杭州湾海域50年一遇波浪数值模拟研究

杭州湾外围海域岛礁众多,波浪传播机制复杂。为了了解该海域的波浪分布特征,采用MIKE 21 SW模块建立了杭州湾海域波浪数值模型,利用实测波浪资料对模型进行了验证,结果表明该模型适用于模拟杭州湾海域的波浪传播。利用1970—2002年嵊山海洋站实测极值波浪资料推算50年一遇波浪要素,将其作为模型边界条件,对杭州湾海域50年一遇的设计波浪进行了模拟,并对该海域的波浪传播特征进行了分析。结果表明,杭州湾内波高较之外海明显减小,外围众多岛礁起到了很好的遮挡保护作用。     

胶州湾风浪波高和周期的分布

文章假足波浪要素的分布规律符合Weibull分布形式,根据胶州湾的实测资料,给出风浪波高和周期的分布函数,并计算出工程上常用的两种波高和周期与其平均值的关系。     

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。     

地形与流影响下波高的数值计算

在地形和流的同时影响下,提出计算波向线和波高的数值方法,对模型地形进行了数值计算。结果表明,流对波浪折射和波高变化均有明显影响。     

日照帆船港港域波高的数值计算

考虑波浪的浅水变化、折射、绕射、反射和破碎等现象的影响,以文氏谱作为输入谱,建立了浅水区域随机波浪传播变形的改进数值模型。对日照帆船港港域波高的数值计算结果表明:在没有越浪的情况下,计算值与物理模型试验观测值吻合。改进的数值模型成为求解港口水域波高的1种有效方法。     

海浪折射波高的数值计算

一、引言 海浪传播到浅海区域,由于海底地形变化等因素的影响,要明显地发生折射现象。海浪折射现象的研究,对于设计防波堤和其他水工建筑物具有重要的实际意义。 海浪折射的重要问题是绘制折射图、计算波动强度和波高值。早期折射图的绘制,是根据波浪传播的特性用手工绘制,后来又借助于折射板绘制,利用所绘制的波向线再来计算折射波高,这些方法精度差,费时间。由于生产发展的需要,对海浪折射的计算     

元洪港设计波高参数的推算和分析

根据福建元洪港无长期海浪和风观测资料及该水域的多岛礁地形的特征，以邻近的平潭海洋站３０ａ实测海浪资料，采用考虑底摩擦效应的浅水波浪折射数值模式进行港区设计波高计算，并与港工程规范算法相比较，得出码头，航道口门和航道中段的设计波高参数。     

斜坡平台波浪破碎数值模拟

波浪在斜坡地形上破碎,破波后稳定波高多采用物理模型试验方法进行研究,利用近岸波浪传播变形的抛物型缓坡方程和波能流平衡方程,导出了适用于斜坡上波浪破碎的数值模拟方法。首先根据波能流平衡方程和缓坡方程基本型式分析波浪在破波带内的波能变化和衰减率,推导了波浪传播模型中波能衰减因子和破波能量流衰减因子之间的关系;其次,利用陡坡地形上的高阶抛物型缓坡方程建立了波浪传播和波浪破碎数学模型;最后,根据物理模型试验实测数据对数值模拟的效果进行验证。数值计算与试验资料比较表明,该模型可以较好地模拟斜坡地形的波浪传播波高变化。     

胶州湾混合浪波要素的分布

文章假定波浪要素分布符合Weibull分布形式,依据1981年第14号台风影响青岛期间于胶州湾观测的波浪资料,给出了混合浪的波高和周期的分布函数,并计算出工程中常用的两种波高和周期与其平均值的关系。还讨论了波高和周期的联合分布,并同理论分布进行比较。     

波浪对青岛汇泉湾潮间沙坝的塑造作用

根据青岛汇泉湾内沙坝形态特征和动力条件的分析,提出汇泉湾内沙坝的形成主要与外海传来的大涌浪有关。通过波浪折射绕射的分析和破波波高,破碎水深的计算得到证实。并解释了沙坝的成因,形态特征及其与波浪变形的对应关系。     

大亚湾风暴潮波浪传播数学模型

本文建立了大亚湾风暴潮涌浪传播数学模型,以任意多边形离散计算海区,每一多边形构成单元,以波浪运动学和动力学守恒方程模拟单元内能量传递,以风暴潮过程模拟边界入射波高过程,用风暴潮涌浪传播基本方程和波能缓坡方程结合模拟湾口巨浪向湾内的传播过程。通过分析大亚湾不同种类岸线反射系数的概率分布,并结合实测波高对模型进行率定,最终确定模型参数。将大亚湾特征点计算波高与统计推荐波高比较进行模型验证,结果显示SE向波高与H_(13%)推荐波高对应较好,可以用于大亚湾海区的波浪预报。计算当大亚湾口分别出现10年一遇、50年一遇及100年一遇的波高时,在E、ESE以及ES向入射波浪条件下大亚湾海域极值波高的分布。分别对风暴潮涌浪在不同类型岸线的爬高以及风暴潮涌浪传播对岸线的作用力进行计算。     

