[发明专利]测量越浪水体厚度与最大流速的方法

说明书

本发明公开了测量越浪水体厚度与最大流速的方法，包括通过挡浪墙上方竖直布置的模块化压力传感器，获取和/或按需输入流体参数，运用动水压强‑流速的关系测出越浪水体的最大流速；根据垂向压强的分布，区分水舌区与非水舌区，输出两者分界点至挡浪墙的垂向距离值，进而获得越浪水体厚度。通过上述步骤，能准确的测量到有关越浪水体的压强数据，且布设方便高效，解决了越浪水体厚度、最大流速的测量难题。因而，本发明具有准确、高效的优点。

技术领域

本发明涉及流体测量方法，尤其涉及测量越浪水体厚度与最大流速的方法。

背景技术

海堤是沿海地区重要的防潮防浪屏障，可有效地抵御风暴潮等海洋自然灾害，保障沿海地区人民的生命财产安全，是沿海地区经济和社会发展的生命线。然而，在超标准风暴潮作用下，海堤的破坏往往难以幸免，大量的实例与研究表明，海堤越浪过大是造成海堤溃决的主要破坏形式。

风暴潮侵袭下，波浪沿着海堤迎潮面上爬超过堤顶或挡浪墙则会出现越浪现象，水体飞溅于堤顶和内坡面。波浪越过挡浪墙时形成的水体称为越浪水体，又称越浪水舌，越浪水体对海堤结构的作用，表现为：①越浪水体对海堤结构的直接打击及越浪水体坠落后垂向砸击，②越浪水体沿海堤坡面滑行造成的水流冲刷，这两种方式共同作用是造成海堤损毁的主要原因。越浪水体厚度、最大流速是表征越浪水体水流运动特性的两个主要指标。由于波浪的周期性作用越浪水体不连续、作用时间又极短，因此，在海堤波浪爬高的模型试验中，常规的测量方法很难有效地测定越浪水体厚度、最大流速，是当前的研究难点之一。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术提供一种测量越浪水体厚度与最大流速的方法。在海堤波浪爬高的模型试验中，实现了越浪水体不连续、作用时间极短的试验条件下的越浪水体厚度与最大流速的测量。

针对越浪水体最大流速的测量问题，本发明所采用的技术方案为：采用模块化压力传感器获取压强数据，按需输入水密度和冲击系数等流体参数。通过准确测量压强数据，经上述流体参数运算后可以精确的得到流速值，并获得最大流速。

为优化上述技术方案，采取的措施包括：

上述运算的计算式为：

其中，式中：p为压强、u为流速、ρ为水密度、C_w为冲击系数。

上述模块化压力传感器包括刚性或柔性的板材，板材的正面设有压力传感器，布设位置为竖立于挡浪墙的上方，按需获得挡浪墙上方不同位置的测量数据。上述冲击系数的取值范围是1.0至1.25。

此外，将上述模块化压力传感器布置在堤顶或后坡时，同样可获得堤顶或后坡处的越浪水体最大流速。

本发明的另一个目的在于针对现有技术提供一种结果精准、效率高的测量越浪水体厚度的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：采用布置在挡浪墙上方的模块化压力传感器获取压强数据，截去压强噪音后得到压强的垂向分布，通过运算判断，区分水舌区与非水舌区，进而获得水舌高度，即越浪水体厚度。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

采用模块化传感器获取挡浪墙上方压强数据。

根据上述压强数据截去噪音后得到垂向压强分布，以压强p约为0，且为依据确定水舌区与非水舌区的分界点，输出分界点至挡浪墙的垂向距离值，即为越浪水体厚度。