东中国海波浪分布特征研究*

以美国国家环境预报中心(NCEP)再分析气象资料作为驱动风场条件,运用第三代海浪模式WAM的第四版本(WAMC4)在西北太平洋海域建立二级嵌套波浪模型,利用连云港、冷家沙现场观测波浪资料对模型进行了验证,检验了该模型在东中国海波浪研究中的适用性.针对东中国海进行了连续60年(1950-2009)的波浪后报模拟,在此基础上开展了东中国海波浪时空分布特征研究.结果表明:四季的平均有效波高等值线与岸线形状基本保持一致,且由南向北逐渐递减;有效波高分布的季节差异显著,冬季浪高最大,其次为秋季,春季、夏季最小.通过对比分析平均波浪要素和5％累积频率波浪要素的定量关系发现,在渤海范围内,5％累积频率有效波高与平均有效波高之比约为2.75,黄海与东海大部该比值则分别约为2.50和2.35,而5％累积频率平均周期与平均周期的比值在整个东中国海范围内约为1.45.     

江苏近岸海域波浪的分布特征

利用2009年1—6月的实测波浪资料,研究位于江苏北部辐射沙洲南部沿海测站的波浪特征。通过统计计算和研究分析,获得其波高特征值,并探讨各特征波高与平均波高(有效波高)之间的关系;筛选出25组有效波高出现极值时刻的波面资料,运用概率统计的方法计算了波高、周期及两者之间的联合概率密度分布,并与其对应的理论公式结果进行对比。结果表明:Gluhovski分布较适用于本地区的波高分布规律;当谱宽度较小时,Longuet-Higgins理论周期分布与实测分布比较符合;实测波高与周期联合概率分布对于大波高小周期的情况与各理论分布均吻合较好。     

Ashdod港风浪特性研究

利用欧洲中期天气预报中心ECMWF近38 a(1979~2016年)逐6 h的ERA-Interim全球再分析资料与该港区3 a实测数据同化后的有效波高、平均周期、平均波向和海表10 m风场资料,对Ashdod港工程区风、浪特征进行了统计分析,得出该海区常浪向和常风向均为WNW向,强浪向为WNW,强风向为ESE向,进而分析了有效波高和周期的联合分布,得出有效波高1 m,周期5 s的波浪出现概率最大。通过有效波高和风速、平均波向和风向数据的相关性分析,结果表明:冬季风浪为主导,春、夏、秋三季均是涌浪为主导。不同方向不同重现期的波要素统计分析,可为Ashdod港口建设提供科学依据,研究方法也可为类似工程借鉴。     

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。     

马迹山海域风和波浪特征分析

针对马迹山海域风和波浪特征,利用连续一整年的风和波浪资料进行数学统计相关分析,得到马迹山海域风和波浪要素分布特征。结果表明,马迹山海域波浪类型为以风浪为主的混合浪;观测期间最大波高为4.59 m,平均波高在0.20～0.42 m;最大波周期为9.50 s,平均波周期在2.66～3.01 s;马迹山海域全年常风向为NNW向,春、夏季常风向分别为S、SSW向,秋、冬季常风向均为NNW向,马迹山海域全年强风向为NNW向;春、夏季波高与风速的相关性一般,秋、冬季两者的线性关系明显。     

NACA 0012摆动水翼水动力特性的二维数值模拟

[目的]为了研究水翼的水动力性能对波浪滑翔机设计的影响,[方法]针对波浪滑翔机运动时水翼的摆动特点,基于STAR-CCM+软件的流体与固体相互作用(DFBI)模块,采用SST k-ω湍流模型,模拟出滑翔机水翼在一个周期内主动升沉运动下的被动摆动过程,研究限位角、波高、波浪频率等因素对NACA 0012型水翼的推力系数的影响。[结果]仿真结果表明,被动旋转方法可以有效模拟水翼摆动过程,且被动旋转方法所得平均推力系数与主动旋转的相比小30%左右;滑翔机水翼最大限位角在20°附近时,水翼的水动力性能较优;平均推力系数在一定范围内随波高、波浪频率的增加而增大。[结论]这一结果可为研究波浪滑翔机的推进性能以及在不同海况条件下的水动力性能提供参考。     

