1、近年來，隨著港口工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴大(如大窯灣實際工程)，使得波浪物理模型試驗所涉及的工程水域也逐漸加大，受實驗室場地的限制，采用正態(tài)模型進行試驗，模型的水深和波高都可能太小，試驗精度將難以保證，為此需要考慮進行幾何變態(tài)模型試驗。但在進行變態(tài)物理模型試驗時，對于波浪折射、繞射和反射的影響都較顯著的情形，由于波浪運動相似關(guān)系難以同時得到滿足，模型中觀測到的現(xiàn)象和測定的數(shù)據(jù)換算到原型中時所產(chǎn)生的實際偏差可能較大，導(dǎo)致了變態(tài)模型試驗結(jié)果目前

2、還不能被工程界廣泛的接受。隨著電子計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，計算方法的不斷進步，數(shù)學(xué)模型越來越成為一種解決水利工程問題的主要手段，它具有計算方案多、周期短、費用少的巨大優(yōu)勢。利用數(shù)學(xué)模型研究模型試驗的變率問題，并用于指導(dǎo)物理模型試驗，具有重要的意義和應(yīng)用前景。 本文首先基于DHI的MIKE21軟件系統(tǒng)中的Boussinesq模塊，應(yīng)用傳統(tǒng)的波浪運動相似關(guān)系，建立了簡單地形下以波浪折射和繞射為主的多個不同變率的變態(tài)模型，并對不同變率模

3、型的港內(nèi)波高分布進行了模擬。入射波浪為隨機波，變態(tài)率取為1～3。通過不同變態(tài)模型計算結(jié)果和正態(tài)模型計算結(jié)果以及原型數(shù)值計算結(jié)果的比較，就變率對試驗結(jié)果的影響進行了探討，并給出了不同情況下變率允許值的適用范圍。 在此基礎(chǔ)上對大窯灣港區(qū)水域進行了以折射相似為主和以繞射相似為主的數(shù)值計算。為了解決正態(tài)模型計算結(jié)果與原型數(shù)值計算結(jié)果吻合很好，但變態(tài)模型結(jié)果偏差較大的問題。本文嘗試采用將正態(tài)模型時間比尺應(yīng)用到變態(tài)模型中并反推出變態(tài)模型波長

4、比尺的方法，得到了一種不同的波浪運動相似關(guān)系即λL=λι·λthkh。通過不同波長比尺條件下變態(tài)模型的計算結(jié)果表明，該相似關(guān)系條件下的變態(tài)模型計算結(jié)果與原型數(shù)值計算結(jié)果的誤差要明顯小于波浪折射和繞射相似的情況，并且針對不同波浪入射方向以及不同變率情況對該相似關(guān)系進行了驗證。另外，在該相似關(guān)系的基礎(chǔ)上對波浪要素的影響進行了研究，研究結(jié)果表明，波高對變態(tài)模型計算結(jié)果的誤差影響不大，但周期的影響較明顯。 本文進一步以波浪折射、繞射和反