江苏如东附近海域风浪场的数值模拟

介绍国际上较为先进的第3代近岸波浪数学模型SWAN模型。先选用水下圆形浅滩试验对模型进行验证计算，再对江苏如东附近海域在定常风和“9711”号台风作用下的波浪场进行了模拟，通过与现场测量结果的比较，表明SWAN模型可以较合理地反映江苏如东附近海域在定常风和“9711”号台风作用下风浪的成长和传播过程。     

基于高分辨率嵌套模型的南海风、浪特征研究

使用中尺度大气模式WRF计算中国海高分辨率风场,作为WAVEWATCHⅢ和SWAN波浪模型的驱动场,通过模型嵌套方式模拟南海海域连续30 a的逐时波浪场.使用实测及卫星观测资料验证模型计算南海风、浪结果的准确性.基于计算结果,对南海海域风、浪特征进行研究,南海年平均风速在西北区域有一个大风速区,最大风速在8.5 m/s...     

两种海浪模式模拟结果的对比研究

利用合成风场驱动SWAN和WAVEWATCHⅢ这两种海浪模式,分别模拟了墨西哥湾海域和印度洋海域的海浪,并将两种海浪模式的模拟结果与波浪实测资料及Jason-1卫星高度计观测资料进行对比研究。研究结果表明:以CCMP风场为背景风场,合成Myers台风模型风场所得的合成风场能较好地模拟台风风场,但对于部分台风风场,模拟结果明显偏小。WW3对台风浪的模拟效果偏弱,SWAN模拟效果更好,与实测值更接近;对于大范围海域的海浪模拟,SWAN对涌浪传播的模拟耗散较大,模拟的波高和周期均偏小,而WW3模拟效果更好。     

SWAN在台湾海峡台风浪场数值模拟中的应用研究

简要介绍了波浪模式的发展及应用较为广泛的几种第三代能量谱海浪模式的特点。为了研究台湾海峡台风浪场的分布特征,以0903号"莲花"台风为例,选取第三代能量谱海浪模式SWAN,充分考虑底摩擦、风、白浪破碎、波波非线性相互作用、波浪浅化效应等物理过程,模拟了该海域的台风浪场的分布特征。将模拟结果与实测波浪、风资料对比分析,结果表明风速、有效波高计算值与实际值符合性较好,SWAN模式在海域的适应性良好。     

用SWAN模型模拟近岸波破碎

用SWAN波浪模型模拟了波谱在近岸区的演化。在SWAN模型中用“文氏谱”作为输入谱进行数值造波,模拟了不规则波的破碎过程。通过与实验结果和其它波浪模型的计算结果的对比说明,利用“文氏谱”,SWAN模型能够正确地模拟近岸海域不规则波浪的破碎过程。     

山东半岛设计波要素研究

文章主要对山东半岛的设计波浪要素进行了模拟研究。首先,运用第三代波浪模型SWAN模型,对山东半岛1996²011年的风场进行了波浪模拟,并与观测值进行了比较,拟合结果良好,表明了模型的准确性。然后再根据模拟结果对山东半岛波浪分布情况进行了研究,运用P-III型曲线对黄河三角洲、成山头、青岛的斋堂岛这3处进行极值统计,得到不同重现期条件下的波浪要素。研究结果表明山东半岛波浪最大处在成山头。     

SWAN模型与BW模型在舟山泗礁换流站设计波浪计算中的联合应用

选取浙江北部嵊泗海域作为研究对象,以大、小网格嵌套的SWAN模型在龙口前沿的波要素计算结果作为BW模型的边界条件,在两个模型的联合应用下模拟了舟山泗礁换流站掩护区外和掩护区内的波浪场分布。结果表明,外海E、ESE、SE向来波传至马关围堤前沿海域时波向已偏转成SSE向,其中ESE向来波下龙口前沿的波高最大,进入掩护区后绕射波的衰减较为明显,将绕射波与局地风浪叠加,得到了泗礁换流站100 a一遇、50 a一遇的设计波要素,其有效波高分别为1.08、0.98 m。SWAN模型与BW模型的联合应用,使得掩护区内外大跨度地形下的波浪折射、绕射、反射等现象均得到了高精度的模拟,在舟山泗礁换流站设计波浪计算中具有良好的适应性。     

缅甸土瓦海域的海浪模拟与分析

文章以欧洲中长期天气预报中心(ECMWF)的气象资料为基础,采用SWAN建立数值模型,模拟了缅甸土瓦海域波浪传播至近岸的过程。模型采用卫星高度计资料和现场实测资料同时进行验证,验证结果表明模拟结果与两种资料结果趋势均符合较好。该海域波浪传播至近岸海域受地形折射与岛屿链影响明显,外海WSW向浪入射时,受岛屿掩护近岸海域波高迅速减小,岸线北部区域波浪折向W向,而外海SSW向浪入射时,波高受岛链掩护不明显,波高相对减小缓慢,岸线南部波浪折向SW向。     

台风作用下人工岛周边海域波浪场数值模拟研究

建立了WRF-SWAN大气波浪模型,对台风作用下人工岛周边海域风浪场进行数值模拟计算,计算结果表明,WRF大气模型较好的模拟了台风过程中风动力变化过程,并未SWAN模型提供高精度风场资料。人工岛的建设对台风作用下周边海域波浪场产生了不同程度的变化,通过波浪场变化分析对人工岛周边海域沿岸输沙做进一步预测。     

