椭圆余弦波浅水变形实用计算法(Ⅰ)——对《海港水文规范》的一个补充

尽管线性波浪理论不适宜应用在近岸浅水海域,但我国《海港水文规范》中波浪浅水变形的计算方法仍是建立在线性波浪理论的基础上,且没有考虑外界因素(如风和海底摩擦)的影响,为弥补上述不足,基于波浪传播过程中能量守恒的原理建立了一个波浪浅水变形的数值模型,谊模型采用椭圆余弦波假定,并考虑了风和海底摩擦对波能的增加和损耗作用。在该数值模型基础上,分析大量工况下的计算结果、提出了便于工程设计初期用于确定近岸波浪要素的浅水变形实用计算方法(PCM)。     

椭圆余弦波浅水变形实用计算法（I）——对《海港水文规范》的一个补充

尽管线性波浪理论不适宜应用在近岸浅水海域,但我国《海港水文规范》中波浪浅水变形的计算方法仍是建立在线性波浪理论的基础上,且没有考虑外界因素（如风和海底摩擦）的影响。为弥补上述不足,基于波浪传播过程中能量守恒的原理建立了一个波浪浅水变形的数值模型,该模型采用椭圆余弦波假定,并考虑了风和海底摩擦对波能的增加和损耗作用。在该数值模型基础上,分析大量工况下的计算结果,提出了便于工程设计初期用于确定近岸波浪要素的浅水变形实用计算方法（PCM）     

南海沙质地和珊瑚礁地质浅水区域波浪衰减实测研究

波浪从深水区域传播到浅水区域,海底摩擦是引起波浪衰减的主要因素。南海浅水区域以沙质和珊瑚礁地质为主要特征,与世界其他地方浅水区域有较大不同,至今未有海底摩擦导致波浪衰减的实测资料。论文采用海洋环境实测设备—方向波潮仪(directional wave recorder,DWR),在沙质地浅水区域和珊瑚礁地质浅水区域进行波浪参数实测,基于动谱平衡方程波浪模型的处理方法获得了波浪衰减系数,首次定量描述南海浅水区域的波浪衰减特征,为后续南海浅水区域波浪衰减系数的长期实测研究工作奠定了基础。     

陡坡海岸栈桥式码头波浪浮托力计算

针对陡坡海岸栈桥式码头在长周期波和浅水变形工况下的波浪浮托力计算问题，以援萨尔瓦多拉利伯塔德省码头建设项目为例，对于上部结构承受的波浪浮托力采用物理模型试验和国内外相关规范手册的理论计算结果对比分析，结果表明：1）理论公式多适用于行进波，对于长周期的卷破波，很少有适用的理论公式；2）断面物理模型试验考虑了陡坡海岸地形、长周期、波浪浅水变形、波浪破碎等因素，较为贴合实际波况，浮托力试验值相对合理准确；3）波浪浮托力的确定建议综合采用物模试验和理论公式的数值。成果用于水工结构的优化设计，并为以后类似工况的码头设计提供一定的借鉴意义。     

陡坡海岸栈桥式码头波浪浮托力计算

针对陡坡海岸栈桥式码头在长周期波和浅水变形工况下的波浪浮托力计算问题，以援萨尔瓦多拉利伯塔德省码头建设项目为例，对于上部结构承受的波浪浮托力采用物理模型试验和国内外相关规范手册的理论计算结果对比分析，结果表明：1）理论公式多适用于行进波，对于长周期的卷破波，很少有适用的理论公式；2）断面物理模型试验考虑了陡坡海岸地形、长周期、波浪浅水变形、波浪破碎等因素，较为贴合实际波况，浮托力试验值相对合理准确；3）波浪浮托力的确定建议综合采用物模试验和理论公式的数值。成果用于水工结构的优化设计，并为以后类似工况的码头设计提供一定的借鉴意义。     

波流耦合作用的缓坡方程数学模型研究

依据Kirby和Dalrymple提出的既适用于浅水又适用于深水的波浪非线性弥散关系，建立一种包含折、绕射，浅水变形以及破碎的波流联合作用的缓坡方程模式，有效地解决波浪与流速的耦合作用。通过Berkhoff经典实验检验了该模式的正确性，得出了令人信服的结果，并将该模式应用到一裂流模型。本模式可用于模拟任意不规则海底的波流耦合作用场，并可考虑近岸波浪浅水变形、折射、绕射和能量耗散的影响。     

三亚新机场出运保障基地波浪场数值模拟研究

基于1949~2015年间影响南中国海的883个台风浪过程后报结果、以及南中国海1979~2015(共37年)逐年海浪后报结果,经统计分析,并经与已有研究关于工程周边水域极值波浪条件分析结果的比较,确定了三亚湾外海的深水波浪条件。然后基于波作用量守恒方程数值模拟模型SWAN,采用两重嵌套的计算方案,在考虑波浪折射、绕射、局部风能输入、海底摩阻、非线性波波相互作用以及波浪破碎的影响下,对不同方向和不同重现期的波浪由外海向工程区近岸的传播变形进行了数值计算。在此基础上,采用Boussinesq方程数值模拟模型Mike21BW模型,考虑波浪折射、绕射和反射的综合作用,对不同规划方案港域波浪的传播变形进行了数值计算。给出了工程规划结构前沿的设计波浪要素和港域的泊稳波要素,供设计部门参考使用。     

关于海塘波要素计算相关问题的探讨

本文主要就海塘工程波要素计算方法进行探讨,其中设计波要素的深水波要素均采用风推浪的计算方法,按莆田公式计算确定。浅水变形采用数模计算和经验公式推求,并考虑海塘前保滩顺坝对波浪的消减作用;结合周边已建工程的设计波要素,并比较数值模拟与经验公式的推求结果,分析本工程堤前波要素计算方法的合理性。     

