随机波浪中畸形波在三维岛礁地形上的试验研究

在试验水池中,开展了波浪在岛礁地形上演化问题的研究。首先在实验水池中建立了西太平洋某岛礁地形的模型,然后采用改进的JONSWAP谱,由造波机产生不同周期、波高的随机波浪。试验中观察到了不同类型畸形波生成的过程及不同波面形态的畸形波。对偏度、峰度及水深与畸形波要素H_m/H_s（H_m表示波列中的最大波高, H_s为有效波高）的关系进行了详细的分析,同时,对畸形波波高H_fr与偏度的关也进行了分析。通过对试验结果分析,发现峰度与畸形波要素i>H_m/H_s呈正相关, H_fr增大时相应的偏度也会呈现增大的趋势。此外,水深的变化剧烈时（如斜坡、海山位置）有助于畸形波的发生。     

倾斜挡浪板式桩基透空型防波堤的消浪性能研究

本文提出了一种倾斜挡浪板式桩基透空型防波堤,通过物理模型试验对规则波作用下防波堤的消浪性能进行了研究。试验中观测了桩基透空型防波堤迎浪侧和背浪侧波面的变化过程,探讨了不同入射波浪条件下防波堤挡浪板的开孔率ε和布置形式B对其消浪性能的影响,分析了防波堤的反射系数K_r、透射系数K_t以及波能耗散系数K_d随着相对波高H/D和相对堤宽W/L的变化关系,并从波浪能量分布的角度分析此种防波堤的消浪机理。研究结果表明,单层挡浪板的开孔率自30%降低至10%,平均透射系数可减小约24.3%,平均耗散系数可增长约12.8%;双层挡浪板防波堤的反射系数取决于前排挡浪板的开孔率,透射系数取决于挡浪板组合中的最小开孔率。     

广东阳西近岸海域波浪的分布特征

通过对广东阳西近岸测站1a实测波浪资料及岸边同期风资料的整理与分析,探讨了该海域的波浪特性,得出研究海域不分方向H1/10年平均值为1.00 m,常浪向为SE向,出现的频率为38.35%,强浪向为SE向,观测期间的最大波高出现在0814号"黑格比"台风期间,Hmax值为8.31 m.用已有的理论分布函数对实测统计数据进行拟合,筛选出研究海域的波高分布、周期分布及波高与周期联合分布的特征,结果表明双参数威布尔理论波高分布、杨正己威布尔周期分布、朗格-赫金斯83模式或者孙孚模式较为适用于本海区的波高分布、周期分布、波高周期联合分布;结合相应的风速风向资料,运用回归分析方法,建立了该地区的波高与风速之间、波高与波周期之间的关系.     

欧洲北海海域波高区间分布概率研究

为了研究欧洲北海海域的波高全区域概率分布情况,从而为海洋平台等海洋浮式结构物的选址和结构设计提供依据。首先基于Global Waves Statistics(GWS)提供的实测数据,确定典型计算工况的发生概率;同时考虑实测数据中极端波浪环境下的数据缺失导致大波高分布概率偏小的问题,利用三参数Weibull分布确定不同重现期下的极值风速,作为典型计算工况的补充。以不同风速、风向的定常风场为输入项,利用第三代海浪数值模型SWAN模型,对北海全区域波高进行数值模拟。将数值模拟的稳态形式依照各工况的发生概率进行归一化累加处理,认为其结果可以表征全区域的波高概率分布情况。以波高概率分布的计算结果为依据,分析北海海域波浪环境的统计学特征,发现有效波高为7 m以上的大波高频发区在北海北部区域有大范围分布;有效波高4～5 m为北海东北区域的多发海况,极端海况下的有效波高主要分布于7～14 m区间,在地形突变区域的波高发生显著变化。     

响水近岸海域波浪特性研究

基于响水波浪站累计一整年的现场观测资料,分析了波高和波周期的年内变化特性,研究了波浪的统计特性和波谱特性,并总结归纳了该海域各特征波要素之间以及各波谱参数之间的转换关系。结果显示:响水海域全年有效波高的变化幅度在0.10~2.80 m之间,年平均值为0.56 m;最大波高的变化幅度在0.15~5.58 m之间,年平均值为0.93 m;平均波周期的变化范围为1.91~9.02 s,年平均值为3.90 s。夏季大波高发生频率明显要小于冬、春季节,波浪季节性变化较为显著。就波高和波周期分布而言,通过拟合得出的Weibull分布较为适合本海域实测波高分布和波周期分布。波谱特性方面,本海域双峰谱占到总数的62.5%,且低频谱峰值普遍高于高频谱峰值,其中低频谱峰出现在0.04 Hz左右,高频谱峰则出现在0.15~0.20 Hz之间,分别为本海域涌浪和风浪所集中的频率区间。采用回归分析方法进一步分析了各特征波要素之间以及各波谱参数之间的关系,发现多数波参数之间存在显著的相关性,但受波浪浅水变形影响,各参数之间的比值与理论深水关系有所区别。本文的研究成果可为沿海建筑物的设计以及防灾减灾提供参考和依据。     

