香港附近海区台风波浪的波群统计分析

根据香港附近海区１９８５，１９８６年两次台风大浪的实测资料，以有效波高为相应水平，对波群作统计分析，得出可供海洋工程参考的波群连长、波群重复长度、波出现频率以及波群中最大波高与有效波高的关系等。并将统计值与理论值作比较，结果表明：统计值大于“连”的理论值，而与包线理论中采用合田修公式的计算值相近。     

香港附近海区台风波浪的波群统计分析

根据香港附近海区１９８５，１９８６年两次台风大浪的实测资料，以有效波高为相应水平，对波群作统计分析，得出可供海洋工程参考的波群连长、波群重复长度、波群出现频率以及波群中最大波高与有效波高的关系等。并将统计值与理论值作比较，结果表明：统计值大于“连”的理论值，而与包线理论中采用合田修正公式的汁算值相近。     

风浪波群中波高分布研究

在实验室风浪槽中观测风浪,发现波群连长是影响波群中波高分布的重要因素,随着波群连长增大,波群中波高分布信息熵增大。当以平均波高无因次化,连长较大时波群中波高累积概率明显大于连长较小时情形。波群中波高分布受谱宽度影响。当谱宽度增大,波群中波高累积概率降低。谱宽度和波群连长对波群中波高累积概率的影响相当。引进体现波群特性的1个无因次化波高参量研究波群中波高累积概率。     

海浪波群波高的统计分布

本文根据Rice和Longuet-Higgins提出的波群包络线统计理论,导出了波群包络线最大值和波群波高的统计分布.只要计算出海浪谱及各阶矩,便可由海浪波高得到波群波高,本文应用截断的P-M谱计算得到了理论分布曲线,并用外海和实验室资料进行了比较.     

Hilbert变换在波群统计中的应用——Ⅱ.波群平均历时长度和平均连长

本文报告波群统计特性研究结果的第二部分.提出用波包谱零阶、二阶矩和波面谱零阶、二阶矩计算平均历时长度和平均连长的新方法.用不规则波造波系统在水槽内产生的具有不同群性的三列不规则波作了验证,并与按Nolte和Hsu公式计算的平均历时长度和按Ewing公式计算的平均连长作了比较.验证和比较结果表明,本文提出的方法不仅可行,且具有一定的优越性.     

风浪波高间相关性和在波群中波高累积概率

通过分析实验室风浪资料,研究风浪波高间的相关性以及波群中波高累积概率问题,发现风浪波高间相关性虽然主要发生在相邻波之间,但在隔1个波和隔2个波的波高间仍存在一定的相关性。谱宽度对波高间的相关性产生影响,但在相邻波、隔1个波和隔2个波情形下,谱宽度对波高间的相关性的影响方式不同。在相邻波情形下,谱宽度主要影响较大波高间的相关性,对各种高度波高间的总体相关性影响很小。而在隔1个波和隔2个波情形下,谱宽度对各种高度波高间的总体相关性有明显影响。根据实验结果提出含有波高相关因子的波群中多个波波高累积概率分布。     

北部湾海区有效波高与最大波高的关系及最大设计波高

目前,各种海洋工程规范采用的有效波高H_(1/3)与最大波高H_(max)的关系各不相同,它们采用窄谱条件下的理论关系或经验关系。本文针对北部湾海区的实际波浪状况,利用测波资料计算了谱宽参数的分布规律,然后在宽谱的条件下分析并确定了最大波高H_(max)与有效波高H_(1/3)的关系随谱宽度参量ε与波个数N的变化规律,最后结合北部湾有效波高的长期分布计算出不同重现期约设计波高。     

波群间相互作用对波高分布的影响

本文研究波群间的相互作用对波高分布的影响。结果表明,波群间的非线性作用会导致波高分布偏离线性条件下的分布。在小波高、中波高范围内,波群间的非线性相互作用会使得波高分布高于线性条件下的分布,在大波高范围内会使得波高分布低于线性条件下的分布;非线性情形下波高分布高于和低于线性情形的转折区域在1.0～1.5倍平均波高处。实验结果与理论结果相符,并引入1个参量以反映波群间非线性作用对波高分布的影响程度,在连续谱情形,该参量相当于谱峰右侧与左侧的面积比。本文结果表明谱形与平均波陡同是影响波高分布的重要因素,在波高分布的研究中,谱形参量应作为被予以考虑的重要参量。     

