海浪波群的谱特征分析

海浪的波谱特征分析对认识海浪有重要的意义，因为海浪谱反映了海浪的结构成分。这对海工建筑、海洋运输、船舶制造、海浪预报和海浪模拟等均有重要的实用意义。 波群是伴随海浪经常出现的一种自然现象，且经常伴随大浪的出现而出现。实践证明，波群具有极大的破坏力，其破坏性远比单个波大得多，它是海浪破坏海工建筑物的重要因子，许多防波堤的破坏并非是由单个波的作用，而是由相继出现的几个大波(波群)作用的结果。早先，人们对波群这种习见的现象研究甚少。自1974年葡萄牙锡尼斯港深水防波堤的破坏之后，对波群的研究才日益受到重视。 对波群的研究目前多采用包络方法、马尔科夫链方法和波能过程线法。波群研究的主要内容是波群的统计特征(如波群链长统计)；另外，波群的模拟也是重要的研究内容之一。目前用包络方法研究波群比较普遍，且有不少研究成果。徐德伦等(2001)综述了这方面的研究进展及结果，文圣常等(1984)也进行了详尽的讨论。 以往的研究大都是研究波群的统计特征，如合田良实(1976)、 Ewing(1973)、Rye(1974)。而针对地域性的波浪，我国学者也只是以包络方法为基础讨论了不同地域海浪波群的统计特征(常德馥，1987；葛明达，1986；范顺庭，1998)。就波群本身的结构特征而言，即波群的波谱分析特征以往的研究涉及尚少。作者拟借助于谱分析方法，对带有典型波群的实测的海浪记录来分析海浪波群的波谱结构，进而借此对海浪波群的结构特征进行深入探讨。     

渤海海浪波高群性特征的分析

海面上的海浪经常有这种现象:几个波高较大的波一连串地相继出现,构成一个群,称为波群。波群不但有较大的能量,而且历时时间较长,因此有很大的破坏力,很多海上建筑物常常受其威胁或遭到破坏。 本文根据在渤海西部某石油平台上观测的海浪资料对该海域的波群进行了统计分析。观测所用的仪器是本所研制的CBS-IV型垂线测波仪。海浪传感器悬挂在石油平台下面,当地水深约20m。每天观测8次,大风天气加测,有时每小时观测1次。本文分析所用海浪记录是平均波高大于0.6m的记录。     

波群内单个波的波陡分布与波破碎

对波群内单个波的波陡分布和波破碎进行了实验研究。研究结果是,波群中波动的最大振幅出现在波群前部而不是出现在波群中央,这种不对称性导致波群前部单个波出现大波陡的概率大于后部单个波出现大波陡的概率;进一步的波破碎统计发现波群前部单个波破碎的频率是后部单个波破碎频率的4倍。因此认为,波群结构的不对称性能够导致单个波发生破碎的...     

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     

多向不规则波浪生成的数值方法

实际的海浪是三维(多方向)的,海浪的方向分布对于海浪折射、绕射及泥沙运动等的研究具有重要的意义,因而人们利用多向不规则造波机对它进行物理模型试验研究.同时,基于合适的数学模型,可在计算机上产生长时段的多向不规则波浪,用于研究海浪的基本特性及其对工程建筑物的作用,也是一种方便经济有效的手段,这也是制作多向不规则波造波机控制信号的基础.因此,如何由数模有效地合成多向不规则波浪,日益受到人们的重视.常用的一种方法是把海浪看作由无数不同频率和不同方向的组成波线性叠加而成,因而将模拟二维波浪的方法[1]直接推广应用于三维波浪的模拟.但是这样模拟所得的波浪往往是空间上不均匀,时间上会重复出现,需要进一步研究改进.本文首先给出了多向不规则波的三种模拟方法,并对其模拟结果进行了分析检验,给出了较理想的海浪模式.在此基础上,研究了模拟所得波浪的基本特征和模拟参数的确定.     