基于抛物型缓坡方程模拟近岸植被区波浪传播

植被对波浪传播运动有重要影响。考虑近岸波浪在植被区传播中的折射、绕射、破碎及植被引起的波能耗损效应,基于抛物型缓坡方程建立了模拟近岸植被区波浪传播的数学模型,对模型进行了数值模拟验证,采用数值模拟试验分析了植被对波浪传播的影响。数值模拟结果表明,波浪在近岸植被区传播时,随着植被密度和植被高度的增加,波浪传播中的波高衰减增大,波能耗损增加;不同周期波浪在植被区传播中的波高衰减过程也明显不同。     

8509号台风浪的推算与分析

1985年第九号台风在青岛地区登陆,给青岛市的工农业生产及海岸工程等各方面均造成了重大破坏。本文以现有的推算台风浪的方法,对该次台风在青岛海区产生的波浪作了推算,同时对外海波浪向胶州湾内折射进行了计算和分析,并且和实测值作了比较。由于选取了比较适当的计算方法,因而获得了比较满意的结果。文中还对台风浪推算中的一些有关问题,如台风的气压场模式,最大风速的计算及风场分布等进行了阐述。     

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。     

永暑海区波浪要素变化特征分析

利用永暑礁测站1988-2009年共22a的波浪实测资料,对永暑海区的波浪要素的基本特征、变化规律、风与浪的相关规律进行分析研究,阐明了海区海浪的特点及其年变化规律。该区是热带季风气候区,海区的波浪主要受季风影响,季风时期的风向、风浪传播方向、涌浪传播方向基本一致。波高以轻浪和中浪为主,小波分析表明波高在6-9月具有3-6年的变化周期。提供了较详实的海浪资料及变化规律。     

浮山湾波浪折射、绕射的模型试验研究

浮山湾位于胶州湾以东约六公里,是由太平角、燕儿岛及浮山环抱而成的自然海湾,湾口长2.3公里,湾顶进深由0米水深线到10米水深线约1.2公里,总面积约4平方公里。面向外海,东南、东、西南方向的波浪,在湾内先呈折射状态,后呈绕射状态,是研究波浪绕射折射很典型的水域。在模型试验以前,已由计算机作了折射图,模型中得到的资料与计算机给出的资料相符合.     

潮汐和潮流作用下1323号台风“菲特”台风浪数值模拟

利用第三代近岸海浪模式SWAN(Simulating WAves Nearshore)建立了基于非结构网格的台湾海峡台风浪数值模型,并以WRF模式(Weather Research and Forecasting Model)计算得到的高分辨率台风风场作为驱动,模拟了1323号台风"菲特"影响期间台湾海峡波浪场的演变过程。以实测资料进行验证的结果表明:整个模拟过程风速的平均绝对误差为1.60 m/s,有效波高的平均绝对误差为0.42 m,计算结果较好地再现了"菲特"台风影响下海峡内波浪运动过程。通过对比数值实验分析了潮汐、潮流对台湾海峡台风浪的影响,分析表明:海峡内近岸浅水区域潮汐和潮流对波浪计算的影响显著,在考虑水位和流场后,计算得到的有效波高分布曲线呈现周期性振荡,且与潮汐周期变化一致,计算得到的有效波高绝对误差下降14%,近岸波浪数值模拟的精度得到了改善。     

胶州湾的波浪数值计算

本文利用波浪方向的能量分布概念和公式,计算了胶州湾多年一遇的设计波浪要素,并绘制了整个胶州湾主要方向50a一遇波高和周期的分布图.由此可以了解胶州湾波浪的地域特征和方向差异.     

台风“达维”影响期间江苏海域台风浪研究

2012年 10号台风“达维”是历史上登陆长江以北的最强台风。以 NCEP 风场和 J el es ni ans ki经验模型构造台风风 场,利用波浪谱模型 SW AN 对“达维”影响期间江苏海域台风浪进行数值模拟,模拟结果和实测结果吻合较好。在利用实 测风、波浪资料验证的基础上分析江苏海域台风浪的时空分布特征。“达维”影响期间,测风塔 100 m 高度实测最大风速为 42. 2 m/ s ,实测最大波高为 6. 17 m。数值模式结果显示江苏外海有效波高最大值超过 9 m,台风移向的中心右侧风速和有效 波高均较大,波向基本与风向一致;在台风移向的中心左侧一般风速较小,风速和有效波高也均比右侧小,波向与风向不一 致。在近岸台风浪要素受地形影响较大,与外海特点不同。     

南海波浪时空变化特征研究

利用SWAN波浪数值模式和ECMWF的ERA-Interim风场数据建立模型,对中国南海地区1981-2012的波浪进行了计算。利用浮标实测波浪资料进行对比验证后发现,波浪的计算结果良好。利用计算的结果进行分析,得到如下的结论:1.有效波高距平场的EOF分解结果显示,第一模态解释了波浪变化的最主要形态,具有明显的季节性特征;第二模态反映了季风的季节转换对有效波高的影响;第三模态代表的可能是地形的某种变化对有效波高变化的影响。2.整个南海地区主体的常浪向为NE,强浪向以NE和N为主,这主要是由于风速大且持续时间长的冬季风造成的。3.南海冬季有效波高最大,主要是受冬季风影响;夏季西南季风对南海南部的影响大于北部。4.100年一遇重现期有效波高整体北大南小,北部接近17m,南部为9m左右。