现有波群因子的统计研究

自Goda于1970年提出谱峰度参量Qp以来,迄今表征波群强度的因子己有十多种.对文中提及的较常用的11种因子即以后被称为现有波群因子,各作者都强调自己的优点,但何者为较好,直至目前尚无客观的评价.依据从三个测点获得的111组数据对现有波群因子予以检验,若某一因子在较短的记录长度内有连续三个值且其中最大值和最小值满足:(最大值减最小值)不大干0.005,则被称为稳定的波群因子;若这种因子又满足三个条件,即它在任一序数中出现的次数最多、在整条记录中出现的总次数最多和在整条记录的最初1280s内出现率最大,则被称为较佳波群因子.就检验的个例而言,(波高的)平均连长(L₁)和波高与周期的相关系数［R_HT(0)]就是这种因子.将这两个因子连结起来,今后称之为联合波群因子.因此,建议以此联合波群因子表征波群强度将会较前人采用的单因子的为好.     

改进的理论风浪频谱

对作者已提出的理论风浪频谱[1-3]的低频部分作了改进,谱的表示式显著简化.除原来使用的渤海观测资料外,增加了黄、东、南海资料以便对文中所提的谱进行更广泛的检验.计算结果与观测值符合良好.与JONSWAP谱作了进一步比较,二者是接近的,但就整体而言,文中的谱与观测的符合程度较JONSWAP谱为高.谱中引入了经过改进的P-δ关系(P,δ分别代表谱尖度因子和有效波陡)后,仅包含有效波高和周期作为参量.对此种形式的谱,峰频率的计算值与观测值是接近的,峰的高度基本上与观测值符合,但由于波高、周期的统计可变性,计算与实测值有一定差异.     

实测混合浪波高分布特征值分析

把实则混合浪波高分布特征值Ｈ１／１０＾－Ｈ和Ｈ１／２＾－Ｈ与由瑞利分布得到的波离分布相应特征值（称理论值）比较,发现两者的差值与混合浪中涌、风浪波高之比有关。当比值较大时,实测混合浪波高分布特征值大小理论值;比值较小时,接近理论值。无因次波高的经验频率和理论频率以及平均波高的变化趋势都与比值大小有关。     

波高非线性概率分布高阶谱数值模型研究

由于波浪的调制不稳定以及非线性波-波相互作用等因素的存在，波浪的分布会偏离线性假设下瑞利分布的结果。通过使用高阶谱模型对不同初始条件下波浪数值模拟。对统计得到的波高与线性理论下的瑞利分布和考虑非线性下改进的埃奇沃思-瑞利（MER）分布和依据Gram-Charlier展开的分布（GC分布）进行对比。结果表明，深水条件下波浪传播过程中偏度值变化较小，而峰度值出现增长。在较小有效波高值的波况下波高分布符合瑞利分布，但随着有效波高值的增加，波浪的非线性增强，波高分布与考虑非线性影响下的GC和MER分布结果相符。宽谱下的波高分布偏离瑞利分布的程度小于窄谱的情况，波高分布更接近瑞利分布的结果。     

粤东后江湾近岸长重力波特征分析

利用粤东后江湾近岸有限水深(包括碎波带)4个测点的压力波数据,依据波谱分析方法对4个测点的入射波有效波高、长重力有效波高、有效波陡、波面谱、谱宽度和谱尖度参量进行了统计和对比分析.分析认为,在近岸有限水深条件下,波浪由近岸(相对水深0.201)到破、碎波带运动过程中,(1)长重力波有效波高呈增大趋势,至破、碎波带位置增幅最为明显;(2)入射波有效波高至破、碎波带区域达到最大,在破波带外有限水深区域呈现先增大后减小的变化趋势;(3)有效波陡、谱宽度参数呈增大趋势;(4)波浪内部能量向高、低频段发生转移,至破、碎波带区域转移程度最为明显,在峰值频率的高、低频段形成谱峰;长重力波谱强度在破、碎波带区域明显高于对应有限水深测点.     

