风对浅水区波浪要素推算结果的影响分析

<正>1 前言 我国的港口工程事业起步较晚,沿海很多地区缺乏长期波浪观测资料,因此建港工程中所需要的波浪资料往往采用风资料进行推算,即利用风要素推算外海波浪要素,之后再利用外海波浪要素向浅水区推算。 目前工程界在推算浅水区波浪要素时,通常只考虑浅水因子、折射因子和底摩擦因子,而忽略了风的作用。本文通过一个基本算例分析了风对浅水区波浪要素推算结果的影响,从而说明了风对浅水区波浪推算的重要作用。2 基本算例 设某海区外海水域水深为16m,风区长度50km,16m水深以浅的海底坡度为1:2000。整个海区风速为15m/s,风时无穷大,风向与等深线垂直。2.1 外海波浪要素推算 外海波浪要素的推算采用我国海洋工程者提出的会战法,该方法的基本思想是首先建立能量平衡方程,由能量平衡方程确定海浪谱,之后再由海浪谱确定波浪要素。     

浅水风浪要素推算公式比较

对于缺乏长期波浪观测资料的新建港址,利用风况观测资料推算风成浪,是确定设计波浪的简便方法。选取宁波-舟山海域两处工程实例,分别运用国内主要浅水风浪推算公式——规范法与莆田法,对海湾水域与岛屿环抱水域两种典型海域进行不同重现期设计浅水风浪要素的推算。通过对风区长度、风区平均水深以及设计风速等主要变量的工况组合,归纳两种方法的计算结果差异性与适用性,结论可供工程设计参考。     

SWAN风浪成长模型在近海设计波浪要素推算中的应用

根据黄、渤海区20 a中最大风速对应的风场过程,利用SWAN模型模拟风浪的成长过程,利用针对模型推算所得的烟台芝罘岛附近海域的系列波浪要素,进行P-III型曲线的拟合分析,得到不同重现期条件下的特征波浪要素。模型计算过程中,只需对美国NCEP和欧洲ECMWF风场后报资料进行简单校正,据此通过SWAN模型推算的特征波浪要素值就可与根据芝罘岛海洋环境监测站现场观测资料推断的波浪要素值基本一致。     

钦州湾波浪条件数值模拟研究

通过三娘湾海洋站风浪资料得出外海波要素,应用风区推算、抛物型缓坡方程、Boussinesq方程建立数学模型,对钦州湾港区波浪条件进行模拟计算,得出钦州湾波浪的波浪场状况。     

唐山港京唐港区海域的风、波浪统计分析

根据在京唐港区建设过程中从港区附近海洋站收集的历史风速、风向、短期波浪观测资料和对上述资料进行的统计,分析港区附近的风、波浪等动力条件及其分布特征,并根据历史天气图推算不同重现期的设计波浪,分析设计波浪要素的变化情况.     

船舶与海洋工程设计中风、波浪统计资料的集成

在大量收集风、波浪实测资料的基础上,应用大范围波浪数值模拟的计算结果,采用波侯综合模式对风、波浪数据进行了系统地统计分析,建立了船舶与海洋工程风、波浪数据库.海洋环境风、波浪数据库有效地集成了日本海上安全技术研究所风、波浪数据库、<西北太平洋波浪统计集>、英国海事研究所<全球波浪统计>、我国沿海海域和西北太平洋区域的风、波浪统计资料,为船舶与海洋工程设计提供风与波浪要素的长期统计数据,特别是对实海域船舶性能预报和耐波性研究起着重要的作用.     

历史台风天气图法推算海岸工程设计波要素*

对于海岸工程设计波要素可以应用多种方法进行推算,最理想的还是要依据所能取得的资料来选择合适的方法。采用历史台风天气图法推算海岸工程设计波要素,以如东人工岛设计波要素推算为例,利用该方法推求不同重现期设计波要素。结果表明,在缺少长期实测风数据的情况下,选择历史台风天气图推算法能推算工程区设计波要素,从而为工程提供设计依据。     

SWAN模型在海岛工程中的应用

通过收集工程附近海域地形、气象、波浪等资料,采用大范围波浪传播变形SWAN模型计算工程设计波浪要素,通过各种工况组合推算波浪的传播变形,给出不同重现期下的设计波浪要素,为本工程平面布置设计提供依据。     

上海市越江隧道吴淞导堤加固工程波浪要素数值推算

对长江黄浦江吴淞口周边气象站的风速资料进行分析,确定上海市沿江通道吴淞导堤加固工程段水域的设计风速;利用2013年长江口深水航道沿程的最新水下地形测量资料,依据设计风速采用考虑风能输入的非线性抛物型缓坡方程建立波浪数学模型推算波浪场,得出波浪要素。     

中国海岸波浪特征与建港条件研究

分析了中国渤海、黄海、东海和南海海岸的风与波浪特征。提出用代表波高描述海区年均波浪强度。时波高极大值应进行重现研究和归并处理。时港址选择、波要素推算和防浪设计有指导意义。     