“韦帕”台风过程中南黄海海域流场研究

台风经过海域时,会造成海面强风以及特殊分布的波浪场,可能引起潮流场的强烈变化。为深入探讨台风过程中流场的变化,研究风应力与辐射应力对潮流场的作用,选用WRF模型、第三代海浪模式SWAN、三维水动力模型FVCOM,针对"0713"号"韦帕"台风期间的台风风场、潮流场、波浪场进行数值模拟。结果表明WRF-SWAN-FVCOM模式能够较好地模拟"韦帕"台风期间南黄海海域流场。波浪和流场受旋转台风影响均出现旋转特性,但与台风旋转风场有一定延迟。与纯潮流场相比,风应力和波浪辐射应力对表层流场产生明显影响,风场影响最为显著,波浪辐射应力使南黄海海域沿岸流发生一定增大。     

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。     

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。     

茂名港区工程海域波浪特性分析

通过对茂名附近海域不同测波站短期的波浪资料进行统计分析,结果表明:该海域常浪向为ESE—SE向,强浪向为E—S向,大浪主要为台风浪;波浪年平均有效波高不超过1.5 m,年平均波周期在6 s以下,存在平均周期8 s以上的波浪。     

栾家口和蓬莱东港区波浪特性与掩护水域波况研究

根据龙口、蓬莱海洋站实测波浪资料,分析烟台港栾家口港区和蓬莱东港区的波浪特性,结果显示该海区属于以风浪为主、涌浪为辅的混合浪。利用TK-2D的PEM波浪数学模型模拟工程前波浪,得到工程区设计波要素,栾家口港区的强浪向是偏WNW向,蓬莱东港区的强浪向是偏NE向。利用MIKE21的BW方程波浪数学模型对平面布置方案下港内的波况进行模拟。在掩护水域由于采用直立式码头,波浪发生多次反射,码头前波高较大,为减小港内波高,对方案进行优化,采用高桩等反射率小的码头结构型式,可以消散港内波能,有效减小码头前波高。     

Estimation of directional wave spectra and hull structural responses based on measured hull data on 14,000 TEU large container ships

To ensure hull structural strength of container ships in association with their increase in size, it is very important to grasp the hull stress histories all over the hull structure in actual sea state. However, ordinary hull stress monitoring systems are insufficient for this purpose because of the small number of stress sensors actually practicable. Therefore, in this paper, we discuss an approach to reproduce the hull stress responses which are not measured based on the estimated wave spectrum from the limited measurement data. To achieve this, we introduce a new model to estimate directional wave spectra based on measured ship stress responses and ship response functions, and further we estimate other ship responses using the model. To model an arbitrarily shaped directional wave distribution, the 360° direction is discretized into 36 directions of 10-degree intervals instead of using a directional distribution function, and in each direction, the wave spectrum is represented using the Ochi (3P) spectrum with three parameters (average wave period, significant wave height, and kurtosis). The authors discuss the evaluation results based on two stress response combinations, and a comparison is made between the sea state estimates made by the proposed method and the ocean wave hindcast database (JWA). Furthermore, by comparing the significant values and the spectra of the measured response of the ship with the estimated response based on both the estimated sea state by the proposed method and the hindcast sea state, the accuracies of the proposed method and the hindcast method are discussed in terms of ship stress estimation at non-instrumented locations.     

Derivation of wave spectrum using data driven methods

The current techniques of derivation of a wave spectrum from given values of design wave parameters, like significant wave height and average wave period, are fraught with considerable uncertainties. This leaves scope for alternative approaches. The reported work proposes potential applications of two recent data driven methods, namely support vector regression (SVR) and model tree (MT), to obtain the wave spectra. In the present study the above tools were used to estimate wave spectra at two locations: no. 44008 maintained by National Data Buoy Centre (NDBC) in the Gulf of Maine, USA and ‘DS5’ monitored by National Institute of Ocean Technology (NIOT) in Bay of Bengal, India. The choice of these two locations facilitated the comparison of model performances in different geographical areas. The SVR and MT models were developed in order to estimate the wave surface spectral density over a wide range of wave frequencies out of average wave parameters of significant wave height and average zero-cross wave period. The models were trained and tested using randomly selected sea states. Both MT and SVR were able to derive the spectral shapes satisfactorily as reflected in high values of the correlation coefficients and low values of root mean square error and mean square error.     

墩式码头波峰面高度试验研究

通过波浪物理模型试验,研究了圆沉箱墩柱式码头单墩、群墩的波峰面高度变化规律,提出圆沉箱墩柱式码头最大波峰面高度的计算经验公式。研究结果表明,波峰面高度与波高、墩距、墩径、波长、波浪入射角均相关。研究的成果对于开敞式圆沉箱墩柱码头的码头面高程确定具有很好的参考价值。     

长江口海域波浪场模拟研究

采用MIKE21 SW波浪谱模型对长江口海域在凤凰台风期间的波浪场进行了模拟计算,考虑了水位和流速的影响,模拟结果和实测吻合较好,能够反映长江口海域的波浪分布。结果显示出水位对波高的影响是比较明显的,高水位条件下深水航道两侧和坝田区波高达到1 m以上,为泥沙的再悬浮提供了动力。     

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。