時，應(yīng)考慮按床沙級配垂向分

層鋪沙。

7模型制作

7.1模型地形制作

7.1.1模型岸灘的現(xiàn)狀水下地形，應(yīng)采用能反映現(xiàn)狀的實測地形圖進行縮制，按斷

面板法或樁點法控制高程。模型前沿島礁岸線宜采用3D打印或斷面雕刻來制作。

7.1.2對于整體模型、局部模型，制模斷面間距不宜超過1.5m，地形復(fù)雜區(qū)域應(yīng)加

密布置。

7.1.3模型地形制作的精度應(yīng)符合以下要求：

a)高程控制應(yīng)設(shè)置1個以上水準點，整體模型或局部模型應(yīng)設(shè)置多個水準點且

水準點高程允許偏差不超過±0.5mm；

b)模型地形高程的允許偏差不超過±1.0mm，模型地形平面位置的允許偏差不

超過±10mm。

7.2模型建筑物（構(gòu)筑物）制作

7.2.1模型的結(jié)構(gòu)尺度應(yīng)根據(jù)原型的結(jié)構(gòu)尺度通過相似比尺轉(zhuǎn)換得到，模型制作完

成后需進行多次校核，模型幾何尺度的允許偏差不超過±1%，局部小尺度的允許偏差

不超過±0.5mm。

7.2.2實體式建筑物（構(gòu)筑物）應(yīng)采用水泥砂漿澆筑相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模塊。透空式建筑

物（構(gòu)筑物）宜采用有機玻璃或PVC材質(zhì)進行制模、拼裝，能滿足輕質(zhì)、剛勁的效果。

7.2.3采用變態(tài)模型時，近岸堤防、碼頭、航道邊坡等宜按正態(tài)模型制作，或適當減

小建筑物（構(gòu)筑物）的制作變率。建筑物（構(gòu)筑物）坡腳的拋石，應(yīng)采用小石塊或瓜

子片鋪設(shè)，使之具有一定的滲透性。

7.2.4對于較大范圍的整體模型，工程遠區(qū)的近岸堤防建筑物宜采用不透水的特制

沙袋組合磚塊來模擬，建筑物外海側(cè)配以一定的消浪材料，以適應(yīng)其外圍的水下地形。

7.2.5對于進出水管道等圓形建筑物（構(gòu)筑物），在變態(tài)模型中宜按面積相似進行比

尺換算后制作。

8試驗設(shè)備與量測儀器

8.1一般規(guī)定

8.1.1模型中若涉及潮流模擬，應(yīng)根據(jù)試驗需要選擇合適的生潮設(shè)備與控制方式。

若不涉及潮流模擬，可不用配備專門的生潮設(shè)備。

8.1.2試驗可能涉及的水位、波浪、流速流向、含沙量、地形等參數(shù)的量測儀器，

8

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應(yīng)根據(jù)試驗要求、測量精度、模型布置確定種類、型式和數(shù)量。

8.1.3試驗設(shè)備和量測儀器應(yīng)通過檢驗和率定，技術(shù)指標應(yīng)滿足試驗精度和穩(wěn)定性

的要求。

8.1.4選用各單位自行研制的非國標定型儀器設(shè)備，首次使用時必須先進行校驗，

確認其性能滿足要求后方可使用，在試驗過程中應(yīng)定期校驗。

8.1.5儀器設(shè)備的傳感器不應(yīng)破壞波形、流場和地形。

8.1.6儀器設(shè)備應(yīng)在安裝完畢、單獨檢查和調(diào)試后進行聯(lián)合運行調(diào)試。

8.1.7模型應(yīng)根據(jù)試驗要求配備計算機控制、采集及處理系統(tǒng)。

8.2生潮設(shè)備

8.2.1應(yīng)根據(jù)試驗場地條件、模型生潮邊界條件及水庫、固定設(shè)備情況，選擇采用

一種或多種形式組合的生潮控制方式。生潮控制方式包括水位控制、流量控制等，應(yīng)

