复杂地形条件下波浪爬坡数值模拟研究

波浪爬高是确定海堤、护岸等海岸工程顶高程的主要因素,不仅直接影响工程造价,更关系到工程的安全。目前,针对单一型缓坡以及坡度较陡的防波堤的研究较多,但兼顾各种复杂地形条件下的波浪爬坡还没有一种公认较好的计算模型。文中首次采用MIKE21一维BW模型,分别通过规则波和不规则波对波浪破碎以及波浪爬坡进行了数物模验证。结果表明,应用MIKE21一维BW模型不仅能模拟在缓坡上的波浪破碎及爬坡过程,也能模拟诸如防波堤等陡坡的波浪爬高现象。将该模型应用于海南昌江核电护岸工程,为其安全性设计提供了科学依据,同时也为复杂地形条件下的波浪爬坡问题提供了一种切实可行、易于推广的研究方法。     

港口海岸工程波浪数学模型综述

对目前常用于港口工程的波浪数学模型进行了回顾和比较。结果表明，Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ模型和缓坡方程模型均可模拟港口海岸较小水域复杂地形条件下的波浪变形。对于港外大范围缓变地形水域，抛物型方程模型传统的折射模型则更可靠。     

椒江口台州湾建港条件研究

通过现场实测的波浪、潮位、潮流、含沙量、底质等资料分析,岸滩演变分析、设计水位计算、外海设计波要素计算及波浪、潮流、泥沙数学模型计算,对椒江口台州湾的头门岛附近建设大型深水港口的水动力泥沙条件进行了研究论证。主要研究成果表明:(1)工程海区水深条件好,潮汐动力强,实测水体含沙量不大,泥沙来源少,底质条件好,岸滩长期处于基本稳定状态;(2)外海波浪较大,但在众多岛屿的掩护以及向岸水深变浅的影响下,工程区域的波浪相对外海明显减小;(3)头门岛大型港口建设对椒江口影响甚小。综上,头门岛附近具有良好的建港条件。     

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。     

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。     

变化海底地形上浮驳的水弹性响应

在岛礁附近的海底地形通常是不平整的,这种复杂的海底地形也是海洋环境中非常重要的因素。文章利用考虑浅水变深的三维水弹性分析方法计算了一艘浮驳在非均匀海底地形情况下的波激响应及其载荷。通过与均匀水深的对比,复杂海底地形的影响显而易见。通过模态叠加的方法,三维水弹性可以预报规则波下诸如弯矩和应力等波激振动响应,从而得到设计波下对应的载荷。通过在岛礁附近服役的浮式结构物波浪载荷预报可以看出非均匀海底产生了很大的影响,原因是不同的水深和变化的海底地形。而一旦考虑地形,在整个流固耦合分析中,大量的水动力网格就需要借助并行计算来减少计算耗时。     

宁波舟山港鼠浪湖岛建港水文条件研究

鼠浪湖岛海域处于杭州湾外海,岸线地形和水流波浪动力环境复杂。为研究鼠浪湖岛及周边岛屿的建港条件,基于现场实测资料及海图、卫片资料,首先对海域的水沙动力环境及岸滩稳定性进行分析。在此基础上,通过波浪数学模型、潮流泥沙数学模型研究工程海域的波浪场分布、流场特征和规划方案的波浪要素、水流条件和泥沙淤积情况。结合海域的动力泥沙环境特征,从水动力泥沙条件角度对方案的总体布置思路、不同岸段的建港条件等进行分析总结,为规划方案的确定和深化研究提供依据和技术支撑,也为类似复杂岸线地形和动力环境下码头方案的布置确定提供参考。     

辽东湾东岸太平湾深水港建港条件研究

太平湾位于辽东湾东岸。根据现场实测波、流、沙资料、水深测图资料及卫星遥感图片,通过水动力泥沙特征及岸滩演变与稳定性分析,设计水位和深水设计波要素计算,波浪、潮流泥沙数学模型计算,对太平湾建港条件进行了研究论证。主要研究结果表明:(1)太平湾海域水深条件较好,波浪、潮流动力不强、泥沙来源少、水体含沙量低、泥沙运动不活跃,海床地貌形态长期保持稳定,具有开发建设深水大港的良好条件;(2)港口开发方案对周围海区流场影响较小,口门横流不大,环流强度和范围有限,港池航道常年泥沙淤积强度和淤积量不大,无碍航骤淤问题;(3)工程海域较强浪向为N向和NNW向,对港内波况有影响的浪向主要为W向、WSW向和SW向。     

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。     

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。