波浪水质点漂流速度的研究现状

一、研究目的和现状波浪水质点的漂流速度U(亦称波浪传质速度),使波浪破波带的悬沙和底沙产生向岸和离岸横向运动,且当波浪进入水流区后,由于波浪水质点存在漂流速度,所以,除水流使波浪原始要素发生改变外,波浪也在不同程度上改变着流场,可见波浪水质     

水流中波要素的预报

当波浪传播在大洋、浅海和河口等水域时,由于这些地区往往同时存在着各种水流运动,如风吹流、海流、潮流和迳流等,将使波浪要素和机理发生明显的变化。 波和流共存的现象,对生产的关系是很大的。如近年来,国内兴建的上海石化总厂陈山进油码头,北仑港矿石码头等,都建在开敞的强流地区,工程上要求解决波、流共存中的很多问题。随着生产的发展,海上采油事业以及我国几大河口的开发利用,深水码头和海上平台的大量兴建,解决波浪和水流共同作用的问题将显得更为重要。 波、流共存时,需要解决的问题是多方面的,而探求其波要素在水流中的变化规律,无疑是基本的、重要的问题之一。     

基于GNSS技术的波浪浮标测波方法研究

波浪是海洋中的重要运动现象,监测波浪的变化并研究其运动规律,对海洋学研究和海洋工程具有重要的意义。目前传统的GNSS (Global Navigation Satellite System)测波方法在实时高精度波浪测量方面存在很大劣势和限制。本文研究了一种基于GNSS技术的实时高精度波浪测量方法,能得到波高、周期等波浪要素信息,并以南海浮标试验实测数据为例进行了处理和分析,验证了该方法的可行性。该方法直接基于广播星历进行GNSS相位观测值历元差分确定浮标速度,无需额外的实时精密差分改正数,从而节省了精密差分改正服务成本与海上通讯成本。该方法适用于近海、远海场景,并且浮标可以使用低成本单频GNSS接收机,得到高精度波浪测量结果,具有较高的实际应用价值。     

海洋水文物理学的研究

海洋水文物理学是海洋科学的一个重要组成部分。它主要研究:(1)海水温、盐、密度等水文要素的分布变化及其规律,水团类型和海流系统的划分及其消长变化等问题(海洋水文学);(2)海水各种类型的运动状态,如海流、波浪、潮汐等及其产生的机制和变化规律等问题(动力海洋学)。它和研究海水的声、光、电、磁等现象的海水物理学合而组成海洋物理学。     

利用波能平衡方程研究波浪折射——绕射的数学模型及数值模拟

波能平衡方程是研究风浪要素及波能传播问题的很有效的方法，计算较为简单，在海洋学及海岸动力学中得到广泛的应用。本文采用考虑波能侧向传递机制和耗损制约的波能平衡方程组作为研究波浪折射——绕射变形的控制方程。对数学模型用差分法进行了数值模拟，并用两个例题进行了验证     

大型泊位设计中的水流问题——以宝钢马迹山港为例

本文以宝钢马迹山２５万吨级矿石中转港码头设计中所遇到的水流问题为例,通过对研究水域的水流性质以及泊位、船舶、水流三者之间关系的初步分析,认为水流尽管与风、浪一样不致船舶结构破坏,但一定时段内却可能对其靠泊造成困难,而水流作用于系泊中船舶并传递给码头结构物的荷载,以及水流与波浪相互作用使得波流要素改变则是设计中必需考虑的。最后,作者对港口设计和运作提出建议,以期相类似水深流急地区建设大型泊位时能有所借鉴。     

论波浪,水流与淤泥质底床的相互作用

本文对波浪，水流与淤泥质底床三者之间相互作用的一系问题的研究现状和成果进行了扼要的评述，包括以下几个方面：１）水流与淤泥质底床的相互作用；２）波浪与淤泥质底床的相互作用，３）波浪与水流的相互作用（刚性床面），４）流流与淤泥质底床的相互作用，在此基础上提出它的研究方法和前沿课题。     

波浪与水流共同作用下的底砂起动

研究波浪与水流共同作用下底砂的起动,对于研究和解决河口海岸地区的冲淤变化、沿海航道的变迁、堤岸工程和闸下淤积的疏(氵尤夂)等问题,以及从理论上和实践中分析泥沙回淤及输沙量都具有重要的现实意义。 本文通过理论推导和实验观测,对波浪、水流共同作用下的底砂起动进行了研究探讨。     

波流共同作用下的底部剪切力研究

介绍了波浪和水流、波浪和潮流共同作用下的底部剪切应力研究现状,对潮流模型和有波浪时的波浪-潮流模型进行了描述,给出了模型中参数的形式,提出了今后波浪和水流、波浪和潮流的研究方向.     