斋堂岛东南海域波浪特征及海浪谱分析

利用斋堂岛东南海域2013年至2014年的实测波浪资料,统计分析了本海域波浪特征,为波浪能资源评估提供基本波浪参数。统计结果表明,本海域年平均有效波高为0.60 m,最大波高为5.30 m,平均周期为3.3 s,最大周期为8.3 s,常浪向为E-SE向。本文亦讨论了本海域波高分布和波高与周期的关系,并基于JONSWAP谱谱型的基本结构,拟合得到适用于本海域的海浪谱谱型,可为海洋能发电装置的布设及相应的工程建设提供一定的参考。     

开孔双壁圆形钢吊箱围堰消波效果影响因素分析

跨海大桥桥墩基础施工若采用双壁钢围堰,则在其外壁进行开孔可有效减小波浪力,有利于降低钢围堰的制作造价和提高基础施工的安全性。以某跨海大桥基础施工采用的双壁圆形钢吊箱围堰为研究对象,引入波浪力折减系数K_d对消波效果进行评价,采用数值方法着重分析波浪参数和围堰自身结构设计参数对消波效果的影响规律。结果表明:K_d随波陡增大呈先快后缓的增大趋势,波陡超过0.032后,消波效果基本不再变化;随着相对水深的增大,K_d呈先减小后增大并趋缓的规律,在相对水深d/L约为0.455时取得最小值;K_d随开孔率的增大呈线性减小,开孔率越大,消波效果越好。随着双壁间距s的增大,K_d总体上呈减小趋势,且减小速率先快后慢;双壁间距较小时,开孔的消波作用较弱。开孔率和双壁间距两种因素间存在耦合作用,两者越大,其耦合作用也越强。围堰设计中可适当增大开孔率并选取合适的双壁间距以得到最佳消波效果。     

台风状况下香港附近海区的海浪要素分布

本文根据1976年9月17—20日台风Iris期间在香港外海横澜岛附近海区所记录到的波浪资料,对台风状况下的波浪要素分布进行了探讨。 分析结果表明,实测波高和周期的分布与Weibull分布都符合得比较好,由文中拟合出的Weibull分布所导出的特征波高与实测值相当接近,而实测波要素的统计分布与别的理论分布及经验分布则相差较大.分析结果还表明,周期的分布比波高的分布更集中,前者的概率密度曲线比后者的对称,峰也比较尖,这与实际情况是相符的。     

江苏近岸海域水文气象要素的时空分布特征

2006～2007年在江苏近岸海域进行水文气象要素(气温、湿度、风速风向、波浪、透明度、水色和海水温盐度等)大面观测。数据分析表明,各水文气象要素具有较大的空间分异,四季变化显著。秋季气温明显高于春季,冬季气温较历史数据偏高。整个海域风速较大,风向受季风控制,有效波高与风速之间显著相关。如东附近海域波浪较大,废黄河口波浪较小;春、夏季有效波高较小,而夏、秋季近岸海域波高较小,离岸波高增大。夏季海水透明度最大,平均为2.3m;冬季透明度最小,平均只有0.6m;水色与透明度呈负指数相关。春、秋季水温分布与气温分布基本一致,冬季大致沿等深线分布。射阳河口与长江口为低盐区,辐射沙脊群外缘为高盐区。与20世纪80年代的调查结果相比,出现了一些新特点。这些新的调查成果可为江苏近岸海域的海洋环境保护和可持续发展提供科学依据。     

北礵岛附近海域夏季海浪波高-周期分布特征

利用2016年夏季(6-8月)北礵岛附近海域的实测波浪数据,统计分析该海域海浪的波高特征值,探讨各特征波高与平均波高及有效波高之间的关系,找出较适用于该海域的波高分布、周期分布以及波高和周期的联合分布.结果表明:该海域有效波高的平均值为0.73 m,最大值为2.96 m,平均周期的平均值为4.50 s;各特征波高与平均...     

