淤泥对港湾自振周期的影响

一、前言 港湾水体显著振动是人们早就注意到的一种自然现象。通常,显著共振周期为几分钟到1小时左右。尽管这种长波特征的水面上下摆动幅度不大,但水体的横向摆动幅度却相当大。这不仅有碍于船舶入港行驶,而且如果系泊船只的动态反应恰好有接近的共振周期,则会导致系泊船舶的缆绳断裂、护舷材料损坏等严重后果。     

分离龙口港假潮的滤波器

一、引言在湖沼或海湾中,水表面往往存在几厘米或几十厘米甚至更大的高度、周期在几分钟到一二个小时左右的振动,人们称这种运动为副振动或假潮。港湾假潮的出现,特别是大振幅的假潮现象,不仅给国民经济带来损失,而且给船只航行和潮汐预报带来困难。为此假潮这一自然现象早已被人们注意,并进行大量研究。     

中国东部近海沿岸平均海面变化的分析

本文利用渤海、黄海、东海中国沿岸22个验潮站的月平均水位资料,着重分析了周期在两个月以上的振动和月平均海平面的变化。分析结果表明:(1)18.61年周期的潮汐振动的振幅在2.5cm左右,位相比较一致(约120°左右);(2)月平均海面的季节变化明显,年变幅度北部大,南部小。最高值和最低值北部出现在夏季和冬季,南部出现在秋季和春季;(3)月平均海面以年周期振动为主,其次是半年周期。北部5年周期和南部4个月周期的振动也比较明显;(4)由于静压效应,使北部海平均年变幅度增加13—20cm,而在台湾海峡西岸反而减小11cm;(5)El Nino现象使平均海面出现程度不等的下降趋势。     

气压扰动时空特征参数对港湾共振的影响

为研究运动大气扰动的时空特征要素对港湾共振的影响,本文以简化的气压扰动和海岸港湾物理模型为对象,探究气压扰动在不同运动方向、登陆点位置和作用时长情境下的港内波动分布规律。研究结果表明:气压扰动在接近沿岸运动时港内水体响应最剧烈;随着运动方向与海岸线夹角绝对值增大,波动总体呈减弱趋势;气压扰动向岸运动比离岸运动更能够引起更加显著的波动;当气压扰动登陆先于掠过港湾时刻,更易在港湾内产生更强烈的波动;中长历时气压扰动引起的港内波动比短历时气压扰动更具有威胁性。研究结论可以为港湾共振预警系统建立提供理论依据。     

黄、渤海沿岸港湾的假潮及成因探讨

本文通过对日照港以北黄、渤海沿岸18个港湾8～27年假潮资料的分析,给出了不同区域港湾的假潮状况和成因.在该区域只有龙口港可时常发生100cm左右的大振幅假潮和＞150cm甚至＞300cm的特大振幅假潮,属假潮特别严重和唯一发生较大危害性假潮港湾;其余分属假潮相对较重、较轻和无假潮港湾,其假潮基本不具危害性或无危害性.分析结果表明其突然而剧烈的风场变化是导致各港湾假潮的直接原因,地理环境差异是造成港湾假潮强弱的关键因素;龙口港100cm左右和＞1 50cm的大和特大振幅假潮,是其特殊地理环境、港湾及附近大范围海域骤猛的向港爆发性大风,尤其强雷暴大风涌水在港内骤然积聚和海水惯性振荡的综合结果.     

南海北部沿岸海洋站的假潮

收集和分析了南海北部沿岸15个海洋站所在港湾发生假潮的资料，并对其中较大振幅的典型假潮个例，进行了港湾基态自然周期分析和假潮振动的频谱分析。研究发现，假潮最大振幅振动多发生在天文潮的高潮或低潮期间；根据海湾地形尺度用梅立恩（Merian）公式计算得出的海湾基态自然周期；和根据资料曲线估计得出的假潮周期，以及功率谱分析得出的周期，三者非常接近。从本文研究所得结果来看，这些海湾的较大振幅假潮多发生在春、夏季，且都和风速、风向以及气压的剧烈变化有关。这些大气扰动在春天多为冷空气南下，在夏季多为热带气旋活动。研究认为，假潮的发生很可能是大气振动通过外海表面波作为中间机制，与港湾自由态振动之间产生耦合共振的结果。     