采用計算機自動控制。

8.2.2模型生潮應(yīng)設(shè)置水量循環(huán)調(diào)配系統(tǒng)，供水系統(tǒng)的供水能力應(yīng)滿足模型生潮流

量，宜設(shè)置回水系統(tǒng)。生潮能力應(yīng)滿足模型中漲落潮最大水位變化、最大流速變化、

和最大潮流量的要求。

8.2.3生潮邊界處應(yīng)設(shè)置前池空間并布設(shè)消能設(shè)施以減少水體紊動，使生潮水流能

快速平穩(wěn)，造流能力應(yīng)滿足模型中可能的最大流速要求。

8.3造波設(shè)備

8.3.1應(yīng)根據(jù)試驗場地條件、模型造波邊界條件，布置一臺或多臺造波設(shè)備，造波

設(shè)備距離模型工程區(qū)不小于10倍波長。造波系統(tǒng)的造波能力應(yīng)滿足模型中最大波高

和最大波周期的要求。

8.3.2造波設(shè)備應(yīng)可產(chǎn)生規(guī)則波和國內(nèi)外常用的不規(guī)則波，包括P－M譜、MPM譜、

B譜、J譜、規(guī)范譜及自定義波譜等。

8.3.3造波設(shè)備所產(chǎn)生的波形應(yīng)平穩(wěn)，造波重復(fù)性好。

8.3.4試驗水槽或水池的首尾兩端應(yīng)設(shè)消浪設(shè)施，尾部消浪設(shè)施應(yīng)能消除90%以上

的反射波，并應(yīng)采取措施消除或減小造波機二次反射波的影響。當存在斜向波浪反射

時，水池兩側(cè)應(yīng)另設(shè)消浪設(shè)施。

8.3.5造流設(shè)備不應(yīng)影響造波設(shè)備的布置。試驗采用移動式造波設(shè)備時，應(yīng)充分考

慮不同波向更換造波機位置時的影響。

8.4量測儀器

8.4.1水位量測儀器的選用應(yīng)滿足下列要求：

a)水位計的選型滿足量程范圍和響應(yīng)頻率的要求，并與二次儀表匹配；

b)恒定流水位測量選用測針、自動跟蹤式水位計或超聲波水位計；

c)非恒定流水位測量選用自動跟蹤式水位計、超聲波水位計或壓力傳感器等。

8.4.2波浪量測儀器的選用應(yīng)滿足下列要求：

a)波高儀滿足靈敏度和穩(wěn)定性的要求，在滿量程條件下2h內(nèi)的零漂允許偏差

為±5%，波高儀線性允許偏差為±2%；

b)應(yīng)配置與波高儀匹配的多通道同步采集系統(tǒng)。

8.4.3流速流向量測儀器的選用應(yīng)滿足下列要求:

a)根據(jù)試驗?zāi)康暮土魉俜秶x用旋槳流速儀、超聲多普勒流速儀、粒子成像流

速儀或激光流速儀等測量流速設(shè)備；

9

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b)大面積表面流速、流態(tài)測量選用流場測量系統(tǒng)；