水流中波要素的预报

一、前言 当波浪传播在大洋、浅海和河口等水域时，由于这些地区往往同时存在着各种水流运动，如风吹流、海流、潮流和迳流等，将使波浪要素和机理发生明显的变化。     

含强水流高阶Boussinesq水波方程

采用摄动法并利用已建立的纯波情况下高阶Boussinesq方程,建立了可以考虑强水流与波浪相互作用的高阶Boussinesq方程.水流速度与波浪群速具有相同量级,且随时间和空间的变化尺度远大于波浪周期和波长.方程色散性近似到[4/4]阶Pade展开,对浅水情况方程可以是完全非线性的,可适用于波流相互作用的强非线性问题.通过将水流存在时波长和波幅的结果与一阶斯托克斯波结果对比,讨论了具有不同近似程度的3种含波流相互作用的Boussinesq方程的适用性.     

Boussinesq相位解析的海岸水动力学数学模型研究进展

由于在平衡计算效率和精度上具有优势,Boussinesq相位解析数学模型研究不断取得突破,已成为波浪和水流精细化模拟的较优解析方式,为海岸工程、环境、地质等问题提供了实用和高效的研究手段。本文对已有Boussinesq类模型的研究进行了评述,深入探讨其重要发展、实际应用和理论瓶颈,从高阶非静压修正、GPU准三维高性能算法编译、波浪破碎和泥沙运移沉积等4个方面提出未来可能的科学突破方向。     

波浪作用下方块石护面稳定性研究

护面是海堤和护岸的重要结构,直接抵御波浪作用,可采用人工块体、块石等,种类繁多。采用紧密排列方块石作为护面结构是一种景观性较好的型式,依据方块石厚度不同能抵御不同大小的波浪作用。干砌条石及干砌块石护面曾有一些规范给出过计算方法,但现行规范没有相关内容可供设计参考,已有计算方法的理论分析还存在不足。当波浪与斜坡堤相互作用时,方块石护面出现位移或脱落可能发生在波浪回落最低阶段、波浪破碎打击阶段及破后爬高水流作用阶段,通过研究得到了不同阶段波浪对方块石护面作用力的计算方法。在波浪回落最低阶段,考虑了护面及其下方垫层渗透性影响,通过理论分析建立了低渗透护面浮托压强计算模型,采用物模试验将计算结果与试验测量值进行了对比分析,结果表明总体趋势符合,量值接近;在波浪破碎冲击阶段,基于射流冲击作用原理,提出了波浪在斜坡面破碎冲击压强计算方法,通过试验分析了波浪破碎水深波高比与破波相似参数的关系,利用浅水波理论计算了波浪破碎冲击水流流速;在爬高水流作用阶段,提出了水流引起的方块石护面垂直浮托力及水平拖曳力的计算方法,通过试验结果拟合了浮托力系数和拖曳力系数,验证了水流作用下护面的受力特征。最后,针对方块...     

水流中波浪绕射折射数值计算与分析

提出了水深与流场缓变水域波浪传播数学模型－水流中依赖时间变量并考虑能耗的波浪“缓坡方程”及其等价的控制方程组,分析比较了无不流情况此理论模型与其相庆的两种抛物线型的差别,同时讨论了水流对波浪计算结果的影响。部分计算实例表明：该模型较其他模型能更好地适应河口三角洲大范围水域的波浪传播变形数值计算,且在强流河口呼近岸地区必须考虑水流对波浪影响,否则计算结果将严重失真。     

