南黄海辐射沙洲近岸海域波浪特性研究

利用江苏省南黄海辐射沙洲两翼的实测波浪资料,研究南黄海辐射沙洲地区的波参数分布特征和波谱特性,得出了特征波要数、波谱参数及波要素之间的转换关系式。研究结果表明南黄海辐射沙洲近岸海域的波浪特性受天气、水深和地形因素的多重影响。总体而言,江苏辐射沙洲海域波浪变化范围及其均值差异不大,特别是位于近岸的蛎蚜山测站由于受到水深的制约和沙脊的庇护,该区域波参数、谱参数的变化范围和均值均小于水深相对较深的大丰测站和冷加沙测站。在台风期和寒潮期内,除了波向以外,各个测站的波要素季节性差异均较小。波向在辐射沙洲北翼海域以偏北向为主,在南翼海域则以东南向和西北向为主。大浪过程主要与台风期和寒潮期的极端天气相关。波面特性及其波谱分析表明,波谱参数与水深、离岸距离相关性强。分析发现本海域南翼以单峰谱为主,北翼沿海海域波浪在寒潮期主要为涌浪和风浪组成的混合浪,在波谱形式上表现为双峰谱。     

Hilbert变换在波群统计中的应用——Ⅰ.波群群高

本文报告波群统计特性研究结果的第一部分.提出了描述波群高低和强弱特性的物理量——波群高度的定义,并给出由波包谱零阶矩和波面谱零阶矩计算波列均方根群高和均方根相对群高两个波群高度统计特征量的方法.其中波包谱的估计可借助于Hilbert变换由波面高度记录得到.利用不规则波造波系统在水槽内产生的具有不同群性的波列作了验证.验证结果是令人满意的.     

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.     

微尺度滑动平均方法计算海浪谱奇阶矩的公式

Glazman提出了一种计算海浪谱高阶谱矩的微尺度平均方法,但是,他利用随机过程理论导出的计算偶阶矩的公式和参照偶阶矩结论定义的奇阶矩计算公式之间存在着内在的不一致性.本文在Glazman工作的基础上根据随机过程理论推导了“微尺度平均方法”计算奇阶谱矩的公式,纠正了他的错误.上述结论随即应用于讨论破碎对波面水质点水平速度分布的影响.通过破碎的加速度判据考虑了破碎对速度分布的限制,给出了未破碎波面上水质点水平速度的的统计分布的初步结果.该分布取决于谱宽度参数及白浪覆盖率的大小,当白浪覆盖率较大时明显偏离正态分布.     

基于实测资料的双峰标准谱研究

根据江苏响水测站2017年的实测波面数据,通过快速傅里叶变换法进行海浪谱估计。筛选出符合标准的双峰谱型的样本谱322个,计算海浪谱参数,并与通过实测波面统计得到的波要素进行对比,验证谱分析方法的准确性。将海浪谱标准化,得到响水海域平均无因次谱曲线并求出对应的谱参数。基于低频分谱与高频分谱叠加的思想,采用4种经典的理论海浪谱模式对实测双峰标准谱进行拟合并确定相应参数,比较不同理论谱的拟合效果。通过计算发现采用Neumann谱与Jonswap谱组合的方式可以得到较好的拟合效果,对我国其他类似海域双峰型海浪谱的研究具有一定的参考价值。     

广东阳西近岸海域海浪谱分析

根据广东阳西近岸海域测站1a实测共4 949组的原始随机波面观测记录,用自相关函数法和快速傅里叶变换法进行谱估计,得到波谱各特征参数,并与实测波面统计的特征值进行比较,经分析,选用快速傅里叶变换法估计研究海域的实测谱,对粗谱进行平滑和分析,筛选出研究海域海浪的样本谱498个,将平滑后的谱形无维量化,得到广东阳西海域海浪无维量平均谱曲线并求出对应谱参数,计算得到谱峰频率f0为0.121,特征频率μ10、μ20分别为1.929、2.733,谱宽度ε、ν为0.83、1.39.采用5种理论频谱模式对实测无维量谱进行拟合,根据拟合结果推荐γ=1.920 5的JONSWAP谱或者b=5.7、δ=6.0、k=0.5的莆田谱作为广东阳西近岸海域的海浪谱型,对该海区的工程建设、海浪预报警报和海浪理论研究具有较好的参考作用,对我国其他类似海域也有一定的参考价值.     