台风波浪的波群统计特征

海上船只、海洋建筑物受到海浪的作用,这是众所周知的。但是影响海上船只的动态、引起海上建筑物的水平运动,甚至建筑物被损坏等,则不仅是个别大浪,更主要的是波列中的连续几个大波——波群。所以,海浪波群的研究,日益引起人们的重视。很多学者,如Nolte与Hus,Ewing以及合田良実等,基于波浪的包线理论,对波群作了大量的研究。尤其是合田良実,对于各种谱宽度的情形,作了大量的波群数值模拟的研究,并且得到了一些很好的结果。     

基于PIV技术不同形式防波堤周围涡旋场特性研究(英文)

深水防波堤周围流场存在复杂的紊动变化,防波堤较容易发生失效破坏。本文利用PIV技术,基于模型实验,对规则波作用下防波堤周围的速度流场及其涡流特性进行了实验研究,获得了规则波流场的瞬时速度分布。通过对不同型式防波堤在不同的水力条件下的波浪流场实验数据的分析,定量地研究了防波堤堤身水域的涡旋流场的水力特性。     

海浪对直立堤作用力的研究

海浪对水工建筑物作用的研究是具有十分重要意义的.目前直立堤在海岸工程中仍然是一种广为采用的结构型式.众所周知,很早以来,人们就波浪对直立堤的作用力问题进行了广泛的研究,获得了不少成功的结果.但至今在工程设计中,关于海浪对直立堤作用力的计算方法仍是把复杂的海浪抽象成为规则波的形式,根据规则波的波高、周期来计算,并且大都借室内规则波的模型试验进行验证与订正.在这种计算过程中,目前多数在求得海浪参数时,是考虑了海浪的不规则性的,但在波压力计算本身,则又从规则波理论出发.因此,为建立工程上实用的海浪对直立堤作用力的计算方法,国内外都从各种途径进行着研究.     

海浪波群波高的统计分布

本文根据Rice和Longuet-Higgins提出的波群包络线统计理论,导出了波群包络线最大值和波群波高的统计分布.只要计算出海浪谱及各阶矩,便可由海浪波高得到波群波高,本文应用截断的P-M谱计算得到了理论分布曲线,并用外海和实验室资料进行了比较.     

基于SAR海浪方向谱的西北太平洋海浪特性研究

应用中国海洋大学海洋遥感研究所基于Hasselmanns提出的MPI方法用C语言开发的SAR反演海浪方向谱的软件,对2003年1月—2012年1月间西北太平洋海域Envisat波模式数据进行海浪方向谱反演,共得到西北太平洋海域观测的海浪方向谱146 796个。统计由反演的海浪方向谱得到的海浪有效波高、平均波向、平均波周期等数据,分析了西北太平洋海浪场分布的特点,得到了一些有参考意义的结果。     

直立防波堤振动──滑移运动分析的模型和方法

建立了一个动力系统模型及相应分析方法,对破碎波冲击作用下直立式防波堤的振动-滑移运动过程进行数值模拟,预测特殊波浪力作用下防波堤可能出现的滑移量.用本文模型和方法对一沉箱防波堤在破碎波作用下的运动过程进行了计算,并分析了沿基床顶面的滑移对沉箱位移、摇摆角、滑移力和倾覆力矩的影响.     

海浪方向谱的初步分析

一、前言随着海洋资源的开发利用和海洋观测技术的不断更新,海浪方向谱的研究日益受到重视.海浪方向谱,由于它能同时描述海浪能量随频率和方向的分布,故已成为合理计算海上水工建筑物作用力的可靠依据.特别是方向谱能给出不同方向组成波的能量变化,更有助于了解海浪的细微结构及其产生过程.因此,海浪方向谱的研究不仅直接关系到海洋工程的投资效益,而且对海浪生成机制的研究也有重要意义.     

基于SAR海浪方向谱的中国海海浪特性研究

基于Hasselmanns提出的SAR反演海浪方向谱的MPI算法,对2003-2012年间的中国海Envisat ASAR波模式数据进行了海浪方向谱反演。统计由反演的海浪方向谱得到的海浪有效波高数据,依据海浪浪级的划分,分析了中国海海浪浪级的分布特点,获得一些有参考价值的结果:(1)中国海3-4级海况的年出现概率最高,达85%;(2)中国海累月不同浪级的海浪出现概率分布符合高斯分布函数:f(x)=a*exp(-((x-1-b)/c)^2);(3)分析上述高斯分布函数的拟合系数a、b、c,发现其分布也有一定规律性。同时应用反演得到的海浪有效波高、平均波周期、平均波向等数据,分析了中国海的海浪时空分布特性,得到一些可供参考的结果。     

漂浮式防波堤消波在水库防汛中应用的探讨

基于青岛地区水库资料，探讨风浪对水库防汛的影响，指出风浪对水库大坝的破坏及在坝体斜坡上，由于风浪破碎所致的平均水位升高和波浪爬高是威胁水库大坝安全的主要因素，风浪的作用降低了水库的蓄水能力和防洪标准，强调在库区，采用消波技术，合理运用漂浮式防波堤消波，消除风浪的影响是保障大坝安全，提高现有水为蓄水能力和防洪标准的科学而有效的方法，提出了水库漂浮式防波堤消波试验研究方案和设计依据。     