波浪能滑翔器走航式波浪要素测量试验分析

海洋中的海水波动作为海洋中一种重要的运动形式,关乎海洋工程建设、航海安全以及海洋能的利用等,因此波浪要素的测量成为海洋科学研究的重要对象之一。针对传统手段在波浪要素定点测量上存在的测点单一、操作复杂、成本较高等问题,提出一种使用无人自主移动平台波浪能滑翔器挂载测波传感器进行走航式波浪要素测量的方案,并与SBF7-1型测波浮标在同一海域进行比测试验。经过试验数据的对比分析,验证了波浪能滑翔器走航式波浪要素测量方案的可行性及存在的不足,为后期优化波浪能滑翔器走航式波浪要素测量方案,实现波浪要素的精准测量奠定了基础。     

潮汐和流影响下长江口波浪场数值计算

采用SWAN模型和REF/DIF模型进行嵌套计算的方法来获取长江口海域实际波浪场.其中设计一种根据入射波向即时生成计算网格的方法,解决REF/DIF模型对于波浪入射角的限制从而实现两种模型的嵌套.为考虑水流和潮位分布的空间差异对波浪传播变形的作用,利用二维流场模型计算长江口的水位和流场过程,在实际波浪计算中引入了水位和水流作用.计算结果与观测资料的对比表明:1)SWAN模型和REF/DIF模型的嵌套计算方法可以作为提高浅水区域波浪计算精度的一种有效途径;2)水位和水流对长江口波浪计算的影响显著,考虑了水位和水流条件后,尤其是在大潮期间,能比较显著地提高计算精度.     

波浪与水流的相互影响

在海岸,河口和泻湖通道地区,其泥沙运动的规律为该地区的动力条件所制约。那里的动力条件至为复杂,但从根本上说,可归为波浪、水流两大部分。其中的水流通常是迳流、潮流、风吹流、密度流等等的综合结果。这一综合的水流严格说来也是不定常的,但由于波浪的周期甚短,故在分析波浪与水流的相互影响时,有理由把水流近似看成是定常的。     

70年来中国化学海洋学研究的主要进展

我国的海洋化学工作者通过70年来,特别是近30年来的化学海洋学研究,实现了我国与世界先进水平进入同步发展的快车道,其显著的特点是:(1)化学海洋学研究从元素地球化学分布系统转向了以揭示深层次海洋生物地球化学过程为核心的研究;(2)化学海洋学研究实现了多领域、多视点的综合交叉研究;(3)更加关注了人为影响与自然变化共同作用下的海洋生态环境变化研究,对近海和海岸带而言,更加注重从海陆统筹一体化角度探析化学物质的分布迁移特征。本文从生源要素的海洋生物地球化学过程、微/痕量元素与同位素的海洋化学研究、生物过程作用下的化学海洋学过程等角度,重点总结归纳和分析了30年来我国海洋化学研究的重要进展和发展状况,以期对化学海洋学的进一步研究提供借鉴和启迪。     

风压作用下非线性极端波浪的数值模拟

本文在时域非线性数值波浪水槽中,研究了不同风速条件下极端波浪的特性。采用推板造波的方式生成非线性波浪,基于Jeffrey遮蔽理论将风压项引入自由面动力学边界条件来模拟风压作用,通过高阶边界元法和混合欧拉-拉格朗日时间步进法来求解初边值问题。通过与已发表的聚焦波群实验结果对比验证了该数值模型的准确性,并研究了风压对极端波浪的最大波高、聚焦位置的偏移和波浪谱的演变等波浪性质的影响。本文进一步在数值波浪水槽中引入均匀水流,来模拟风生流对波浪演变的影响。结果表明,风压的存在会少量增大极端波浪的最大波高,波浪的聚焦和解焦过程伴随着明显的能量传递,并且风生流进一步导致了波浪聚焦位置的偏移。     

泥沙起动规律的研究

本文在波浪与水流共同作用下的底沙起动[1]研究的基础上,对泥沙起动规律进行了研究,分析了波浪、水流共同作用下的底部剪切力,认为底沙颗粒的起动取决于底部合成剪应力的大小。并对导出的波浪与水流共同作用下的底沙起动公式作了验证。文中通过底部加糙及扩大粒径范围的泥沙起动实验,确定了泥沙起动公式中的传播动量系数,推导出了波浪与水流共同作用的底部阻力系数与泥沙粒径的关系式。