Evaluation of an approximate method for incorporating floating docks in harbor wave prediction models

Author： Li Dongcheng Panchang Vijay Tang Zhaoxiang Demirbilek Zeki Ramsden Jerry

ISSN： 1208-6029

Source： Canadian Journal of Civil Engineering, Vol.32, Iss.6, 2005-12, pp. : 1082-1092

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Abstract

Computer models based on the two-dimensional (2-D) elliptic mild-slope equation are nowadays routinely used in harbor engineering applications. However, structures like floating breakwaters and docks, which are often encountered in the modeling domain, render the problem for locally three-dimensional model and hence are problematic to incorporate in a 2-D model. Tsay and Liu (Applied Ocean Research. 1983. Vol 5(1): 30–37) proposed a highly simplified but approximate approach that does not violate the overall two dimensionality of the problem. The validity of their approach is examined in detail, and it is found that although their approximation provides results with the correct trend, the actual solutions deviate considerably from the theoretical solutions. We have developed correction factors that may be used to produce more reliable results using the framework of Tsay and Liu. Application of the resulting method to a harbor in Alaska shows that docks in the harbor distort the wave field considerably and create a reflective pattern that has the potential to affect navigation safety in some areas. A by-product of this paper consists of plots of transmission coefficients for waves propagating past rectangular and cylindrical floating objects of infinite extent for a wide range of conditions encountered in practice. Such transmission coefficients are at present readily available in the published literature for selected cases only.Key words: wave, model, mild slope, equation, floating breakwater, dock, marina, harbor.Les modèles informatiques basés sur l'équation de pente douce elliptique à deux dimensions sont couramment utilisés dans l'ingénierie des ports. Cependant, les structures comme les brise-lames et les quais flottants, que l'on rencontre souvent en modélisation, rendent le problème tridimensionnel localement et sont donc difficiles à incorporer dans un modèle bidimensionnel. Tsay et Liu (Applied Ocean Research. 1983. Vol 5(1): 30–37) ont proposé une approche extrêmement simplifiée mais approximative qui n'enfreint pas la bidimensionnalité globale du problème. La validité de leur approche est examinée en détail et il a été découvert que, bien que leur approximation donne des résultats ayant la tendance appropriée, les solutions réelles sont considérablement différentes des solutions théoriques. Nous avons développé des facteurs de correction qui peuvent être utilisés pour obtenir des résultats plus fiables en utilisant le cadre de Tsay et Liu. L'application de la méthode résultante à un port en Alaska montre que les quais dans le port déforment considérablement le champ de vague et créent un patron réflectif qui pourrait affecter la sécurité de la navigation dans certaines zones. Un dérivé du présent article consiste en des tracés de coefficients de transmission pour les vagues se propageant au delà d'objets rectangulaires et cylindriques d'étendue infinie pour une large gamme de conditions rencontrées dans la pratique. De tels coefficients de transmission sont présentement facilement disponibles dans la littérature publiée, mais uniquement pour certains cas.Mots clés : vague, modèle, pente douce, équation, brise-lames flottant, quai, marina, port.[Traduit par la Rédaction]