吉布提LNG厂址波浪极值推算

在吉布提LNG厂址的设计过程中,由于当地可用水文资料缺乏,现场观测活动起步晚、持续时间短(仅1 a),无法满足多年重现期设计波浪要素推算的需求,给后续工作带来了较大的困难。以CCMP风场数据作为驱动,基于波作用量平衡方程建立印度洋大范围波浪数学模型、嵌套的亚丁湾中等范围模型及工程区小范围模型,在现场实测资料的基础上,结合同期的Jason卫星轨道资料对模型进行验证对比,模型验证结果良好。在此基础上,计算了1988—2017年的逐时波浪要素过程,并据此构建出年极值波浪序列,利用P-III型分布函数推算工程区深水处的各重现期波浪极值,结合不同水文条件计算得出工程区的设计波浪要素。     

大连长兴岛北港区波浪条件数值模拟研究

利用国际通用的MM5风场模式和SWAN浪场模式,通过推算影响工程海域的台风和寒潮大风天气过程,得到工程海域-30 m等深线处不同重现期设计波要素,然后采用MIKE 21 NSW和BW波浪数学模型,对工程规划方案设计波要素和港内波况进行了计算。结果表明:工程受N向和NNE向风浪影响相对较大,外海波浪传播至防波堤处无明显衰减;设计高水位重现期50 a时防波堤处最大H1%约7.3 m;防波堤对港内围堰掩护较好,建成后港内波浪条件明显改善。     

2011年“梅花”台风过程波浪模拟研究

利用具有实测气象资料同化功能的WRF模型和MCT实时耦合SWAN-FVCOM模式,对"梅花"台风过程的风、浪、流进行数值模拟,计算结果与实测结果对比表明,数模结果能较好描述台风路径、台风风场以及波浪场。将台风期间大连损毁海岸工程附近海域波浪特征与50年一遇设计波浪进行了对比,建议在我国东部沿海受台风影响的沿岸设计波浪要素的确定中进一步加强对较长周期波浪的研究。     

规范法深水风浪要素计算图的修正

在缺少海洋水文观测资料的情况下,利用风浪要素计算图确定风浪尺度是工程人员推算设计波浪的简便方法。本文根据《海港水文规范》中推荐的方法和基本公式,绘制了深水风浪要素计算图,对现行规范中的计算图进行了修正。     

秦皇岛港山海关港区3.5万t级通用泊位续建工程设计波要素分析

依据秦皇岛海洋站和芷锚湾海洋站多年实测资料,分析了不同重现期的波浪要素,经过地理位置的相关分析和折射影响,用TK-2D的PEM模型确定了工程区域各等深线处的设计波要素,模型可以同时考虑波浪折射、底部损耗、波浪破碎及风等因素对波浪传播的影响。     

谱方程模型在设计波要素计算中的应用

为分析谱方程模型在设计波要素计算中的适用性,以长江口口内水域的设计波要素推算为例,首先利用海图数据及长江口河口段地形数据构建波浪数学模型(MIKE21-SW模块),并验证了寒潮期间南槽东测站的风浪过程。然后对长江口附近气象站风速资料进行分析,确定计算水域的设计风速。最后在验证模型适用性的基础上,计算得到特定水域的设计波浪要素。     

我国规范与美国《海岸工程手册》风浪后报计算的差异*

在缺少海洋水文观测资料的情况下,利用风浪后报推算设计波浪参数是工程上常用的方法。探究了我国现行《海港水文规范》中“深水风浪要素计算图解法”诺谟图存在的缺陷,并与美国工兵团新版《海岸工程手册》的波浪图解 后报方法进行了比较分析,所得结论对于我国海岸与近海工程的波浪后报计算具有重要参考意义。     

湄洲湾海域波浪数值模拟研究

湄洲湾及周边外海地形多变、岛礁众多,湾内波浪传波机制复杂。为了了解该海域的波浪分布特征,采用MIKE 21 SW模块建立了湄洲湾海域波浪数值模型,获得工程区波浪要素。同时将数值模型结果与莆田公式计算值进行对比,说明了数值解的合理性。相关方法和结果可为今后湄洲湾内工程波浪要素的推算提供借鉴。     

马村港设计波浪

马村港附近没有长期测波站，仅有四年波浪资料，本文应用波高长期分布符合对数正态分布的规律，推算设计波高，确定相应的波向，并计算设计波周期，从而满足了港口设计需要。     

马迹山海域风和波浪特征分析

针对马迹山海域风和波浪特征,利用连续一整年的风和波浪资料进行数学统计相关分析,得到马迹山海域风和波浪要素分布特征。结果表明,马迹山海域波浪类型为以风浪为主的混合浪;观测期间最大波高为4.59 m,平均波高在0.20～0.42 m;最大波周期为9.50 s,平均波周期在2.66～3.01 s;马迹山海域全年常风向为NNW向,春、夏季常风向分别为S、SSW向,秋、冬季常风向均为NNW向,马迹山海域全年强风向为NNW向;春、夏季波高与风速的相关性一般,秋、冬季两者的线性关系明显。