双消浪室局部开孔沉箱防波堤反射特性的理论与试验研究

双消浪室局部开孔沉箱防波堤具有低反射、结构受力小、适宜较大水深和工程造价低等优点。为明确双消浪室局部开孔沉箱水动力特性的主要影响因素,采用理论分析和物理模型试验相结合的方法,对规则波和不规则波作用下双消浪室局部开孔沉箱防波堤的反射特性进行研究。基于势流理论,建立规则波和不规则波对局部开孔沉箱防波堤作用的三维解析解,采用二次压力损失边界条件考虑沉箱开孔墙对波浪运动的影响,利用周期性边界条件考虑防波堤结构沿长度方向的周期性变化。开展相应规则波和不规则波物理模型试验,验证理论模型的合理性。通过算例分析,研究不同波浪要素和结构参数对防波堤反射特性的影响。研究表明:双消浪室局部开孔沉箱相对消浪室宽度取值为0.08~0.20,沉箱前墙开孔率大于后墙开孔率时,防波堤在较大波浪频率范围内消波效果显著;当前后墙的开孔率相等时,防波堤反射系数的最小值随着开孔率增大而减小。     

挪威北海最大波高的影响分析

最大波高作为表征海浪强度和危险程度的重要指标,既是设计波浪推算的依据,同时又对海洋预报有重要的作用。基于瑞利分布得到的最大波高公式,不能体现波陡和谱宽度等非线性因素的影响,由该公式得出的理论最大波高与实际观测值有偏差。采用相位平均方法的海浪数值模型分析,可以根据海浪谱计算得到有效波高,却无法给出最大波高。本文通过分析挪威北海定点十年的船测波面资料,得出波浪谱,进一步推算出波陡和谱宽度对最大波高的影响。首先提出一种实测波数的替代方式,然后分别研究波陡和谱宽度对最大波高的影响。研究发现随着波陡和谱宽度的增加,Hmax/Hs逐渐减小,并拟合出最大波高与Cartwright谱宽度参数的公式,得到较好的拟合效果。     

非平稳海浪过程谱估计的研究

在常规海浪谱估计中,海浪被视为平稳随机过程。然而,对由风暴引起的波场,有限风区波场,以及受折射,变浅和底部摩擦影响的浅水波场,则不能被视为平稳(或匀质)的。在某种意义上,可以说将海浪过程视为平稳随机过程是由于缺乏在物理上有意义的,数学上有严格证明的非平稳随机过程谱的概念而提出的。严格地说,海浪过     

非平稳海浪过程谱估计最优设计

一、引言在随机海浪的描述中,谱的概念是大家所熟悉的.以有限长度的波面记录进行谱估计,在海浪谱分析理论中处于重要地位.常规谱分析方法的重要限制之一,就是将海浪过程视为平稳随机过程,即海浪的统计性质不随时间改变.但是,在许多情况下,例如,由风暴引起的波场,有限风区波场,以及受折射、变浅和底部摩擦影响的浅水波场,则不能被视为平稳(或匀质)的.Tayfun等认为,将海浪过程视为平稳随机过程是由于非平稳随机过程谱的概念缺乏在物理上有意义、数学上有严格证明而提出的.严格说     

直立式防波堤口门区海啸局部冲刷规律实验研究

海啸作为世界上最严重的自然灾害之一,其巨大的破坏力使得近海建筑物遭受了严重的损害。基于波浪水槽实验,开展海啸波作用下不同口门距离的防波堤局部冲刷机理实验研究。实验结果表明,在海啸波越顶水流产生的水跌以及海啸波通过防波堤口门时产生的扰流共同作用下,口门中心线处产生明显的局部冲刷坑,随着口门距离的增加,防波堤局部冲刷先加剧后减弱。建立防波堤局部最大冲刷深度与海啸波波高、防波堤宽度及出水高度、口门间距的关系式,揭示了最大局部冲刷深度与海啸波波高、防波堤尺寸、口门距离的内在关系。     

对巴勒莫港防波堤破坏原因的讨论

1973年巴勒莫港防波堤的破坏事故引起了世界各国的重视,并对破坏原因进行了许多分析,这对汲取经验教训是重要的。这里阐述一下作者的几点看法,以期引起讨论。(1)由该港外侧防波堤的标准断面可知,堤前水深 d=36米,直墙前水深 d_1=10米,因此无论按永井的分类或是按我国港口工程技术规范海港水文篇的规定均属于高基床,按破坏当时的气象条件分析,波高值 H_(1/10)=7.5米,H_(1%)=8.9米,波周期