南海岛礁泻湖区域波浪双峰谱的特征研究（英文）

当波浪从深水区传播到岛礁的浅水区域时，由于珊瑚礁复杂的地形地貌，其波浪谱特征与深海中的波浪谱特征会有较大差异。根据南海西沙环礁泻湖内原位测点的波浪谱实测数据，双峰谱发生概率较大。本文首先分析了夏季台风浪和冬季东北季风浪两种典型海况下平衡范围内双峰谱的斜率，发现其斜率值与深海区有较大差异，进而得到低频峰值频率和高频峰值频率的特征值分布范围。然后基于以上分析，采用基于Ochi-Hubble谱型重构泻湖内的双峰波浪谱，得到混合波浪中风浪分量和涌浪分量的参数表达式，较好地描述了岛礁海域双峰波浪谱的特征。本文的研究成果可为近岛礁工程和海洋工程的结构物设计制造提供参考。     

风浪环境下的岛礁超大浮体水弹性响应分析

在近岛礁和近岸复杂地形环境中,超大型浮式结构物(VLFS)的设计和部署需要解决极端波浪环境下的水弹性响应问题,而台风是引发南海极端波浪的主要原因。本文采用一种多重网格技术来计算岛礁泻湖内的海浪参数,计算结果得到了岛礁实测波浪数据的验证。同时计算了两次台风过境时泻湖内的非均匀波浪参数,作为VLFS水弹性响应分析的入射波条件,将两种极限波浪环境下的VLFS模块运动和连接器载荷进行了对比,可为近岛礁VLFS的结构安全设计与优化提供参考。     

远海岛礁近岸波浪观测技术比选

概述近岸海域波浪观测有关规定和常用观测技术,阐述远海岛礁近岸海区地形特点和环境条件。在此基础上,对适用于远海岛礁近岸海域的波浪观测技术进行比选,并开展现场观测工作,为岛礁工程建设和生态保护等领域提供可靠基础数据。     

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。     

岛礁海域的近岸水动力特性研究进展

岛礁独特的地形地貌特征导致岛礁海域的近岸水动力特性极其复杂。研究分析波浪在岛礁地形上的传播变形过程及其相关水动力特性是当前研究的热点,国内外很多学者在该领域做了大量工作,取得了不少成果。文章从当前岛礁海域的近岸水动力特性主要研究方向入手,总结分析了国内外主要研究进展,并对当前研究在物理模型实验、现场观测实验、数值模型和岛礁海床大粗糙度特征处理上存在的限制和不足展开论述。     

岛礁地形上二维波浪传播的数值模拟

波浪在岛礁地形上传播的重要特征之一是波浪的破碎,为了研究近岸岛礁地形下波浪传播特性,本文采用基于Boussinesq方程的FUNWAVE1.0模型,对于二维岛礁地形上波浪的传播过程进行了数值计算,通过数值计算结果与物模实验结果的对比分析,研究了数值计算模型中波浪破碎模拟参数的取值,研究结果可为实际工程波浪破碎过程的模拟分析提供参考。     

岛礁波浪环境下浮式结构物的动响应预报

中国南海海洋岛礁往往都环绕着宽度数百到数千米、水深很浅的珊瑚礁盘,这些礁盘不仅具有丰富的渔业和旅游资源,而且发挥着消波、护岛的重要作用。为开发海洋资源,可以在岛礁附近布设各种浮体结构物,作为海洋开发、渔业生产、环境旅游等综合保障基地。对于岛礁附近的浮式结构物,其动响应特征必将受到周围复杂的近岛礁海洋环境的影响。文章采用缓坡方程考虑近岛礁波浪环境影响,以半潜式平台为研究对象,开创性地提出了一种工程简化计算方法,用于预报岛礁附近浮式结构物在波浪中的运动与载荷响应,为后续岛礁中型浮体的设计和安全性评估提供了分析手段。     

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。     

台风"莎莉嘉"过境期间某泻湖内波浪特征分析

通过在某岛礁泻湖内布置ADCP波流测量仪器,采集到2016年21号台风"莎莉嘉"期间的波浪数据.结合布置在泻湖口处风速仪的风实测数据,本文对该时间段内的波浪特征进行分析.由波浪统计数据分析发现有义波高随时间的变化趋势与风速的变化趋势高度重合;谱峰周期的变化则要晚于风速的变化;谱峰方向在台风起主导作用期间与风向高度一致.通过分析多个无因次参数以及对风浪和涌浪进行分离发现测点与台风中心距离开始变大的这个时间点有着重要的意义.在该时间点,波长开始变长,波浪由无限水深波浪转变为有限水深波浪.一些波浪特征值,比如谱峰周期、a/L,也发生比较大的变化.此后在七级风半径不再覆盖测点时,该处波浪由风浪转变为涌浪.对波浪谱进行分析发现,在台风主导期间,其谱为单峰谱,其余时间则为双峰谱.     

