旅顺新港旅游休闲区波浪数值模拟研究

工程海域的波浪条件是港口规划设计中需要考虑的首要因素。针对旅顺新港旅游港区扩建预案,应用水动力学软件MIKE21的SW和BW数学模型对防波堤建设前后工程海域的波浪场进行数值模拟。根据工程区域水深及地形变化特点,采用远场大区域推算与近场小区域精细模拟相结合的方法,计算了拟建水工建筑物的设计波浪要素及港内波况。结果表明:工程受NW和NNW方向波浪影响较大,当重现期为50 a时,外护岸、防波堤和泊位处的有效波高分别为4.74 m、5.66 m和1.10 m;若在防波堤和外护岸西侧增加一条垂直于NW方向的潜堤,外护岸、防波堤和泊位处的有效波高分别降至3.43m、3.79 m和0.75 m。     

某拟建修造船厂工程波浪分析

依据秦皇岛海洋站34年实测资料统计分析出的不同重现期的波浪要素,针对某拟建修造船厂工程总平面布置方案,利用TK-2D波浪数学模型及MIKE21的BW方程波浪数学模型,对工程建成前后的波浪场进行模拟.确定了工程区域各等深线处的设计波要素,论证了船厂码头和不同的防波堤、进港航道平面方案布置对港内的泊稳条件、拟建码头前的波浪变形情况以及波浪变化对码头作业天数的影响.模型中考虑了波浪的折射、绕射、反射、底部损耗等因素,为工程设计提供依据.     

防波堤平面布置对建设用海区波浪场影响的数值模拟

为研究燕窝山工程海域在不同的防波堤平面布置下的波浪场分布特征,应用波作用守恒方程和Boussinesq方程建立了大、小范围的波浪数学模型对工程区附近海域的波浪场进行数值模拟,统计并分析工程前后防波堤附近波浪特征站位的波要素。基于防波堤基本布置方案1,改变防波堤的长度和轴线角度,根据不同平面布置下的防波堤对波浪的掩护效果进行比较分析。结果表明,综合考虑防波堤附近波浪场的变化特征、防波堤特征站位波要素的变化及防波堤的有效掩护面积3个方面,将防波堤轴线以两段堤相交处为圆心逆时针旋转8°,并将直堤向东侧延长100 m,即方案2为优选方案。     

盘锦某人工岛项目设计波要素数值模拟

针对盘锦某人工岛设计波要素的计算问题,采用MIKE21大范围波浪数学模型方法,在现状地形情况下,对工程实施前附近海域的波浪场进行模拟,计算了工程附近水域的重现期深水波要素和设计波要素。结果表明：1)外海波浪传播至工程区域时,工程位置主要受SW向及SSW向波浪作用。2)波高在-10 m等深线内变化相对较大,传播至工程区域波高衰减约50%左右。3)工程区域东西两侧为浅滩区域,波浪发生破碎,波高衰减明显。4)波浪主要沿深槽进入到工程护岸前沿,SSW向波浪的波高略大于SW向波浪。     

海南龙栖湾岸滩整治工程波浪数学模型研究

针对海南龙栖湾岸滩整治工程,以-20 m等深线处的深水波要素作为计算边界,采用TK2D-PEM数学模型对工程海域进行大范围波浪计算,得到-5 m、-10 m等深线和工程设计方案处的设计波浪要素;用MIKE21-BW模块分别对4个设计方案建设后的波浪场进行计算分析。结果表明,影响该工程区域的主要浪向为SSW~SW~WSW,工程区极端高水位的设计波高基本由破碎波高控制,重现期50 a最大的H_(13%)为3.35 m,计算结果可为方案的设计比选提供依据。     

大型港区港内波浪条件分析研究

以某大型港区工程为实例,通过波浪整体物理模型试验,研究了通过防波堤口门传入港区的波浪条件,并采用数学模型模拟了港内局部小风区成浪的影响。并将两者的结果按照相关方法进行了合成和对比分析。结果表明,对于大型港区,港内局部小风区风成浪对港内码头设计波浪要素和码头泊稳条件都有一定的影响,这是大型港区设计时需要考虑的因素。同时还指出对于防波堤越浪的情况,应考虑越浪产生的堤后次生波对港内码头处波浪条件的影响。     

MIKE21软件在滨州港内泊稳研究中的应用

针对海港港区拦沙堤平面主尺度对港内波浪要素（波高、周期等）的影响，通过MIKE21数值模拟的方法,研究渐变式潜堤掩护下的港内泊稳情况，得出不同重现期波浪条件下各计算点的设计波要素。结果表明：浪向与航道走向比较接近时，波浪受航道折射影响较大，航道内比波高明显减小，而两侧比波高增大;浪向与航道的夹角在20°左右时，随着航道与边坡的水深差增大，向航道边坡折射的波能增强;波向与航道夹角42°左右时，航道对波能传播的影响不明显;设计高水位2a一遇波浪作用下，港内泊稳条件较差，且现有方案泊稳不满足规范要求。     