湄洲湾波高和波周期的统计分布

本文探讨了福建湄洲湾海区的波高和波周期的一元分布和二元联合分布,并给出了该海区波浪的各种统计特征值,提出了波高和波周期的经验分布模式。     

A weakly non-gaussian model of wave height distribution for random wave train

The wave height distribution with Edgeworth’s form of a cumulative expansion of probability density function (PDF) of surface elevation are investigated. The results show that a non-Gaussian model of wave height distribution reasonably agrees with experimental data. It is discussed that the fourth order moment (kurtosis) of water surface elevation corresponds to the first order nonlinear correction of wave heights and is related with wave grouping.     

Intermittency of wind wave group breaking

Knowledge on intermittency of wave breaking is so far limited to a few summary statistics, while the probability distribution of time interval between breaking events can provide a full view of intermittency. Based on a series of experiments on wind wave breaking, such probability distributions are investigated. Breaking waves within a wave group were taken as a single breaking event according to recent studies. Interval between successive wave groups with breaker is the focus of this paper. For intervals in our experiments with different fetch and wind conditions, their distributions are all skewed and weighted on small intervals. Results of Kolmogorov-Smirnov tests on time series of these intervals indicate that they all follow gamma distribution, and some are even exponential type. Average breaking-group-interval decreases with friction velocity and significant steepness until the wind is strong enough;most of them are more than 10 times the dominant wave period. Group breaking probability proposed by Babanin recently and the average number of breaking waves in wave groups are also discussed, and they are seemingly more reasonable and sensitive than traditional breaking probability defined in terms of single wave.     

Occurrence probability of a freak wave in a nonlinear wave field

The Edgeworth’s form of a cumulative expansion of the probability density function (PDF) of surface elevation expands the maximum wave height distribution to predict the occurrence probability of freak waves. This study investigated the enhancement of the occurrence probability of freak waves due to the fourth order moment of surface elevation, kurtosis, change and found that the nonlinear effects on the occurrence probability of a freak wave linearly depends on kurtosis for a small number of waves N=250. The statistical theory was compared with field data, and freak waves sometimes appear when not expected by the Rayleigh theory, but they were predicted by the proposed theory.     

多向不规则波浪作用下群墩结构上爬高的计算研究

波浪的方向分布对波浪的传播及其与工程结构物的作用都具有明显影响,目前现有的研究大多是基于单向波浪进行的。为了研究方向分布对群墩结构上的爬高影响,基于规则波浪与群墩作用的理论解,结合多向不规则波浪的造波方法,建立了多向不规则波浪与群墩作用的计算模型,同时进行了物理模型试验对模型的有效性进行了验证。系统地对群墩周围及表面上的波浪爬高进行了计算分析,结果表明,方向分布对波浪爬高具有较大的影响,且不同位置处的影响并不相同,在实际的工程设计中如果按照单向波浪计算,可能低估或者高估群墩周围的爬高。     

破碎波群间隔统计分布

基于一系列实验室风浪破碎实验,讨论破碎波群间隔的统计分布。实验时风速分别设定在6～9 m/s间几个不同的风速水平,破碎波群间隔定义为两个相继发生破碎的波群中破碎首发时刻之间的时间间隔,破碎依据波面信号和实验者同步记录的破碎标记信号判别,分布拟合检验采用Kolmogorov-Smirnov检验。数据分析结果表明:1)所有实验信号的破碎波群间隔都服从Gamma分布;2)低风速情形的破碎波群间隔大多服从指数分布——Gamma分布的一种特殊情形;3)相同实验条件下的破碎波群间隔具有相同的分布。这意味着破碎波群的发生可以视为一种更新过程。     

Modified Weibull distribution for maximum and significant wave height simulation and prediction

Calibration coefficients incorporated in the modified Weibull distribution are more effective for maximum wave height simulation. The parametric relations are derived there from to estimate various wave height statistics including extreme wave heights. The characteristic function of the Weibull distribution is derived. The Weibull distribution is suggested for the newly defined significant wave height simulation by the method of characteristic function. The statistical tools suggested and developed here for predicting the required wave height statistics are validated against the wave data (both deep and shallow) of eastern Arabian Sea comprising rough monsoon conditions also, giving reasonable accuracy.     

墨西哥湾波候统计特性分析

简要介绍了波候的概念,简述Ｗｅｉｂｕｌｌ分布及对数一正态分布的拟合方法,提出最大熵分布拟合有效波高、峰周期分布的新方法;选取半封闭海湾墨西哥湾内水深不同、地理位置不同的六个观测站一年的连续资料,以上述三种拟合方法对其有效波高,峰周期概率分布进行拟合,并与观测直方图进行比较检验,结果表明,在墨西哥海湾内,最大熵分布优于对数－正态分布,对数－正态分布优于Ｗｅｉｂｕｌｌ分布。