海洋和海岸工程中与设计波高相应的波周期的推算方法

一、前言在海洋和海岸工程建筑物的设计中,波要素的提供是一个十分重要的问题。而在波要素中,波高和周期的确定又具有特别重要的意义。根据目前的研究成果,对于提供多年一迂最大设计波高并不是太困难的事情,然而,其对应周期的确定,现在尚无统一的     

利用长、短期波高分布规律确定多年一遇有效波高

许多单位对北部湾中涠洲岛西南(20°27′N,109°38′E)海区设计波要素的推算作了大量的工作,为该海区海洋工程设计提供了海洋环境参数。从有关的资料中看出,大家采用的实测资料大都是来自北部湾沿岸海洋站的风、浪资料,主要的是以涠州岛海洋站的风、浪资料,涠洲岛西南海区离岸较远,水深为42米,而有长期资料的涠州岛海洋站在岸边,水深为19米,利用岸边资料推算外海波浪,一般多使用相关分析法和外推法(分析波浪到达岸边前的传播过程中的变形,由近岸的波浪观测值反推外海的波浪要素)。由于涠西南海上实测风、浪资料甚少,各单位在资料选取方面的不同,选用的推算方法的不同,以致于推算出的多年一遇设计波高产生了一定的差异。因此,为了定出较为确切的多年一遇有效波高,应用于海洋工程设计,我们利用了海上平台、海上浮标、涠洲岛海洋站的波浪资料,采用各种计算方法,分别用长、短期实测波浪推算多年一遇有效波高,然后,作出同种波浪资料,长、短期推算结果比较,作出岸边和外海不同波浪资料,同时间短期推算结果比较,作出外海浮标和平台不同时间短期推算结果比较。最后综合分析各种资料的可靠性和代表性以及长期与短期资料推算结果的可靠误差,确定涠西南海区的多年一遇有效波高。     

潮州港金狮湾港区潮流及悬沙特征分析

南澳岛北部海域实测海流和悬沙资料稀少。为科学客观地认识潮州港金狮湾港区水沙动力特征,基于短期资料的潮流准调和分析等方法,对水深为5.4～14.0 m的粤东南澳岛北部海域潮州港金狮湾港区7个测站大潮和小潮期间观测获得的实测海流和悬沙资料进行综合分析。分析计算结果表明：金狮湾港区潮流类型主要为规则半日潮流,以半日分潮M₂和S₂为主,浅水分潮流亦显著,C1站～C5站以往复流为主,C6站和C7站以逆时针旋转流为主。最高含沙量位于大潮期C4站底层,最低含沙量位于小潮期C6站表层。含沙量呈西高东低的特点,分析得到本海区悬沙主要来源为港区西侧至海山岛与南澳岛之间峡口区。     

莱州湾海域波浪数值计算

本文利用风资料,采用海浪方向谱方法,对莱湾海域进行波浪数值计算。绘制了北、东北和西北三个方位五十年一遇的风产生的浪的波高和周期等值线分布图,分析该海域的波要素分布状况及变化规律。     

台风波浪的波型及其与海岸工程设计波浪要素的关系

本文以实测台风波浪资料为依据,分析了台风影响过程中固定点波型的演变,讨论了台风过程波浪的波陡与波型、风速与波型、波高与风速和波向与风向之间的关系.从而得出,在受台风直接影响的海区内,台风影响过程中出现较大波浪时的波型属于风浪,不同重现期台风波浪的波型也属于风浪的结论.本文以大亚湾海滨区的100年重现期设计波浪要素的计算为例,讨论了台风波浪的波型与设计波浪要素的取值关系.     

希望提供我国近海水文气象要素——“极限环境条件”的统一指标

海域水文气象条件环境描述中,有一项很重要的指标,就是某些水文气象要素的“极限环境条件”。显然,这是指海洋环境要素中的“相对极限条件”─—某些水文气象要素的几十年一迂或数百年一迂的指标量。在有关的海洋开发工程设计中,对这些指标非常重视,它对海洋工程结构尺度及材料强度的影响很大。 最近,在我们的一项技术论证工作中,涉及到长江口外及杭州湾地区有关水文气象资料的环境描述及某些要素的“极限环境条件”指标,由于时间紧且不可能每项计算工作都由原始资料做起,关于风暴潮的数据,我们直接引用了您刊1984年第1期中“我国部分测站台风潮重现期的计算”一文中所提供的资料作为论证基础,取得了实效。     

考虑底摩擦的波动折射绕射联合摸式的应用

本文利用考虑底摩擦的简单波折射绕射联合模式计算了某港附近区域中海浪要素.用本文结果与用简单波折射模式计算所得的结果及与1985年一次台风期间的实际观测资料作比较可以看出,用本文给出的模式算得的海浪要素是合理的,计算结果与实际观测相当好地一致.可以断定,这种模式对于计算复杂海底地形上的近岸波要素是有效的.     