江苏辐射沙洲北部海域风浪关系分析

根据江苏辐射沙洲北部海域(响水沿海)8个月的实测风与浪的资料统计分析了该区域的风浪关系。首先,统计了该海域的风速分布以及波向分布,然后采用新的风浪判别方法挑选出其中的风浪数据,通过最小二乘法拟合了有效波高、有效波周期和风速的曲线关系。结果表明各个方向的风速分布基本均匀,但波高分布差异较大,能起破坏性作用的波浪主要来自NW、NNW、N、NNE方向。拟合得到的关系式与实测分布符合较好,其中有效波高与有效波周期的关系式计算的结果与实测的平均相对误差较小,可用于该海域的波浪预报及作为附近工程建设的参考。     

不规则波在斜坡地形破碎区波高分布的数值试验研究

在近岸浅水波浪分布的研究中,格鲁霍夫斯基给出适用于深水波至破碎波的整个浅水域(相对水深η>2)的波高经验分布公式,但该式在波浪发生破碎后的适用性研究欠缺。基于FLOW-3D软件对深水不规则波传播到斜坡地形上波浪发生破碎进行模拟,验证波高沿程分布与试验值的一致性,并模拟在130斜坡地形条件下波浪从有限水深传播到近岸破碎区的沿程波高分布变化。结果表明,在该坡度相对水深η<2.75情况下,格鲁霍夫斯基经验分布公式出现较大误差,不再适用;破碎区各累积率波高与平均波高的比值随相对水深变小呈递减趋势,经验公式值与之相比,总体上呈现出大波偏大、小波偏小的情况。     

台风马鞍对东中国海波浪的影响研究

利用第三代海浪模式WAVEWATCH III驱动合成风场,模拟西北太平洋台风马鞍作用期间东中国海的波浪,从而研究台风马鞍对东中国海波浪的影响。研究结果表明,台风马鞍作用期间东中国海的中部和南部海域的混合浪以涌浪为主,涌浪波向主要为东向。台风对东中国海的东南部海域影响最强,在该海域形成5~8 m大涌浪,最远影响到黄海中部海域,同时在我国东南沿海海域形成小波高长周期涌浪。     

中外航道设计中波浪富裕水深确定方法对比

通过对比国内外航道设计规范中波浪富裕水深的确定方法,系统分析影响波浪富裕水深的主要因素,结合全球波浪要素的分布情况讨论各国方法的适用范围,并通过实例计算对波浪要素的影响进行对比分析。结果表明,各国规范大多以波高、船浪夹角、波周期为自变量来确定波浪富裕水深,波浪富裕水深与波高成正比,最不利船浪夹角通常是90°或45°左右,波浪富裕水深通常会随波浪周期的增大而增大,当船舶固有周期接近遭遇波浪周期时有极大值。     

风成波浪与堤岸相互作用的综述

洪水期湖区风成波浪对堤岸有巨大的破坏作用，湖区风成波浪与堤岸的相互作用机理的研究对于修建一个能抵御洪水和风浪共同作用的堤岸具有现实意义。本文主要对国内外学者关于风浪产生机理、风浪与堤岸相互作用引起的增减水、波浪爬高及越浪等进行了归纳和总结。     

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。     

舰艇在海浪作用下的扰动仿真分析

实际海洋环境中舰艇受到多种因素的作用,对舰艇的操纵控制、船舶运动等方面产生了影响.本文基于非规则长峰波的数值仿真,提出舰艇在波浪影响下干扰力的计算方法.从频谱分析角度出发分析舰艇干扰力的主要影响因素,为仿真舰艇在海洋环境下运动提供思路.     

斜向和多向不规则波作用于直墙堤上的波浪荷载

基于三维波浪物理模型实验研究的结果,参照国内外已有的研究成果,探讨了波浪斜向性和多向性对不规则波作用于直墙堤上波浪荷载的影响,表明波浪是否在堤前破碎其影响波浪荷载的规律是不同的.建议了斜向和多向不规则波作用于直墙堤上波浪荷栽的实用计算方法.     

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。     

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。     

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。     

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。