c)流速、流向測量儀器的選型滿足量程和精度要求。

8.4.4含沙量量測儀器的選用應(yīng)滿足下列要求：

a)采用光電式濁度儀，實現(xiàn)多通道的濁度采集與轉(zhuǎn)換；

b)采集模型水樣，通過烘干稱重法獲取含沙量。

8.4.5地形量測儀器的選用應(yīng)滿足下列要求：

a)采用地形儀觀測地形沖淤變化時，模型試驗段的兩側(cè)宜安置水平導(dǎo)軌；

b)測點較少且分散的地形測量可選用測針或鋼直尺，在模型排水后進行測量，

測量精度應(yīng)不低于±0.5mm；

c)淤積面較平整的地形測量，在模型排水后選用超聲波地形儀進行非接觸掃描

測量，測量精度應(yīng)不低于±2mm；也可采用光電地形儀逐點測量，測量精度

應(yīng)不低于±0.5mm；

d)帶水情形下的渾水模型地形測量，如含沙量小于30kg/m3，可采用光電地形

儀，測量精度應(yīng)不低于±0.5mm；如含沙量大于30kg/m3，可采用電導(dǎo)率式

地形儀，測量精度應(yīng)不低于±2mm；

e)測量淤積界面反光強弱差別較大的河床宜選用光電式地形儀，測量精度應(yīng)不

低于±0.5mm。

9試驗水文條件選擇與要素率定

9.1試驗水文條件選擇

9.1.1試驗波要素

9.1.1.1模型試驗輸入的水文條件為試驗水位組合相應(yīng)的波浪要素，分平常海況與

極端海況兩種情形。

9.1.1.2試驗的波浪條件，宜采用單向不規(guī)則波，特殊需要時可考慮模擬多向不規(guī)

則波。工程前沿水深較小且波浪破碎程度較高時，可采用規(guī)則波。

9.1.1.3平常海況情形，可采用平均低潮位、平均潮位、平均高潮位、大潮平均高

潮位分別組合能使泥沙起動的平常浪代表波。

9.1.1.4平常浪代表波的波高，宜根據(jù)實測分向分級的波浪統(tǒng)計資料，按附錄B的

方法計算代表波的波向、波高。

9.1.1.5當缺乏當?shù)貙崪y波浪統(tǒng)計資料時，可按附錄C的近似計算方法通過波浪數(shù)

學(xué)模型與分向分級的測風(fēng)資料推算分向分級的波高、波周期，計算分向分級的波能流，

通過加權(quán)平均得到代表波的波向、波高。

9.1.1.6極端海況情形，可采用設(shè)計重現(xiàn)期的設(shè)計潮位與設(shè)計波要素組合。

9.1.2試驗水流條件

9.1.2.1對于整體模型、局部模型，應(yīng)根據(jù)工程海域的水動力條件、泥沙運動特征

與海床演變規(guī)律，以及工程方案的主要影響因素，綜合考慮是否疊加海岸水流條件。

9.1.2.2對于沿海岸方向的水流條件，分析其原因，若是波高不等或波浪斜向入射

引起的，應(yīng)通過實測分析或數(shù)值模擬的方式確定其流速大小。

9.1.2.3對于非沿岸方向的水流條件，應(yīng)通過實測資料分析或數(shù)值模擬的方式給出

其隨時間變化的流速、流向過程，以及相應(yīng)的潮位過程。

10

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9.2試驗水文要素率定

9.2.1試驗波要素率定

9.2.1.1試驗波要素率定在相應(yīng)的試驗水位下進行。對于不規(guī)則波，其波譜宜采用

工程水域的實測波譜；若無實測波譜，可采用JONSWAP譜，按照公式（11）計算。

22

4expTpf1/2

=245

SfJH1/3Tpfexp1.25Tpf

（11）

式中：

0.06238

J11.0940.01915ln

0.2300.03360.1851

T

Tp0.569

10.5322.5

，

，

0.07?≤??

?=2

S(f)0.—09—譜?≥密度??(m·s)；

F——波頻率(s-1)；

——譜峰頻率(s-1)；

γ——譜峰升高因子，取3.3；

??

H1/3——有效波高(m)；

TP——譜峰周期(s)；

——平均波周期(s)；

σ——峰形參數(shù)。

?

