由压力、流速估计波浪方向谱数据处理方法

通过现场观测水底压力和矢量流速，可以估计海面波浪方向谱，此方法称为ＰＵＶ法。本文由不规则线性波浪理论和洪广文［２］方向谱概率模式结合导出ＰＵＶ估计谱的计算式，并针对实测数据受到干扰的问题、依据相关理论与经验，提出了谱估计的数据处理与修正方法     

海洋水文多参数测量仪确定主波向的方法和应用

海洋水文多参数测量仪是南海海洋研究所新研制的一种可以同步测量海流、波浪、潮位、水温、电导率的仪器,利用同步观测压力和矢量流速估计海面方向谱的方法（PUV方法）可以计算得到海面方向谱,进而求得主波向。利用该仪器现场实测数据与荷兰MARKⅡ型“波浪骑士”方向浮标观测资料进行对比分析,表明两者的主波向吻合性好。     

海浪方向谱估计方法的比较

分别利用数值模拟和实测资料对目前被认为分辨力较高的最大似然法(MLM)、扩展本征矢方法(EEV)、扩展最大滴方法(EMEP)以及贝叶斯方法(BDM)等四种海浪方向谱估计方法的可靠性进行了分析,从不同频率、不同噪声水平和不同方向集中度三个角度检验其再现性、稳定性和实用性,结果表明MLM、EEV和BDM大致给出相同的方向分布,其中BDM的再现性最好,但实用性逊于MLM和EEV,EMEP由于稳定性差,不适用于实测资料的分析.     

多向随机波浪的方向谱分析

针对由多点波面资料进行方向谱分析过程中发现的问题，利用数值模拟的方法研究了互谱分析中光滑点数，光滑次数，采样长度，采样间隔，波浪入射方向，波浪的多向性等因素对方向谱分析结果的影响，得出一些有意义的结论。     

锁相波浪场入、反射波方向谱及反射系数估算

通过数模波浪和物模实验，比较分析了估算多向不规则入射波与反射波相互叠加的锁相波浪场方向分布和反射系数方向分布的改进的贝叶斯估计法MBDM和扩展的最大似然法MMLM的性能。数模试验检验了不同波浪条件、不同波浪测量系统和结构物的不同反射特性等情况下的估算结果，同时还比较了两种分析方法的计算速度和稳定性，结果显示，对于波浪的方向分布估计，MBDM优于MMLM，对于反射系数的方向分布估计以及计算速度和稳定性，MMLM优于MBDM。     

方向分布对波浪谱在地形水流影响下折射的影响

本文计算分析了 Pierson-Moskowitz 谱、JONSWAP 谱与 Bretschnei—der-光易谱在不同地形、水流与主波方向影响下的折射在是否计及波谱能量的方向分布的影响,计算表明波能的方向分布对于谱特征波高值及波能传播的平均方向都有不可忽视的影响。     

工程海域波浪特征分析方法比较

通过选取两个典型海外工程项目案例,分别采用波浪特征参数法和波浪谱法对工程海域波浪条件进行分析,并比较这两种方法在作业波浪条件、波浪特征认知程度上的差异,以及对海港水域平面布置产生的影响。对于波浪能量在频域及方向上存在多峰谱情况的海域,基于全谱的波浪特征参数系列数据有可能出现以下两种情况:1)主峰波向掩盖次峰波向;2)主峰波向错配次峰周期。对于上述两种情况,若仅采用波浪特征参数法对工程海域作业波浪条件进行分析,并指导海港水域平面布置,则极可能忽略或误判个别敏感波向、关键频域段的部分波浪能量,从而误导设计,为后续项目运营埋下隐患。对于以上情形,宜采用波浪谱法深入分析工程海域波浪能量在整个频域及各个方向上的详细分布及构成,并对关键波向、关键频域段的波浪能量进行量化,评估其对海港水域平面布置的影响,从而最大程度地避免由于波浪输入条件误判带来的风险。     

风浪方向分布模式的比较

本文对目前常用的几种风浪方向分布模式进行了分析对比，进而根据由浪高仪阵列和ＥＮＤＥＣＯ９５６测波浮标在我国各海区测得的风浪方向谱，从波能方向分布、方向累积分布、方向分布的峰值和标准差四个方面，与光易恒、Ｈａｓｓｅｌｍａｎｎ和Ｄｏｎｅｌａｎ等分别由观测得到的经验方向分布以及文圣常等由解析方法得到的风浪方向谱进行了比较，结果表明：Ｄｏｎｅｌａｎ分布与实测结果比较一致，文圣常谱也较接近。此外，笔者在渤海由仪器阵列实测方向谱拟合得到的方向分布（改进的光易模式）与各地实测资料也比较符合。     

波流信号交叉谱估计方法比较

本文利用风浪实验数据,采用Welch、MTM、MVDR等方法估计了波面位移和铅直流速的凝聚谱,以期得到适合于波流信号的交叉谱估计方法。数据分析结果表明,三种方法给出的凝聚谱估计在以谱峰频率为中心的较宽频段上基本一致,均高于临界值,表明波流信号在主导波频段上存在显著的相关性;在高频段,MVDR方法估计存在一个类似单谱的指数衰减趋势,而另外两种方法的估计值持续高于临界值。数值模拟结果亦表明MVDR方法有更强的相关信号识别能力和频率分辨能力,且不易出现伪峰,因而估计结果更加可靠。     

