太湖湖流对波浪的影响机制研究

根据基于动谱平衡方程的SWAN模型和湖流三维模型,分别对太湖波浪和湖流的生消过程进行了动态模拟,并研究了太湖湖流对波浪的影响。结果表明:湖流模型和SWAN波浪模型可以较好地模拟风作用下太湖湖流和波浪的生成和传播过程;太湖流场对波浪场具有一定影响,风速越大,影响越显著,同时也受风向影响;沿岸区波浪受湖流影响更加显著;湖流对波浪的影响基本上呈现湖流波浪同向时,有效波高增大,波速增大,波长增长;反向时有效波高减小,波速减小,波长缩短的特征。     

太湖湖流、波浪、沉积物的三维数值模拟

运用ECOMSED模拟风速为6.5 m/s定常东南风作用下太湖流场及波浪场,对模型的适用性及可靠性进行验证;在此基础上进行波流共同作用下沉积物再悬浮数值模拟,得出沉积物-水界面切应力及水体中悬浮物浓度分布。结果表明:太湖有效波高范围在9~29 cm之间,有效波高的空间分布与风速、风向和水深有很大的关系,同时波浪对切应力会产生很大影响,而切应力的分布决定了悬浮物浓度的分布,风浪及地形要素是导致太湖悬浮物浓度变化的重要因子。模拟结果与现有实验成果较吻合,说明运用该模型模拟太湖沉积物再悬浮的结果可靠。     

太湖波浪特征参数反演计算

为研究声学多普勒流速仪(acoustic doppler velocimetry,ADV)测量的流速与水压数据在湖泊波浪特征参数反演中的适用性,在太湖梅梁湖和湖心区两个区域进行野外观测,利用预处理后的水压和流速数据进行傅里叶变换和转换获得表面波浪谱,取截断频率为0.03~0.5 Hz对表面波浪谱进行反演计算。结果表明,梅梁湾5月和湖心7月使用水压数据反演得到的有效波高分别为0.454 m、0.187 m,有效波周期分别为2.82 s、2.56 s;使用ADV流速数据反演计算得到的有效波高分别为0.451 m、0.181 m,有效波周期分别为2.82 s、2.62 s;与使用压力式方向波潮仪测得的有效波高(0.461 m,0.180 m)和有效波周期(2.77 s,2.60 s)非常接近且变化趋势基本相同,可见ADV的水压和流速数据可用来进行湖泊的波浪的计算。     

黄、渤海近海海浪环境测量与分析

利用近海海浪环境开展大尺度船模试验是一种有效的船舶性能试验技术,了解近海海浪环境特征对该试验的开展具有重要意义。文中对黄、渤海多个海域近海海浪进行实地测量,采用谱分析法得到测量海浪的有义波高、特征周期、波能谱等参数,并将实测波浪谱与大洋谱进行无因次化比较,讨论了实测波浪谱与大洋谱的相似性。分析结果表明特定风向与潮汐条件下近海海浪谱与大洋谱具有相似性。     

改进的相位调制法模拟畸形波:Ⅱ-畸形波特征参数和模拟效率的影响因素探讨

在改进的相位调制法模拟畸形波的理论基础上,探讨了调制方向、调制波浪的数目、组成波数、谱的宽度以及谱峰周期等模拟参数对聚焦处畸形波特征参数和模拟效率的影响。结果发现,调制方向、调制波浪的数目、组成波数和谱的宽度是影响畸形波的特征参数和模拟效率的主要因素,谱峰周期(在模拟范围8s-16s内)的影响可以不计。高频向低频调制优于低频向高频调制。高频波浪对畸形波的形成具有极其重要的作用。在高频向低频调制方式下,组成波数一定时,畸形波波高、波峰高、畸形波波高与有效波高的比以及畸形波波峰高与畸形波波高的比随调制波数的增加而增大;波浪全部调制时,畸形波波高、波峰高和畸形波波高与有效波高的比随组成波数的增加而增大。畸形波波高、波峰高、畸形波波高与有效波高的比、畸形波波峰高与其前一波高和后一波高的比以及畸形波波峰高与畸形波波高的比均随谱宽度的增加而增大。在本文所采用的组成波数范围内(50-100),畸形波的模拟效率随调制波数和谱宽度的增加而提高。通过模拟试验推荐给出了改进的相位调制法模拟畸形波时截断频率、组成波数和调制波数的取值范围。     