9.2.1.2波要素率定時，應(yīng)將各組次給定的試驗水深、波高、波周期和采用的波譜

類型輸入計算機，生成造波文件。

9.2.1.3計算機通過計算造波信號，送給伺服放大器，驅(qū)動造波板作相應(yīng)的推挽運

動，推動水體產(chǎn)生波列，造波的同時進行波要素數(shù)據(jù)采集。對于不規(guī)則波，采集的波

浪個數(shù)應(yīng)不少于1000個；對于規(guī)則波，采集的波浪個數(shù)應(yīng)不少于100個。

9.2.1.4根據(jù)反饋信號進行譜分析，修正傳遞函數(shù)，重新生成造波信號進行造波和

數(shù)據(jù)采集，生成的波列各項參數(shù)應(yīng)達到以下允許誤差范圍內(nèi)：

a)對于不規(guī)則波，有效波高、有效波周期的率定誤差應(yīng)在±5%以內(nèi)，波能譜總

能量的率定誤差應(yīng)在±10%以內(nèi)；

b)對于規(guī)則波，平均波高、平均波周期的率定誤差應(yīng)在±5%以內(nèi)。

9.2.2試驗水流條件率定

9.2.2.1對于沿海岸方向的水流條件，需在造波的同時測定沿岸流的大小，并與常

用的沿岸流計算公式結(jié)果作比對率定。沿岸流流速的率定誤差應(yīng)在±10%以內(nèi)。

9.2.2.2對于非沿岸方向的水流條件，造流試驗中測定其隨時間變化的流速、流向

過程，以及相應(yīng)的潮位過程，將其與實測資料或數(shù)值模擬結(jié)果作比對率定。水流流速

的率定誤差應(yīng)在±10%以內(nèi)。

11

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10模型沖淤驗證

10.1驗證資料

10.1.1宜選用臺風(fēng)期間大浪作用前、后的實測地形作為驗證試驗的基礎(chǔ)資料，將該

地形的沖淤變化幅度、范圍等作為驗證試驗的對象；也可選用已建海岸工程建設(shè)前、

后的實測地形作為驗證試驗的基礎(chǔ)資料，將該地形的沖淤變化幅度、范圍等作為驗證

試驗的對象。

10.1.2對于沙質(zhì)海岸，可將現(xiàn)場沙損失量或一定時段的岸線變化作為驗證對象。

10.2驗證條件

10.2.1對于沙質(zhì)海岸，若存在明顯的沿岸輸沙情形，驗證試驗應(yīng)以模型上、下游加

沙、集沙點之間岸灘穩(wěn)定性的相似為前提，試驗測定分析模型的沿岸輸沙量，應(yīng)以其

與原型的沿岸輸沙量相吻合作為沖淤驗證的控制條件。

10.2.2對于粉沙質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸，試驗測定模型大浪期間波浪作用或波流共同