孤立波作用于V形薄壁防波堤的绕射波浪力

在一定条件下浅水波可能以孤立波形态作用于离岸结构。基于波浪绕射理论,推导V形薄壁防波堤的一阶孤立波绕射理论解。通过对孤立波作用于防波堤的波浪力进行计算,研究孤立波对V形防波堤的作用规律。通过对180°张角的有限长薄壁V形堤足够长时的绕射波浪力计算,与无限长直立薄壁堤的孤立波反射波浪力进行有效的相似性比较。结果表明:孤立波的最大无量纲波浪力明显大于相同浅水条件下Airy微幅波理论的对应结果,由此反映浅水波的非线性效应;孤立波入射角、V形堤张角、防波堤臂长与水深比以及孤立波特征参数等因素的变化均将对波浪荷载产生一定的影响。     

孤立波与直立透空防波堤相互作用的解析研究

在一定条件下浅水波可能以孤立波形态与近岸防波堤发生相互作用。针对这一现象,应用特征函数展开法,推导了斜入射孤立波作用下有限厚度直立透空防波堤的反射与透射波浪场的解析积分解,并据此计算了作用于防波堤的孤立波波浪力以及孤立波反射与透射波面,相关结果具有一定的理论与实用价值。计算结果表明:孤立波入射角、海况条件、防波堤表面透空系数以及孤立波特征参数等因素变化对波浪作用均有一定影响。与相同浅水条件下的Airy微幅波理论结果相比,孤立波理论对波浪载荷与最大波面的预测值明显更大,反映了浅水波的非线性效应,同时说明在一定的浅水条件下采用孤立波模型将更为合理可靠。     

大连海域波浪特征研究

根据大连及其附近海域11个站的波浪实测资料,研究分析了大连海域不同岸线段的波浪基本特征,包括常浪向、强浪向及其频率等,绘制了波浪玫瑰图;根据有关文献,对大连海域不同岸线外海深水波浪要素特征进行了分析研究,给出了50a一遇强浪向的波高和周期.结果表明:大连海域在渤海侧强浪向主要为偏北向,黄海侧海域的强浪向主要是偏南向.     

规则波作用下挡浪板式防浪墙波浪力研究

通过物理模型,对挡浪板式防浪墙的波浪力进行研究。研究表明:规则波作用下挡浪板式防浪墙的水平波浪力和浮托力随时间变化呈双峰现象,水平总波浪力与浮托力随波高、水深的增大而增大,随波坦的增大先减小后增大;挡浪板式防浪墙挡浪板倾角的不同不影响波压力的分布规律,相同工况下,波浪力随倾角的减小而增加。据此,得出不同倾角下水平波压力换算系数公式,并对工程设计提出相应建议。     

大连港太平湾港区波浪物理模型研究

通过波浪整体物理模型试验,对大连港太平湾港区起步工程港内波况和码头上水情况进行测定,并根据试验结果对平面布置进行优化。设计方案在W向波浪作用下,迎浪侧波浪直接穿过进港航道边坡进入港内,波浪在直立码头间发生来回反射,港内波高较大。设计方案在WSW向波浪作用下,迎浪侧航道边坡对波浪的折射现象较W向明显,港内波浪的多次反射现象与W向时基本一致。优化方案一将迎浪侧进港航道边坡开挖,波浪折射到港外,港内波高减小。优化方案二北侧防波堤延长至874 m,对港内的掩护优于优化方案一。优化方案三在优化方案一的基础上,将东侧码头外端1 km码头型式改为高桩码头,在高水位时桩式结构的反射效果未得到充分发挥,低水位时反射效果略明显。     

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。     

关于海岸水工建筑物顶部单波越浪量的研究

在防波堤与堤后结构物的安全性评价和堤顶行人与车辆等的危险因素分析中,单波越浪量比常用的平均越浪量能更真实地反映出堤顶越浪的影响,是更为合适的越浪量评估指标。重点介绍直立堤和斜坡堤上单波越浪量的计算方法,并通过具体算例对相似的计算方法进行对比分析,针对不同计算方法的选用原则提出相关建议,可供防波堤工程设计参考。     

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。     

惠来电厂护岸和灰堤波浪特性试验研究

通过物理模型试验,对惠来电厂护岸和灰堤原设计方案和修改方案中的防浪墙、护面块体以及垫层和护脚块石的稳定性、不同潮位时的越浪量以及防浪墙的波压力等进行了观测和测定,结果表明修改方案均解决了原设计方案中的不足,试验研究成果可供类似工程参考。     

广西北海近岸海域波浪的分布特征*

通过对广西北海近岸测站1 a实测波浪资料,分析该海域的波浪特征,得出:海域不分方向H1/10年平均值为0.6 m,常浪向为WSW向,出现的频率为15.48%,强浪向为ESE向,观测期间最大波高出现在201409号“威马逊”台风期间,Hmax最大值为8.23 m,对应H1/10值为6.26 m;波高与周期的联合分布基本呈类似斜三角形分布。运用最小二乘法进行回归分析,建立了该海域各特征波高与平均波高的相关关系。     

透空式防坡堤周围的非线性波浪传播的数值模拟

对非线性波浪在透空式防波堤周围的波浪变形进行了数值模拟,在Boussinesq波浪方程中加入与透空建筑物有关的新耗散项,从而界定了透空建筑物引起的部分反射和透射,波浪折射—衍射的传播过程通过控制方程求解。波浪控制方程通过有限差分方法求解。模型应用于模拟波浪经过具有部分反射的群桩式透空结构,结果表明透空式防波堤可以有效地衰减波浪和作为重力式结构的一种替代方式。     

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。