太湖波动特征分析

浅水湖泊中，富营养化程度除了依赖于外源输入外，内源释放亦是举足轻重，而底泥中的内源释放主要源于风强迫作用下形成的水面波动和底层湖流产生的剪切作用．并且波浪产生的切应力远大于底层湖流产生的切应力。此外．湖岸边界处的波浪作用够侵蚀岸堤，造成泥沙堆积而由此导致航道淤积．波浪作用引起的对水体中营养盐的水平和垂直输送会造成整个湖体中不同地区的水质差异．这也是太湖蓝藻水华爆发具有季节性和区域性的原因之一。本文基于在太湖北部、中部和南部利用波浪仪所观测的数次波浪数据．分别计算了平均波、有效波和1/10大波的周期、波高和波长及其由波浪产生的切应力，并利用验证后的浅水波浪模式．对太湖中冬、夏季盛行风作用下的易悬浮区域做了计算，发现夏季东南风作用下．西北沿岸带由其水浅和风的吹程较大而易引起的底泥悬浮．而冬季受西北风影响时易悬浮区域位于太湖东南部。     

上海临港工业区芦潮港海域水文泥沙分析

根据芦潮港海域近年水文、泥沙、波浪及地形观测资料,分析了芦潮港海域波浪、潮流及泥沙特征.研究表明,芦潮港附近海域为强潮流、高含沙量区域;芦潮港海域潮流是控制海域含沙量和地形冲淤的主要因素,而波浪作用处于次要位置;芦潮港海域为淤泥质岸滩,岸滩形态主要由潮流动力所塑造,波浪主要对近岸区泥沙作用较明显.通过分析研究含沙量与潮流及波浪的关系,得到芦潮港海域波流共同作用下的水流挟沙力关系式.验证结果表明,关系式计算结果与实测含沙量吻合较好.     

台风作用下伶仃洋波浪场的模拟计算

该文运用SWAN模型对“0814”号台风作用下伶仃洋的波浪场进行了模拟研究.计算得到从台风登陆6小时前开始至登陆6小时后的南海北部海域波浪场,并作为伶仃洋海域波浪的外边界条件.在计算珠江河口伶仃洋局部海域的波浪场时,相比之下伶仃洋海域只是一个局部小区域,故风场采用随时间变化的均匀风场.先不考虑流的影响,水位采用伶仃洋内部代表点南沙站的水位并忽略水位伶仃洋内的变化,模拟计算时全面考虑风输入项、白帽作用、底摩擦作用、破波作用、耗散作用以及三波相互作用和四波相互作用.计算结果表明,在台风登陆过程中,南海北部和伶仃洋波浪场的变化基本依赖台风风场变化,并在台风登陆时波高达到最大,波浪的传播方向与风向基本一致.最后,还考虑了在台风登陆时刻加入流场和水位场,以此分析了流场对波浪场结果的影响.     

杭州湾内台风浪模拟研究

杭州湾自然地理条件特殊、社会经济发达,研究杭州湾内台风浪特征对该地区的防灾减灾具有重要的现实意义.现选用藤田台风模型模拟台风场,采用基于动谱能量平衡方程的SWAN模型模拟台风浪,计算了台风Winnie过程中杭州湾内的波浪情况.通过分析台风过程中不同时刻杭州湾内波高分布图,得到波高的空间分布变化规律;并将波高数据进行回归分析,得到了杭州湾内波高与风速和水深的相关关系.     

异质潮滩波浪衰减特性研究——以长江口崇明东滩为例

为研究不同底质潮滩对波浪衰减的影响,在长江口崇明东滩南北两侧光滩,对潮滩波浪和底质特点展开了现场观测.结果表明:潮滩沉积物组成对波浪衰减有显著影响,淤泥质潮滩对波浪的衰减作用要大于粉砂质潮滩.水平方向上,淤泥质潮滩波能密度、平均波高和有效波高的衰减率分别为0.27 ％/m、0.12％/m、0.12％/m,粉砂质潮滩相应衰减率分别为0.18％/m、0.09％/m、0.08 ％/m,前者衰减率是后者的1.4倍;垂直方向上,淤泥质潮滩波能密度、平均波高和有效波高的衰减率分别为1.95％/cm、0.84％/cm、0.83 ％/cm,粉砂质潮滩相应衰减率分别为0.65％/cm、0.30％/cm、0.30％/cm,前者衰减率为后者的2.9倍.波浪高频部分的衰减率大于低频部分,相对波高值(平均波高/水深)越大,波浪衰减越强.     