长周期波作用下防波堤透浪对港内系泊稳定影响分析

抛石斜坡堤是港口工程中防波堤最常见的结构型式之一,其由孔隙率较大的堤心石及护面结构组成,波浪遇到防波堤后,部分波能量可能透过防波堤产生透射波浪,进而影响港内泊稳条件,当波周期较长时尤为明显,分析透射波浪对港内系泊稳定条件的影响是设计中必须考虑的关键问题之一。结合境外某工程实例,在充分分析工程区自然条件的基础上,利用系泊数值分析软件,定量分析了透射波浪对港内系泊稳定条件的影响,结果表明透射波浪将在一定程度上影响泊位可作业天数。     

不同沉箱结构形式防波堤对港内泊稳影响的试验研究

通过对韩国某港北防波堤工程波浪整体物理模型试验研究,分别对比了普通直立式和开孔直立式2种沉箱结构的防波堤对港内泊稳条件的掩护效果。试验采用SSE、SE两个代表波向,采集并分析港内及防波堤周围水域的波高及分布。试验结果表明,采用相同入射波条件时,2种结构防波堤均可对港内形成一定程度的掩护。但由于工程海域波高较大,次生波的出现影响了泊稳条件。两方案相比,开孔沉箱结构的防波堤对拟建港区的掩护效果略好,综合比较最后推荐开孔沉箱结构的防波堤方案。     

防波堤波浪越顶对港内波高的影响

较低顶高程的防波堤波浪越顶会对港内波高产生影响。针对某一具体工程实例,进行防波堤波浪越顶后透射波 高的断面和整体模型试验,结果表明：斜向浪（45°以下）作用下,堤后透射比波高随着距防波堤距离增大而逐渐消减,当 水工结构物距防波堤较远时,透射波高远小于断面试验结果;局部防波堤波浪越顶对港内波高的影响明显小于全部防波堤 波浪越顶情况。     

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。     

斯里兰卡科伦坡临近海域波浪数值模拟

通过分析斯里兰卡科伦坡港口所处地理位置及气象波浪资料,了解工程海域主要受到季风气候的控制,冬季盛行东北季风,夏季西南季风,热带气旋在经过或影响到斯里兰卡岛时强度较低,风速不是很大,对该区域没有灾害性的影响。文章利用中尺度大气模式MM5模拟历史天气状态,再现1991~2010年20 a的影响工程海域的风场过程。根据得到的风场过程,利用海浪模式SWAN计算科伦坡南港附近海域30 m等深线处各向的波浪要素,并利用卫星观测数据进行结果验证。利用优化后的模型计算了1991~2010年计算方向的波高年极值,P-Ш曲线适线法计算得到不同重现期的外海波要素。     

台州湾波浪条件数值模拟研究

依据台州湾外海的风浪资料建立数学模型,应用抛物形缓坡方程、Boussinesq方程及小风区成浪对工程区波浪条件进行计算,得到了工程区不同重现期波浪要素,并通过分析得到了工程区波浪年分频分级情况。通过计算与分析可知台州湾外海为台风大浪区;台州湾内由于受众多岛屿掩护,经过地形的折射、绕射和破碎影响,与外海相比波浪衰减达到50%左右;工程区NE向H1%波高约为6.5m,H4%波高超过1.0m的频率每年在20d以下,建港的波浪条件较好。     

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。     

南汇东滩促淤工程南区设计波浪要素研究

针对南汇东滩促淤工程所处的位置,选用基于波能平衡方程和波作用守恒方程的近岸风浪谱模型建立波浪传播计算数值模型,对非线性效应影响条件下的波浪要素进行计算研究。研究结果表明,波浪在远距离的传播过程中,受到沿程的风的影响,组成波之间能量交换转移和耗散等非线性效应的影响不可忽略,在南汇东滩海域采用近岸风浪谱数值模型对波浪的传播变形计算较为合适。     

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。     

黄骅港海域风浪场推算及波浪破碎位置分析

以黄骅港近岸气象资料为依据,预测该区大风天外海风浪要素,再经浅水传播变形推算黄骅港海区风浪场,判定破碎波多发位置,结果证明方法可靠。     

海洋平台设计中的风浪参数选取标准

以我国渤海某区1970年至1993年风暴过程的后报资料为基础,提出了泊松二维冈贝尔逻辑分布,并将其用于风暴过程中伴生的风速与波高的联合概率计算,给出了美国石油协会(API)行业标准有关环境条件三种设计标准的具体做法.基于新的统计模式,同时提出了联合概率法设计标准.比较了多种标准所得设计参数的差异,给出了适合工程所在海区的环境荷载参数.计算结果表明,新的统计模式适用于遭受风暴影响的海洋工程结构设计,特别是边际油田的开发建设.     

长江口综合整治工程波要素计算方法

长江口位于开敞海域,波浪随季节变化,波况极为复杂。工程水域的设计波要素关系到海塘防洪安全,对于长江口综合整治工程有着重要影响。采用经验公式和数学模型两种方法计算长江口海域的波浪。研究结果表明,两种方法计算的平均波高相近;数学模型计算的波周期更符合波浪传播变形规律,经验公式计算的波周期偏保守、对工程来说偏安全。对两种计算方法的优缺点进行了比较分析。建议采用数学模型计算长江口水域的波要素,并采用经验公式进行复核。必要时结合波浪实测数据和物理模型,提高计算结果的准确性,为长江口综合整治工程提供可靠的设计波要素。