根、茎、叶定量概化植物模型沿程不规则波消减实验

在理论分析的基础上利用根、茎、叶均可量化的植物模型,开展波浪水槽实验。通过改变实验水深、入射波高、植物分布密度等因素,研究不规则波在植物群传播时沿程波高衰减特性,利用快速傅里叶变换对不规则波频谱变化情况进行分析。结果表明,各植物模型消波效果较好,但很少出现植物消波的边界效应,不规则波沿植物群的波高变化情况多数时与Mendez理论曲线不一致,植物群各部分的波能衰减情况并无固定的变化规律。此外,波能衰减集中在谱峰频率处,且入射波高越大,透射波与入射波之间的谱峰值差值越大,但透射波的频谱宽度与入射波相比无明显变化。本研究可为采用近岸植物消波护岸提供一定的理论依据。     

挪威北海最大波高的影响分析

最大波高作为表征海浪强度和危险程度的重要指标,既是设计波浪推算的依据,同时又对海洋预报有重要的作用。基于瑞利分布得到的最大波高公式,不能体现波陡和谱宽度等非线性因素的影响,由该公式得出的理论最大波高与实际观测值有偏差。采用相位平均方法的海浪数值模型分析,可以根据海浪谱计算得到有效波高,却无法给出最大波高。本文通过分析挪威北海定点十年的船测波面资料,得出波浪谱,进一步推算出波陡和谱宽度对最大波高的影响。首先提出一种实测波数的替代方式,然后分别研究波陡和谱宽度对最大波高的影响。研究发现随着波陡和谱宽度的增加,Hmax/Hs逐渐减小,并拟合出最大波高与Cartwright谱宽度参数的公式,得到较好的拟合效果。     

规则波作用下簇状沉水植物群消浪特性实验

在理论分析的基础上通过物理模型实验探究了规则波与簇状沉水植物群的相互作用。结果表明,植物群沿程波高衰减规律在多数情况下与Kobayashi指数形式和Dalrymple幂函数形式波高衰减理论模型吻合较好,少数情况下波高衰减集中在植物群后半部分,与上述理论模型并不一致。在植物淹没度等于0.4条件下,植物群沿程波高出现较多壅高现象,且相对壅高值随入射波高的增大而减小;植物群的规则波透射系数变化情况与入射波周期、相对波高、植物淹没度以及植物分布密度等因素相关。当入射波周期等于1.0 s时,透射系数随相对波高的增大而减小,周期大于1.0 s时,透射系数随相对波高的增大出现较强的波动性。本文提出了规则波透射系数与水动力因素及植物因素之间的关系式,得到了近岸簇状沉水植物群消浪特性的基本认识,为采用近岸植物消波护岸提供一定的理论依据。     

风浪波高和周期的联合概率密度分布

本文采用有代表性的44008美国国家浮标站2003年1～3月实测的海浪谱密度资料,选取三次大风过程进行风浪谱分析。通过对实测平均海浪谱与PM谱、JONSWAP谱及Torsethaugen谱的比较,得到PM谱拟和最好。然后用国际上最先进的随机波分析方法,根据协方差矩阵的循环嵌套技术,以实测平均谱与PM谱为靶谱,对随机波面进行模拟。得到由模拟波面统计的特征值及估计的谱与实测谱结果极为相近,谱峰及谱峰频率都基本一致。说明利用模拟波面研究海浪具有代表性,它可以反映实测海浪的特征。利用Longuet-Higgins(1983)模型计算波高-周期联合概率密度分布,得到变换高斯过程计算的波高、周期联合分布与实测情况基本相同,更好地描述了波高-周期联合概率密度分布。     

海浪的群性及其主要特征参数

本文综述了目前研究波群的三类主要方法——包线理论、连的统计理论和波能过程线法及其描述群性的主要参数,结合实测资料,从波群的高度和长度两个方面对它们进行了分析比较,建议了能较好描述波浪群性的方法和参数。给出了三个测站处海浪的群性参数。探讨了群性对波高分布和组成波相位分布的影响以及波浪记录长度对计算群性参数的影响。     

挪威沿海的设计波高

本文系统地阐述了设计波高的三种通用方法;分析了常用公式H=H_s (1/2 lnN)~(1/2)中N和τHs的合理取值;应用波浪后报的波高资料,进行了全方向和分方向的极值波高统计,提出了在资料足够时(m≥20年),应该采用分方向的极值波高统计以替代惯用的、不分波向而把每年的最大波高取来进行统计计算的全方向极值波高统计,这样得出的设计波高既合理,又安全。最后,文章给出了挪威沿海水域的最劣波向及其相应的设计波高值。     

波群作用于垂直桩柱的峰力统计性质

研究具有窄谱和Ｗｅｉｂｕｌｌ波高分布的波群对非线性桩柱系统作用力的统计性质。求得了桩桩的波浪峰力的各种特征值及其比值。指出这些数值不仅是阻力一惯性力参数ｂＨ的函数，也随着波群因子而变化。本文模式更具广泛性。文中给出了一系列计算图表，可从理论计算波群作用于桩柱的波浪峰力。