海洋白浪覆盖率模式的研究

在波面位移为均匀正态分布的假定下,导出以海浪谱矩为参量的波面斜率分布函数,依此函数,利用极限波面斜率为波浪破碎判据导出依赖于海浪谱四阶矩的白浪覆盖率的表示式,又通过Ｋｒｙｌｏｖ谱和ＳＭＢ海浪预报方法的经验公式,将海浪谱四阶矩代之以风要素,从而首次建立了一个依赖于风速和风区两者的半理论,半经验的海洋白浪覆盖率模式,此模式给出了结果与Ｍｏｎａｈａｎ汇集的海洋白浪覆盖测量数据符合颇佳。     

南黄海辐射沙脊群海域的水深遥感

南黄海的辐射沙脊群海域地形地貌复杂多变,应用遥感技术来测量其水下地形不仅有可能,而且势在必行。在对沿海及长江口门内外遥感反演水下地形研究的基础上,选择沙脊群海域中有代表性的一块水域为研究区,同步测量其水下地形和水流、悬沙含量,用实测地形和MODIS影像数据建立水深反演模型,同时分析该区域的悬沙光谱特征,选择悬沙遥感参数,以MODIS数据的水深反演模型和沙脊群水域的悬沙遥感参数为依据,建立削弱悬沙影响的水深遥感模型,从而反演出1.5×104km2的辐射沙脊群水下地形。从反演结果看,所建模型的相关系数二次方的值为0.664,F-值为18662,平均绝对误差为1.52m,平均相对误差为24%,5~15m水深段的平均相对误差只有18%,反演效果较好。     

近海风电场水下打桩辐射噪声特性测量分析

对滨海海上风电场一次完整的打桩过程不同水深处环境噪声进行监测和分析。结果表明:打桩过程水下辐射噪声脉冲信号,在所研究海域附近环境噪声级由原来打桩前的130 d B左右瞬间增加约20~50 d B,20~20 000 Hz频段,打桩噪声谱级高于工程前该海域背景环境噪声谱级约30~65 d B,100~1 000 Hz频率打桩辐射噪声谱级出现多个峰值,不同水深谱级最高峰值频率为200 Hz。根据打桩水下辐射噪声监测结果和浅海Marsh和Schulkin半经验公式,计算打桩辐射噪声声源级(距声源中心1 m处)为210.2 d B(参考声压1μPa)。为水下打桩辐射噪声的深入研究提供了基础数据,分析结果可供海洋环境和海洋生物保护研究参考。     

西太平洋赤道海域秋季混合浪特征及其谱拟合

根据西太平洋赤道海域秋季实测海浪资料,分析了该海域的混合浪特征,拟合出混合浪的波高、周期分布函数及波高-周期联合分布函数。应用文圣常等提出的深水风浪谱公式,对其稍作改变后拟合涌浪谱;应用他们的改进理论风浪谱公式拟合风浪谱,两分谱公式叠加为混合海浪谱公式。对混合海浪谱的拟合表明,拟合效果良好。     

辐射沙洲的开发管理问题亟待解决

这篇文章反映了海岸带开发管理中的一个问题,令人深思。建议有关部门从加强海洋综合管理的角度来研究解决。江苏中部近岸浅海区发育有一列向外辐射的水下沙脊群。沙脊群南北长达.200km,东西宽约90km,多数沙脊的近岸部分在低潮时出露,成为规模不等的沙洲。据综考统计,沙洲的总数有70余个,其中面积在IkmZ以上的就有50个,海图零米线以上的岸外     

辽东湾的波谱分析

本文利用辽东湾海上实测波浪资料,进行了谱分析,从而了解到辽东湾的波浪性质,在分析的基础上,通过谱形拟合,找出了谱公式中的三个参数与谱矩、最大值及极值频率的关系。     

江苏辐射沙洲水道垂线平均余流的计算与分析

根据辐射沙洲邻近主水道和中心沙洲滩面水道33个站次的准同步实测潮流资料, 计算了各站位垂线平均欧拉余流、斯托克斯余流、拉格朗日余流, 并分别进行了逐站位的分析和比较.各站位斯托克斯余流相对较小, 在水道口门处斯托克斯余流较大, 余流流向大都沿涨潮流向, 豆腐渣腰门水道及其以东站位的斯托克斯余流则大致沿落潮流向.欧拉余流和拉格朗日余流大小和流向基本一致.研究海域存在着半封闭的顺时针方向的海水净输移.西洋水道和条鱼港水道是辐射沙洲中心腹地的净进水通道, 而豆腐渣腰门水道、陈家坞槽水道、外王家槽水道、苦水洋海域水道则是净出水通道.     

苏北辐射沙洲海域水文特征与COD潮扩散计算分析

采用平面二维水动力及污染物输运模型.针对研究海域的水动力特性.应用潮流场作为背景场驱动控制污染物浓度的对流扩散方程,利用有限元方法对苏北辐射沙洲海域大、中、小潮水动力特征及如东洋口港附近污染物输运进行了计算分析。计算结果与实测结果比较表明:计算所得潮流场合理.辐射沙洲区部分潮流脊间水道的潮流运动具有明显的定向往复流形式,潮流强,潮差大.且形成了辐射状潮流流炀;排污口排放的污染物的扩散影响范围不大,不利潮型为小湖,大潮和中潮情况下,污染面积有所减小。     