西沙湾工程波浪推算及波浪场数值模拟

本研究根据崇武水文站1976—2007年共31 a的波浪观测资料,使用皮尔逊Ⅲ型频率曲线进行拟合分析,推算出崇武在不同重现期条件下的特征波浪要素,再将其作为外海波浪要素输入,通过基于椭圆型缓坡方程的CGWAVE近岸波浪数值模型,模拟西沙湾的重现期波浪场,得到其设计波浪要素,得到较为合理的计算结果。西沙湾的海底地形强烈地影响近岸波浪,导致了波高和波向的不均匀分布特征,岛屿和礁石都是天然屏障,东侧水域受龟屿及闽台码头的掩护,波浪反射、绕射明显,对避风坞起到了有效的保护作用。此外,对于不同地质的边界,反射系数不同使得近岸波高分布有较大差异。     

石臼港设计波要素的确定

石臼港是我国正在兴建的一个深水大港。在勘测设计时,为了弄清楚该海区的海浪特征,并及时地向设计部门提供有关波要素的设计参数,1979年9月我们在石臼所海区设立了一个波浪观测点。用压力式测波仪进行观测。并将现场观测所获得的资料进行统计分析。     

鲅鱼圈港区附近海域波浪和海流特征初探

本文根据鲅鱼圈港区附近海域波浪和海流实测资料,对上述水动力要素作了初步探讨,进而揭示出本港区附近海域波浪和海流的基本特征及其变化规律。     

上海洋山国际深水港建设对洋山海域波浪分布特征的影响研究

本文针对洋山深水港建设引起的洋山海域波浪特征的变化进行分析研究,通过对长序列洋山波浪观测资料分析,确定SE、NW、S、NE、E 5个典型浪向为代表浪向,采用基于波能守恒的第三代波浪模型,计算建港过程间隔10a的2个典型建设时期,即洋山建港初期(2002年)和洋山建港后期(2012年)的极端高水位下50a一遇波浪场。研究表明,10年洋山深水港的建设使港区内的波浪场分布发生了显著的改变,工程建设后期港区NE、E、NW向波高均有不同程度减小,目前港区前沿受SE向波浪影响明显,50a一遇波高可达2.5m以上,波向基本与工程前沿走势保持一致,4期工程前沿NE向波周期增加6.6%,对船舶作业及靠离港的安全有一定影响,需引起关注。     

海上设计波的推算

本文讨论了我国目前使用的各种海浪观测方法所获取的资料信息量,和用以推算海洋工程设计波要素时,各种类型的观测资料所能采用的概率分布形式;并进一步对各种设计波的推算方法及其使用效果作了评价和分析。最后,结合北部湾的具体情况,推算了海上设计波,给出了海上设计波波高分布图。     

龙口港煤炭外运码头受波浪影响全年作业天数的估计

本文以大连工学院模型试验标准为依据,结合本港观测资料与地形特点,推算出煤炭外运码头全年能作业的天数。龙口港位于莱州湾口东侧,地形特点是有东甄向长达10公里屺姆岛,使港内航道及泊位具有良好自然掩护,具体计算如下。     

浅水海浪要素分布函数初步探讨

浅水海浪要素分布问题,对于港工设计具有重要的意义。自五十年代始,国外不少学者曾以各种方式进行了研究,其中,比较系统的是Глуховский的结果。然而,检验证实:这一结果与我们收集的浅水海浪资料不符,特别是小累积率部分,差异较大。因此,我们基于实测资料,对描述我国浅水域海浪要素的分布规律进行了初步探讨。     

台湾岛邻近海域台风浪的模拟研究

基于目前国际上较为先进的第三代近岸海浪数值模式SWAN（Simulation Waves Near-shore)。在充分考虑相关物理过程（风生浪，底摩擦，白帽耗散，深度诱导波破碎，非线性波－波相互作用）基础上，以较高的分辨率对影响台湾岛邻近海域的9015号台风浪过程进行了模拟研究。模式所需风场由藤田台风风场模型同化相应台风资料后提供；用自嵌套方式提供模式波谱边界条件。模拟结果与实际台风浪资料相符较好。台风过程模拟结果表明；台风中心位于台湾岛邻近海域的不同位置，台风浪有效波高的分布特征和传播方向都有着较大的差异。可以为整个台湾岛邻近海域台风浪分布特征的了解与认识提供较好的参考。     

厄尔尼诺及反厄尔尼诺事件对青岛及近海气象水文要素的影响

本文以青岛90年的气象资料及朝连岛30年水文资料,与本世纪以来所发生的厄尔尼诺事件及五十年代以来出现的反厄尔尼诺事件,进行对比。从中找出关系较大的几种要素,进行统计分析,得出一些有参考价值的结论。     

斜坡堤防浪胸墙断面的优化设计和模型试验方法

本文提出了基于模型试验所测得的波压力资料,进行防浪胸墙断面的优化设计方法。在已给的设计波要素、墙高和堤前相对水深等参数下,由模型试验实测波压力值,以抗滑、抗倾、地基应力和几何等约束为条件,以胸墙底宽和直立部分底宽为设计变量,以墙重为目标函数,用电算求解最轻墙重和相应的设计变量值。文中,还结合某港防浪墙的具体例子,指出了本文提出的优化设计法比传统的安全校核法的优越性。     

青岛近岸波高的统计分析

根据小麦岛海洋站１９６０－１９９４年共３５ａ的测波资料及其它相关资料,在资料整理的基础上对青岛近岸波高的基本特征,波高与天气形势及波高的长期极值作了统计分析。     

波参数在逆流场中的变化

本文基于理论分析和模型试验,提出了逆流场中波要素变化的全过程预报模式,对逆流中破碎前的波要素变化,建议以波作用量守恒原理用三阶Stokes波进行计算,随着相对逆流流速的增大,波浪将发生破碎.文中给出了计算破碎时临界相对流速值和最大可能波高值的诺模图,并与试验值作了比较,二者是吻合的,文中还讨论了逆流中破后波的形态及若干性质,并基于试验资料,提出了计算破后波要素的经验公式.     

鳌山湾水域水文设计参数分析

根据青岛大港验潮站的长期实测资料和鳌山湾连续一年的历时潮住资料,利用PearsonⅢ型曲线法和同步相关方法分析获得了鳌山湾极值水位及鳌山湾水域的设计水位。在此基础上,计算得到了深水和近岸波要素。所得水文设计参数为鳌山湾的后续开发提供了科学依据。