海洋危险现象预报

海洋危险现象预报涉及超过危险高度的海洋水位升降;引起水位升高达两米以上的海啸;对航行和海岸设施造成巨大危险的狂风巨浪;冰盖形成和提早出现的岸冰、严重流冰、船只快速结冰和港湾内的静振波等海洋危险现象。其中关于海啸、船只结冰和强静振等三种危险现象预报是我国尚未充分开展的海洋预报服务。随着沿海经济和国际经济交流日益发展,我国船队在高纬度海域航行和停泊的机会越来越多,上述三种海洋危险现象的预报也逐步显得更重要了。原苏联在这方面的研究较为深入并积累了一定的预报经验。本文拟作简要介绍,以供参考。     

胶州湾超低频水位谱的研究

本文研究周期大于9天的超低频振动，这类振动与水位长期变化密切相关。海洋水位长期变化是地球自转、气候变异和海洋水量平衡的重要指标，也是大尺度海气互相作用、气候过程、海洋动力学过程和海洋水文因子综合作用的结果。     

太平洋月平均水位变化中的周期成分

为了研究太平洋月平均水位变化中的周期成分,本文根据作者改进的月平均水位周期信号分析方法,分析了太平洋236个水位站的月平均序列.对其中大于45a的序列进行二阶谱和二阶凝聚谱分析,表明这些序列中有的周期成分相位相关性显着.因此采用考虑非线性效应的混合谱周期分析方法,即重复进行最大熵谱分析及周期检验和最小二乘滤波,逐次检验并滤掉最显着的周期分量,求得序列中的显着周期.结果表明水位序列的振动周期因站而异,并非固定不变.讨论了准2a大气振动周期、与埃尔尼诺事件相关的3～7a周期、太阳黑子、双太阳黑子和25～30a超长振动周期的存在.周期振动的迟角和振幅的区域分布和变化对月平均水位的预测具有重要意义;为此对检验出的显着周期根据物理背景作进一步判别,从中选出较客观合理者作为月平均水位序列的拟合周期.用这样的周期分量加线性趋势项拟合月平均水位序列,求得相应的振幅和初相角及线性趋势项.     

潮汐发电

以潮汐水位变化作为动力进行的发电称为潮汐发电,也称潮力发电,或海潮发电。 所谓潮汐现象是指大洋水体受太阳和月亮的吸引而发生的水位有规律的变化。这种变化,在大洋中只有几十公分,但是,当潮波传到岸边的时候,特别是在某些海湾和河口等处,由于海底地形和海岸轮廓等因素的影响,水位变化的时间和幅度极为复杂。有些地区,高潮和低潮水位差达几米至十几米。例如,大西洋沿岸美国和加拿大交界处的芬迪湾,潮差最大可达18米。名闻世     

对防污材料港湾挂板试验的看法

为了找出较确切的防污材料港湾挂板试验方法,我们在总结了廿余年防污材料港湾挂板试验的基础上,于1984年3月至1985年2月又进行了国内外各种防污漆大量的港湾挂板试验,于此同时进行了厦门港内不同海区空白样板(无毒板)港湾挂板试验。以观测污损生物的附着情况,得出确切的结论,指导防污材料港湾挂板试验。     

胶州湾超低频水位谱的研究

本文研究周期大于9天的超低频振动,这类振动与水位长期变化密切相关。海洋水位长期变化是地球自转、气候变异和海洋水量平衡的重要指标,也是大尺度海气互相作用、气候过程、海洋动力学过程和海洋水文因子综合作用的结果。 潮波中的半日潮、全日潮已公认是海洋中典型的低频长波,对其中的长周期分潮族     

冬季山东南部沿海水温10—20天的周期性振动

使用谱分析和数字滤波等方法,对山东南部沿海冬季的日平均水温、水位、海平面气压和风场等历史资料(1973—1983)做了分析。结果发现,这里的水温和水位存在10—20天的振动,这种振动与同期气压场和沿岸风的振动相同,陆架水温和水位的这种天气尺度振动恰好是对冬季风强迫的响应。为证明这一物理过程,设计了一个简单的线性理论模式,并用Laplace变换获得了其解析解,证明了上述响应的物理机制。     