南黄海辐射沙脊群特大潮差分析

根据辐射沙脊群中部条子泥两翼沿海自建的4座潮位遥测站的实测记录,2012年10月17日新条鱼港站观测到了9.39m的特大潮差,不仅证实了20世纪80年代小洋口海域9.28m的潮差记录的可信性,而且刷新了此海域最大潮差记录。基于移动驻潮波和动力地貌理论,本文采用潮位实测分析、二维水动力数值模拟和潮滩地貌遥感解译等方法,阐述了特大潮差的动力成因及其地貌响应机理,提出了条子泥二分水同步潮位跳绳效应,从理论上分析了该海域实测特大潮差的合理性。如若改变最大潮差统计方法,该海域最大潮位差可达9.62m,关于辐射沙脊群对重新认识辐射沙脊群及中国沿海极值潮汐特征更具有创新价值。     

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。     

风浪频谱的成长模型Ⅰ.谱参量随风区的增长关系

为得到谱参量随风区的变化关系,从而更细致地刻画风浪频谱的成长方式.在动力学方程的控制下,基于三参量风浪频谱,利用动力-统计学相结合的方法导出了谱参量(谱宽度B、谱的零阶矩～m0、谱的峰频率～ω0)随风场要素(风区)的成长关系分别为:B=5.68×10-3～X9.482×10-1-4.66×10-2ln-x;～m0=1.356×10-8～x2.367-1.097×10-1ln～x;～ω=4.082×101～X-7.623×10-1+3.71×10-2ln～x.同时得到了简化形式的波陡δ、波龄β与谱宽度之间的关系为:δ=2.14×10-2B-1.05-4.26×10-1lnB,β=1.26B1.28+1.97×10-1ln(B).此外,还得出了受风场要素控制的,谱的零阶矩与谱的峰频率之间新关系为:{ω0=a1～m0-0.33 a1=1.034×10-1～X1.872×10-2+8.50×10-4ln～x,从而阐明了先前的各种经验关系是新关系在取不同风区值时的特例.可见,将动力学原理引入风浪频谱的研究,所建立的谱参量随风区的变化关系与先前的经验公式相比更加合理,且普适性更强.     

基于GF-WFV的厦门海域水体悬浮物浓度反演

为利用遥感技术快速、及时的掌握厦门近岸海域水体中悬浮颗粒物的总体分布情况,现场测量了厦门海域水体的下行入射辐射、天空光以及经过水气界面后反射回的辐射,计算了该海域水体表面的离水辐射获得了水体表面以上遥感反射率;同时采集了与光谱信息同步的水体样品,并分析了水体中的悬浮颗粒物质量浓度,获取了对应站位的水体反射波谱曲线和采集样品的浓度数据.通过研究不同站位水体的反射光谱数据,依据GF-WFV波段设置,对现场实测的光谱数据进行了拟合,并创建了基于GF-WFV拟合波段的悬浮颗粒物浓度经验反演算法.通过研究发现拟合(Rrs3+Rrs4)/Rrs2(其中Rrs1、Rrs2、Rrs3、Rrs4分别是GF-WFV第1、2、3、4波段的遥感反射率)同实测水体悬浮颗粒物质量浓度之间的决定系数为0.655,依据研究得出的反演算法反演该海域水体悬浮颗粒物质量浓度,其均方根误差为11.03 mg/dm3,相对误差为8.40 mg/dm3.利用同步的GF-WFV遥感数据对厦门近岸水体中总悬浮颗粒物质量浓度进行了研究,获取了研究区水体悬浮颗粒物的空间分布情况,结果表明GF-WFV遥感数据能很好的反映厦门近岸水体悬浮颗粒物浓度分布状况.     

外观海浪谱的比较和验证

不同于通常意义下的海浪谱(以下简称为“内频谱”),外观海浪谱描述的是海浪能量随外观频率的分布,它可以依据表征海浪外观统计特征的波高与调期联合分布从理论上确定.本文在Huang、孙孚等已有工作的基础上,对外观海浪谱进行了较为深入的研究.首先,纠正了Huang等论文中的某些错误,并将Huang、孙孚等据不同的联合分布导出的外观海浪谱进行比较;然后,分别计算这两种外观海浪谱的前三阶矩,并与内频谱的矩进行比较;最后,用实验和现场资料对从理论上导出的外观海浪谱进行验证.结果发现,当谱宽度v≤0.3时,外观海浪谱矩与内频谱矩差异很小,理论谱形与实测结果也非常接近.因而,在实际问题的应用中,若谱宽度不大,则就可以用本文讨论的外观海浪谱去替代目前从理论上尚不能得到的通常意义下的海浪谱.     

伶仃洋河口水域纳潮特性分析

为阐明伶仃洋河口水域纳潮现状和特性,分别采用经验公式和建立贴体曲线坐标系下的珠江河口二维数学模型的方法,对河口伶仃洋水域的纳潮特性进行了分析和探讨.数学模型的离散和求解采用纯隐格式的混合有限分析法,根据实测资料对其进行了验证.比较显示,采用实测资料和经验公式计算到的伶仃洋水域纳潮量与数学模型的计算结果相差在5%以内,从而证实了数学模型的可靠性.结果表明,伶仃洋海域的主要纳潮口门为伶仃洋口门,约占总纳潮量的87.7%,通过香港暗士顿水道进出的潮量仅占12.3%左右,显示伶仃洋口门为该海域的主要径潮通道,对该河口的防洪和生态具有重要的作用