规则波在岛礁浅海区传播的数值模拟

针对岛礁浅海区的复杂地形和波浪环境,通过求解Boussinesq方程,结合区域源造波法,对规则波的传播和演化进行数值模拟,数值计算结果与已有模型试验对比表明,监测点波高计算值与模型试验值总体吻合较好。采用数学插值方法,建立岛礁实际复杂地形的数学模型,对岛礁实际波浪环境进行预报,能够为岛礁浮式平台设计提供波浪环境输入。     

基于三维波浪载荷的甲板驳总纵强度分析

某甲板驳船的主尺度比超出规范要求,为此,在频域内采用三维线性势流理论的波浪载荷计算方法,选取修正P-M双参数波浪谱及相应海域的波浪散布图,分析不同装载工况下船体所受波浪载荷并进行总纵强度分析.     

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。     

印尼ADIPALA海域较长周期波浪谱分析

波浪谱是进行海岸工程设计的重要基础,不同海区、不同周期的波浪谱特性不同,因此有必要对于实际海上观测波浪的谱特性进行分析研究。针对在印尼海岸观测的较长周期波浪数据进行了波浪谱分析,给出谱特征参数与海浪统计特征值之间的关系。并基于JONSWAP谱型,对实测波浪谱进行拟合,得出适用于该海域的波浪谱公式,研究成果可为实际工程设计提供重要的参考。     

西海岸中央公园防风暴潮数值模拟研究

为了对西海岸中央公园附近及其周围海域的风暴潮进行系统且精准的数值模拟研究,本文利用Delft 3D对研究区域进行了天文潮、风暴潮以及波浪的数值模拟。首先,建立了该海域的天文潮数值模型,研究发现该海域受黄海海流的影响呈现NE向与SW方向往复流状态。接着在天文潮模型的基础上,对研究区域连续22年风暴潮增减水进行了模拟,并结合实测资料对研究区域的多年一遇设计水位进行计算。最后,将相关设计水位应用到波浪模型中,得到该海域设计波要素以描述研究区域附近海域的波浪特征。本文的研究成果可为研究区域的海洋工程设计和风暴潮预报提供理论依据和技术支持。     

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。     

中国内海台风浪传播和演化过程数值模拟

基于波作用量守恒方程建立我国内海台风浪生成与传播的模型。用谱峰周期来界定涌浪,通过对全区域的典型台风浪过程的模拟计算,分析了内海台风浪时、空分布特征和演化过程。研究表明:台风登陆后,从能量扩散速度判断,应经历能量由高频向低频转化的过程(易形成长周期波浪),均可传播到渤海海域。生成长周期波浪后,波能衰减速度显著减慢,长周期波浪可在我国北方海域生存2 d以上。涌浪在台风登陆之后的传播速度很快,为50～60 km/h,涌浪传播速度在我国内海可以达到台风中心运动速度的2倍左右。     

长周期波浪在礁盘陡变地形上的变形研究

随着岛礁工程建设的发展,长周期波浪在岛礁地形上变形研究有非常重要的现实意义。以马尔代夫机场岛近岸礁盘地形为研究背景,通过格林法则、椭圆余弦波等理论方法对波浪浅水变形进行计算,利用断面物理模型试验进行对比分析;开展岛礁地形的整体物理模型试验,研究长周期波浪在岛礁地形上的变形,分析岛礁地形上的波高增大系数。     

粤东南澳海域海床演变分析

南澳海域地处粤、闽、台三省交界处,是"海上丝绸之路"的必经海域,该海域岛礁众多,大陆径流与海洋环流交错汇集,动力环境复杂。通过对该海域近45年中的三个不同年份实测地形数据进行分析,结合实测水文泥沙数据,对其海床演变情况及影响因素进行了分析。结果表明,该海域近45年来总体呈现略微淤积的态势,大部分区域淤积厚度在3m以内,局部区域受地形影响出现大于10m的冲淤现象。在韩榕两江和拓林湾的不断来沙下,加之NE向潮流的输运,该海域将继续保持缓慢淤积态势。     

基于缓坡方程在岛礁地形上波浪破碎的模拟研究

波浪从深海传至近岸岛礁时,一般需要经过落差较大的礁坪边缘,水深急剧变化,导致波浪在传播过程中发生破碎,因此准确模拟波浪的破碎过程以及破碎后的波高大小,对于岛礁海岸工程建设具有重要的意义。缓坡方程是描述近岸波浪传播变形较好的数值模型之一,文章在采用自适应有限元求解缓坡方程所建立的数值计算模型的基础上,引入描述波浪破碎的模型,建立可以描述波浪破碎影响的近岸波浪数值模型。基于二维岛礁地形上的波浪实验,比较分析了4种不同的波浪破碎能量损失因子,给出了适合于岛礁地形条件下波浪传播破碎模拟的模型。     

非对称系泊系统作用下浅水浮式海洋平台运动耦合分析

选择地理位置、区域环境较为关键的岛礁,建立浅水浮式海洋平台,具有重要意义。应用在岛礁浅水区域的浮式海洋平台,由于受地理环境限制,很难设计对称式系泊系统。因此,本文设计2种典型非对称式系泊系统布置方案,基于TMA浅水波浪谱理论,对2种非对称系泊系统作用下浮式平台的水动力响应进行时域数值计算,计算结果与对称式系泊系统作用下结果对比分析,获得了非对称系统状态下平台运动响应特点及系泊张力分布特点。