透空式防波堤较传统实体式防波堤而言是一种新型防波堤,其依据波浪传播过程中大部分波浪能量集中在表层水体内这一特点，将挡浪结构置于该水深波浪的作用范围内以减小堤后波高,适用于水深较大、地基承载能力较差而波浪作用不是十分强烈的情况。它容许部分波浪能量随同水体通过堤身传输到堤后，相对实体堤身，其承受的波浪力相应减小，可有效减少港内淤积，对周围动力环境的影响也有所减少。近年来，透空式防波堤凭借透空堤结构形式和造价的优势，在实际工程中得到了日益广泛的应用，其中，舟山市定海区西码头使用桩基挡板式透空式防波堤，黄歧渔港使用多层挡板桩基透空堤，均取得了较好的效果。

国外在20世纪对透浪系数公式展开研究，1947年Ursell[1]研究了无限水深时挡浪板的透浪系数，给出了直立薄板的精确解；1960年Wiegel[2]假定透射波能等于薄板下的入射波波能，由微幅波理论得出有限水深时透浪系数的解析解；1996 年Kriebel等[3]考虑挡板对波能产生的反射，按波能流守恒推导出挡浪板透浪系数；我国《防波堤设计与施工规范》[4]采用苏联拉帕教授总结的公式。相对于国外，我国主要通过物模对实际工程问题进行分析,严以新等[5]进行了多层挡板桩基透空堤的物模试验，分析其消浪机理，得到挡板透空率等因素对透浪系数的影响情况；孙士勇[6]结合崇明岛新河镇车客渡码头工程，分析双层挡板透空堤消浪效果并对内外两侧的周期比较分析，得出堤后周期相对堤前较小；麻志雄等[7]通过试验研究，分析了挡浪板的消浪工况与效果，得到双侧挡板消浪效果明显优于单层挡板；陈德春等[8]进行断面波浪模型试验,结果表明，在不同水深时，穿过透空堤的波浪大小不同，从而透浪系数也不同；范骏等[9]通过试验探究了具有双侧挡浪板结构的透空式防波堤透浪系数与反射系数的影响因素与规律，得到相对板宽在[0.07,0.25]范围内，透浪系数随着相对板宽的增大而缓慢减小，并引入波能修正因子拟合双层挡板透空堤透浪系数公式。虽然国内外已有一定研究，但挡板式透空堤在国内外的理论研究与工程实例依然不多，且各家研究成果适用条件各不相同，因此对多层挡板结构的防波堤消浪特性及变化规律开展研究具有一定意义。

1 物理模型试验设计

1.1 物理模型设计

物理模型设计与试验方法均遵守JTJT 234 —2001《波浪模型试验规程》[9]。模型水平面板下布置纵横梁，图1为模型剖面，图2为纵横梁尺寸。图中:B为透空堤水平面板宽度，t1为前挡浪板入水深度(可变范围为0～20 cm)，t2为后挡板入水深度(可变范围为0～40 cm)，t3为中间挡板入水深度(可变范围为0～30 cm)，Hc为面板超高，即面板底和静水位高差。随着水深变化，水平面板超高与挡板入水深度相应发生变化。表1为多层挡板透空堤试验工况。

表1 多层挡板透空堤模型试验工况工况板宽B∕m挡板组合∕cm前中后11..0......0

图1 试验模型纵剖面(单位:cm)

图2 纵横梁尺寸(单位：mm)

1.2 物理模型试验设备

试验在河海大学不规则波浪水槽中进行，采用电容式波高仪采集波高。图3为试验水槽中模型与浪高仪的布置。

1.3 物理模型试验方法

试验采用不规则波，不规则波波谱采用JONSWAP谱。试验波要素见表2。

图3 试验水槽中模型与浪高仪布置

表2 透空堤试验波要素水深d∕m波高Hs∕mT=1.3sT=1.6sT=1.9sT= 0.10 0.120.14 0.10 0.120.14 0.10 0.120.14

2 透空堤消浪效果影响规律分析

透空式防波堤在结构宽度方向对波浪产生的影响主要包括4个方面：1)波浪与前挡板相互作用发生破碎、反射和透射，其中波浪的破碎和反射是透射波能削减的主要原因；2)波浪发生越浪，波能损耗并影响堤后波高；3)在防波堤内，由于前、后挡板对波浪的反射作用，波浪在堤内叠加，波高增大，堤内水域紊动加剧，增加能量损耗；4)在前、后挡板间水域波峰与水平面板及纵横梁接触，接触面越大，消能作用愈明显。

2.1 堤后透射波高分布规律概形检验

将Weibull分布和Rayleigh分布作为波高分布模型，取透空堤模型后1倍波长外的的波高仪测点9#的波高值与其平均值比值Hi作为检验的样本，采用非参数假设检验的K-S检验方法进行波高概率分布分析(图4)，显著性水平α=0.05。其中，试验组次普遍不符合Rayleigh分布，88.3%符合Weibull分布。由图4可以看出组次A不符合Rayleigh分布，但符合Weibull分布。