海浪方向谱的现场观测与分析

方向谱是海浪的基本性质之一。本文在国内首次采用测波仪阵列法在渤海采油平台上成功地观测到海浪方向谱，给出了当地随波浪成长而变化的方向谱表达式。观测前采用数模和模型试验方法，对阵列的布置型式、测波仪间距和平台等对观测结果的影响，以及现有各种方向谱分析方法的精度等进行了对比分析，为提高观测精度，保证方向谱分析的质量提供了依据。     

分析海浪方向谱的扩展本征矢方法 Ⅱ.方法的验证、比较和应用

采用Longuet－Higgins形式的方向分布函数作为已知谱，用模拟数据检验了作者所提出的估计方法EEV的合理性，并与扩展最大似然方法（EMLM）及Lygre等（1986）的最大熵方法（MEM）作了比较．在验证和比较中，使用纵摇-横摇浮标、星形阵列和CERC阵列作为复合阵列。计算表明，EEV优于EMLM和MEM。最后将EEV和EMLM两种方法应用于仪器阵列的外海观测数据，得到了比较合理的海浪方向谱。     

波浪产生和运动的二阶计算模型

在快速模拟波浪运动的谱方法基础上,引入造波边界,建立了模拟波浪产生和运动的二阶计算模型。采用摄动展开方法简化了带有造波边界的水波运动问题,将速度势分解,得到了满足造波边界和自由面边界的速度势的一般解,运用快速Fourier变换和时间积分,建立了模拟波浪产生和运动的数学模型。基于该模型,采用不同的数值造波条件,模拟了波浪的产生问题;考虑了波浪的初始运动问题;通过把数值结果与物理实验的比较,验证了波浪计算模型的有效性。     

分析海浪方向谱的扩展本征矢方法

采用Ｌｏｎｇｕｅｔ－Ｈｉｇｇｉｎｓ形式的方向分布函数作为已知谱，用模拟数据检验了作者是所提出的估计方法ＥＥＶ合理性，并与扩展最大似然方法（ＥＭＬＭ）及Ｌｙｇｒｅ等（１９８６）的最在熵方法（ＭＥＭ）作了比较，在验证和比较中，使用纵摇－横摇浮标，星形阵形和ＣＥＲＣ阵列作为复合阵列，计算表明，ＥＥＶ优于ＥＭＬＭ和ＥＭＥ。最后将ＥＥＶ和ＥＭＬＭ两种方法应用于仪器阵列的外海观测数据，得到了比较合理的海浪方向     

分析海浪方向谱的EEV方法的一种迭代形式

将Pawka为改进最大似然方法（MLM）而提出的迭代方案应用于扩展本征关方法（EEV），作为EEV的一种迭代形式（IEEV）。用模拟数据检验了IEEV的合理性，并与EEV作了比较。计算结果表明，IEEV的估计性状较EEV有改善。最后将IEEV及EEV用于分析仪器阵列的外海观测数据。     

连云港淤泥质海床上波浪衰减研究──实验、观测及理论模型比较和评价

本文对连云港淤泥质海床波浪衰减问题通过室内实验、现场观测和理论模拟进行了综合研究，重点介绍了四种典型理论模型（粘性模型、粘弹性模型、宾汉模型及多孔介质模型），并通过与实验和现场观测结果的全面综合比较，对这些理论模型用于研究连云港地区波浪衰减规律的适用性进行了分析讨论。本文最后指出，针对连云港实际情况今后需要着重研究和发展波浪与淤泥底相互作用的非线性理论模型。     

分析海浪方向谱的扩展本征矢方法Ⅰ.方法的导出

基于交叉谱矩阵可以按本征值划分为信号和含有噪音部分的思想，提出了一种自直接测量数据估计海浪方向谱的方法。该方法称为扩展本征矢方法（EEV），可应用于单点测量系统、仪器阵列以及由二者构成的复合阵列。现有的某些估计方法（如最大似然方法及其扩展形式等）仅是此方法的某种特例。     

基于AWAC型ADCP的波浪反演算法研究

简要介绍了挪威Nortek公司生产的AWAC(Acoustic Wave and Current)坐底式ADCP的结构以及利用AWAC测量波浪的特点,并介绍了一种基于AWAC的波浪方向谱反演方法——SUV法。利用SUV法对实测数据进行处理,给出了处理结果,验证了算法的有效性。     

方向分布对三维聚焦波浪波面特性影响研究

波浪聚焦被认为是产生极限波浪的重要机理之一,近年来受到普遍重视。通过高阶谱方法,引入造波边界建立数值计算模型,模拟聚焦波浪在不同方向分布时的产生和聚焦过程,研究波浪的方向分布对聚焦波浪的波面、波峰最大值、聚焦点的偏移、波面参数及频谱的影响。研究结果表明波浪方向分布越窄,波浪的非线性影响越强、波面越陡,波峰值、聚焦点的偏移和波面特征参数都越大;同时方向分布对波浪聚焦前后的能量具有很大的影响。     

贝叶斯统计方法在海浪方向谱研究中的应用

较详细介绍了贝叶斯统计方法在海浪方向谱估计中的应用,指出先验分布的不同对估计结果没有影响,由于均匀分布与最大熵原则相对应,使其具有某种特殊性.数值模拟表明贝叶斯方法对双峰方向分布估计的有效性,将其应用于黑海实测资料,证明双峰方向分布的出现依赖于估计方法分辨力的大小,而用最大似然法得到的双峰方向分布值得怀疑.最后给出出现双峰方向分布的一种可能物理解释.