作用下的含沙量，應(yīng)以其與原型實測值或推算值相吻合作為沖淤驗證的控制條件。波

浪作用的動力條件，應(yīng)采用臺風(fēng)期實測或推算的臺風(fēng)浪波要素。若考慮波流共同作用，

水流應(yīng)采用臺風(fēng)期實測或推算的風(fēng)暴潮流過程。試驗歷時應(yīng)按原型強浪作用時長1～

3天控制，并不少于一個完整的潮汐過程。

10.2.3對于平常波浪作用下沖淤變幅小的海岸，可進行平常代表浪作用一年后岸灘

沖淤變化驗證；常浪與臺風(fēng)浪交織的海岸，可根據(jù)資料情況進行平常代表浪作用期間

岸灘沖淤變化的驗證。

10.3驗證結(jié)果與分析

10.3.1應(yīng)根據(jù)岸灘形態(tài)、沖淤幅度相似為目標，調(diào)試確定合適的模型邊界條件和輸

入條件。

10.3.2對于涉及加沙的試驗，應(yīng)先根據(jù)地形沖淤驗證結(jié)果確定模型加沙強度、加沙

量、加沙時段等，得到含沙量比尺，再按公式（10）計算確定相應(yīng)的海床沖淤時間比

尺。

10.3.3對于不涉及加沙的驗證試驗，可將原型驗證資料的潮汐、波浪作用時長按水

動力時間比尺縮放后后作為驗證試驗時長，以地形沖淤變化相似作為驗證目標。

??1

11方案沖淤試驗

11.1沙質(zhì)海岸波浪泥沙模型試驗

11.1.1對于沙質(zhì)海岸的海床面，在試驗段鋪設(shè)沙質(zhì)材料，應(yīng)將鋪設(shè)后的岸灘在水中

浸泡1～2h，并輕輕拍打表面，岸灘自然密實后進行試驗。

11.1.2試驗時長應(yīng)按下列要求確定：

a)整體物理模型試驗、局部物理模型試驗、斷面物理模型試驗，都根據(jù)實際情

況考慮加沙與否；

b)對于涉及加沙的試驗，宜將模擬對象的原型時長按海床沖淤時間比尺縮

放后確定海床沖淤試驗時長；海床沖淤時間比尺，按10.3.2條相關(guān)規(guī)定

??2

確定；

??2

c)對于不涉及加沙的試驗，當研究極限沖淤問題時，試驗時長宜按鄰近兩次地

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形測量結(jié)果無明顯變化來控制；當研究某一級定常水深的沖淤問題時，可將

該水位的原型持續(xù)時長按水動力時間比尺縮放后作為海床沖淤試驗時長，

并需同時滿足該水位的原型波個數(shù)，最終確定海床沖淤試驗時長。

??1

11.1.3沙質(zhì)海岸典型部位的波浪沖淤模擬，宜采用斷面模型開展極端海況試驗，采

用自動地形儀進行地形監(jiān)測，測定其在大浪作用過程中灘面的最大沖刷深度、最大堆

積體高度及其離岸距離；試驗沖淤趨于平衡后，測定岸灘橫斷面的沖淤形態(tài)。

11.1.4對于沿岸輸沙顯著的沙質(zhì)岸段的波浪沖淤模擬，宜根據(jù)模擬范圍采用整體模

型、局部模型開展平常海況、極端海況試驗，宜采用自動地形儀進行地形測量，測定

其沿岸的平面沖淤形態(tài)與典型部位的橫斷面沖淤形態(tài)。

11.1.5每組試驗應(yīng)重復(fù)2～3次。

11.2粉沙質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸波浪泥沙模型試驗

11.2.1對于粉沙質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸的海床面，在試驗段鋪設(shè)淤泥或模型沙，應(yīng)將

鋪設(shè)后泥樣用刮板刮平后在水中浸泡3～6h，并輕輕拍打表面，泥樣自然密實后進行

試驗。

11.2.2試驗時長應(yīng)按以下要求確定：

a)整體物理模型試驗、局部物理模型試驗，宜同時模擬波浪、潮流且布設(shè)加沙

條件，將原型潮汐作用時長按海床沖淤時間比尺縮放后確定海床沖淤試

驗時長；海床沖淤時間比尺，按10.3.2條相關(guān)規(guī)定確定；

??2

b)斷面物理模型試驗，可將模擬對象的原型時長按海床沖淤時間比尺縮放

??2

后確定海床沖淤試驗時長；海床沖淤時間比尺，按10.3.2條相關(guān)規(guī)定確

??2

定。當研究極限沖淤問題時，試驗時長宜按鄰近兩次地形測量結(jié)果無明顯變

??2

化來控制；當研究某一級定常水深的沖淤問題時，可將該水位的原型持續(xù)時

長按水動力時間比尺縮放后作為海床沖淤試驗時長，并需同時滿足該水

位的原型波個數(shù)，最終確定海床沖淤試驗時長。

??1

11.2.3粉沙質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸典型部位的波浪沖淤模擬，宜采用斷面模型開展平

常海況、極端海況試驗，采用自動地形儀進行地形監(jiān)測，測定其在大浪作用過程中橫

斷面最大沖刷深度及其離岸距離。試驗沖淤趨于平衡后，測定粉沙質(zhì)岸灘、淤泥質(zhì)岸

灘橫斷面的海床地形分布、沖淤形態(tài)。

11.2.4粉沙質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸地形變化劇烈或大角度斜向波入射情形下的波浪沖

淤模擬，宜根據(jù)模擬范圍采用整體模型、局部模型開展平常海況、極端海況試驗。宜

采用自動地形儀進行地形測量，測定粉沙質(zhì)岸灘、淤泥質(zhì)岸灘平面的海床地形分布、

沖淤形態(tài)。試驗沖淤趨于平衡后，給出最大沖刷坑的形態(tài)及影響范圍。

11.2.5每組試驗應(yīng)重復(fù)2～3次。

12試驗數(shù)據(jù)整理分析與報告編寫

12.1試驗數(shù)據(jù)整理分析

12.1.1試驗人員應(yīng)按照試驗規(guī)程進行數(shù)據(jù)采集與記錄。計算機采集的數(shù)據(jù)應(yīng)按試驗

工況進行數(shù)據(jù)命名，并存儲備份。人工記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)在試驗后錄入電子表格并按試驗