渤海、黄海沿岸主要港湾假潮的基本特征

基于港湾假潮振动的基本原理，从渤海、黄海沿岸20个验潮站多年水位自记曲线资料获取假潮参数，并对其做了统计分析，给出了假潮的统计特征，还讨论了假潮形成的初步原因。结果表明，该海域主要港湾假潮出现具有明显的局地性、季节性和年际变化；夏季是大振幅假潮（振幅^1)≥80cm）的多发期，冬季基本上不出现；龙口港湾的大振幅假潮最为突出，最大振幅可达293cm；气压和风速、风向突变的良好配合，是发生大振幅假潮的主要原因。     

用谱回归方程计算鄂霍次克海风暴增水

研究了天气频段非周期性水位振动与风和大气压力的关系，根据对水位振动，风和大气压力进行的谱分析，确定了大约在５，１０，１５￣２０ｄ周期存在天气最大值，为鹗霍次克海５个站建立了普通回归方程和谱回归方程，并对水位升高的观测值和计算值做了比较，可看出，使用谱回归方程的计算结果与线性回归方程计算结果相比较有实质性改善。     

大连老虎滩澳的大振幅假潮

潮汐周期以外的大振幅水位波动(即大振幅假潮),在老虎滩澳时有发生。老虎滩澳位于大连湾侧,是一半封闭深度较浅的三角形小海湾(图1).验潮站位于湾的左岸,距湾顶约1km,水深2.8m.据统计,1980～1994年15年间出现波高大于20cm的假潮共61次。波高超过40cm的为12次。较大振幅事件发生在1994年7月3日,其最大波高为91cm,谱分析显着周期为10min.类似这种小海湾的大振幅假潮在世界其他港湾也经常观测到。其中,以中国的龙口港、日本的长崎港和巴利亚里群岛西岸的锡尤达德拉(Ciu-tadella)港发生的大振幅假潮最为突出。     

黄海陆架表层水温的低频振动

本文在对位于黄海南部陆架上的朝连岛站30年水温资料进行分析时发现,该站的表层水温有周期大于20个月的低频振动,其中以准两年周期和6年周期最显著。陆架水温的这种低频振动是对东亚季风异常的响应。这种低频振动在冬季与渤海冰情的变化同步;在夏季与黄海底层冷水团的强弱相关。同时,这种低频振动在对马暖流上也有一定的反映。     

胶州湾假潮现象的初步分析

本文分析了青岛大港验潮站1956至1960年的自记验潮记录上的副振动基本特性,并从理论上探讨了该湾假潮的纵振和横振动力机制。确认这种振幅只有几毫米到几十毫米计的副振动是肢州湾的假潮现象。理论周期与实测值很相一致。这种现象4月份出现最多,10月份最少,其产生原因与气团活动有关。     

基于Delft3D模型的风暴潮增减水模拟研究——以“9711”号台风为例

为了精确模拟"9711"号台风期间风暴潮增减水过程,考虑耦合作用下的非线性,利用Delft3D建立三维天文潮和风暴潮耦合模型,利用实测数据进行了验证,探究了台风经过日照港时风暴潮增减水过程。结果表明:(1)"9711"号台风引起的风暴潮增减水位呈现周期性变化,其变化周期与天文潮周期相近;(2)风暴潮期间,日照港西南侧海域增减水幅度较大,增水时,NE流向与SW流向的潮流在该区域相遇叠加,使增水幅度加重,减水时,该区域潮流由SW向NE流动,使减水幅度加重;(3)非线性引起的水位变化在风暴潮的水位变化过程中起负相关作用。     

黄海陆架表层水温的低频振动

本文在对位于黄海南部陆架上的朝连岛站30年水温资料进行分析时发现，该站的表层水温有周期大于20个月的低频振动，其中以准两年周期和6年周期最显著。陆架水温的这种低频振动是对东亚季风异常的响应。这种低频振动在冬季与渤海冰情的变化同步；在夏季与黄海底层冷水团的强弱相关。同时，这种低频振动在对马暖流上也有一定的反映。