工況進行數(shù)據(jù)命名，并存儲備份。

12.1.2當試驗數(shù)據(jù)整理分析后，若發(fā)現(xiàn)兩次試驗的水動力偏差超過±10%或海床沖

淤幅度偏差超過±20%，應(yīng)進行重復(fù)性試驗。

12.1.3試驗數(shù)據(jù)量較大時，應(yīng)以列表、圖件的形式展示。若試驗結(jié)果涉及公式擬合

13

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的，應(yīng)給出擬合后的經(jīng)驗公式計算值與試驗值的偏差。

12.2試驗報告編寫

12.2.1試驗報告的章節(jié)安排與主要內(nèi)容，宜按照附錄D的要求進行編寫。

12.2.2試驗報告中關(guān)于試驗前、后與過程中的影像文件，應(yīng)在試驗報告中予以展示，

并配以文字說明。

12.2.3試驗報告編寫應(yīng)符合以下規(guī)定。

a)條理清晰、語言精煉、用詞規(guī)范；

b)無錯字、漏字；

c)圖號、表號與文字表述相對應(yīng)。圖、表過多時，宜在報告后作為附件；

d)封面應(yīng)列出報告名稱、編制單位名稱、編制日期等；

e)扉頁應(yīng)列出項目負責人、報告編寫人、項目組成員、項目內(nèi)審人員等人員信

息；

f)目錄應(yīng)列出各章、節(jié)名稱和相應(yīng)的頁碼；

e)試驗報告的送審稿版本宜附上工作大綱審查意見；試驗報告的最終稿版本宜

附上專家審查意見。

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附錄A

（資料性）

海岸泥沙起動波高的常見公式

A.1佐藤公式

（A.1）

?0???2????0

H——計算點處的起動波高；?0=??0???????

L——計算點處的波長；

H0——深水波高；

L0——深水波長；

dm——泥沙中值粒徑；

hc——臨界起動水深。

α、β——經(jīng)驗系數(shù)。當泥沙處于個別移動、表層移動、全部移動時，α分別為

0.565、1.35和2.40，β為1/3。

A.2竇國仁公式

1/2

sinh3.6gd

1/2

?2????????0+???/???2??

??=??×???+????+???（?A.?2）

式中：

Hc——泥沙顆粒起動時的臨界波高；

H——水深；

L——波長；

T——波浪周期；

ρs——泥沙密度；

ρ——水的密度；

d——泥沙粒徑；

a——各起動狀態(tài)下的經(jīng)驗參數(shù)，少量動狀態(tài)下a=0.051，普遍動狀態(tài)下

a=0.079；

b——起動試驗的經(jīng)驗系數(shù)，通常取b=0.03；

δ——泥沙顆粒薄膜水厚度；

32

ε0——泥沙顆粒間的黏結(jié)力系數(shù)，與顆粒材料有關(guān)，天然沙ε0=1.75cm/s；

△——粗糙度。d≤0.05mm時，△=1.0mm；

3/4

Β——泥沙密實程度的參數(shù)，β=1；βω=(d/d1)，d1=0.15mm。

A.3劉家駒公式

(A.3)

?1/3?????(2??)????0.486

式中：?0=0.1(?)??[???+?]

H0——泥沙起動波高；

H——水深；

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L——波長；

ρs——泥沙密度；

ρ——水的密度；

D——泥沙粒徑。

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附錄B

（資料性）

海岸平常浪代表波要素的計算方法

B.1當具有當?shù)貙崪y波浪統(tǒng)計資料時，可采用以下公式計算平常浪代表波的波高、

波向。

(B.1)

2

????1/2

??

?=(