定常风作用下太湖波浪场数值模拟

太湖的水环境治理一直是我国水污染防治领域里的重要课题,湖泊的波浪条件影响湖区富营 养化过程,因此掌握太湖波浪条件对治理太湖水环境十分重要。应用ＭＩＫＥ21ＳＷ模型对不同风向、不 同风速条件下太湖波浪场进行数值模拟,并选取不同位置的采样点,根据规范公式计算各采样点在相同 风况下的波浪要素,将规范公式计算的波浪要素和模型计算结果进行比较,结果表明ＭＩＫＥ21ＳＷ模型 可以很好的模拟太湖在定常风作用下波浪的生长和传播,可以将ＳＷ模型应用于湖泊波浪数值模拟。     

浅水风浪谱及其统计特性分析

本文主要根据莆田海堤试验站的实测波浪记录,探讨浅水一元波能谱统计特性和分析方法;由波高、波周期联合分布,导出一元无维量波能周期谱及频率谱的一般公式;最后导出浅水风浪频谱计算式。     

定常风场下的太湖风生流水动力特征研究

太湖的主要流动类型为风生流,本文采用数学模型模拟了四种定常风场作用下的太湖风生流水动力特征,总结了风向对太湖风生流分布的影响。研究结果指出：东南风与西北风作用下太湖主湖区存在西部环流、中部环流和北部环流三个大尺度环流,北风与南风作用下太湖主湖区仅存在西部环流和中部环流两个大尺度环流。东南风和西北风作用下,太湖北部竺山湾东北部、梅梁湾东南部和西北部及贡湖湾东北部存在大尺度环流。东风与南风作用下,竺山湾西部、梅梁湾东南部和中部南北两岸及贡湖湾东部存在大尺度环流。定常东南风作用下,太湖表面流向与风向相同,底层流向与风向相反,流向拐点一般出现在相对水深hc=0.8处。     

间歇气流影响下近海面破碎波浪的湍动能变化特征分析

风浪流联合作用下波浪破碎导致的湍动能变化会对近海面湍流的演化产生显著影响。通过耦合气液固三相模型并模拟波浪破碎情况,进一步探究近海面破碎波浪的湍动能变化规律。研究表明：利用傅里叶变换得出频率在0.7Hz范围内的破碎波可用作研究对象;流场特征等值线图趋势均为由中心强烈向外弱化扩散;有效波高、随机风速与风类型均与湍动能耗散有着紧密联系。     

台风期间长江口南槽近底部沉积动力过程

2017年10月在超强台风"兰恩"发生期间,使用三脚架坐底观测系统在长江口南槽进行了 15个潮周期的大潮-小潮的连续观测,获得高精度的盐度、波浪和近底部沉积动力数据.分析表明:台风期间的浪流联合作用控制着南槽的沉积动力过程,实测最大波高为2.1 m,波浪对提高底床切应力有显著贡献;波浪存在明显的涨落潮变化,涨潮阶段有效...     

太湖风生流及污染物输移扩散数值模拟

建立高精度的太湖三维风生流数值模型和风生流-污染物耦合数值模型,分析了盛行风作用下的太湖风生流特征和风生流驱动下的太湖污染物输移特征。结果表明:稳定后的太湖风生流场,表层流速大于底层流速,表层流向基本上同风向一致,底层流向则与表层大致相反,具有补偿流的特征;风向能显著影响太湖风生流的形态和结构;在垂向扩散作用下,太湖污染物质量浓度沿水深方向上近似均匀分布;在定常风作用下,太湖北部的湖湾区出现多个小尺度闭合环流,不利于污染物的输移扩散,对太湖水环境会产生不利影响。     

太湖沉积物空间分布的动力学机制分析

基于太湖站十年的风速风向资料，根据风向统计频率权重，利用非结构有限元的FVCOM模式，计算了太湖湖流的辐合区及垂直速度的空间分布。结果表明：太湖流场的主要辐合区集中在北部湾区、西部沿岸、东太湖湾区的北部及平台山以南的区域，东部沿岸相对较为分散；该分布与中下层的垂直速度分布基本一致；流场辐合区及下沉区的分布与太湖沉积物分布非常吻合，说明风场驱动下的流场辐合及下沉是决定太湖沉积物空间分布的关键因子之一。本研究有助于了解太湖沉积物对营养盐及水下光场空间分布的影响机理。     

三峡库区典型河段近岸波浪特征研究——以巫山大宁河为例

在三峡库区支流大宁河流域大昌镇河段开展近岸波浪的野外观测,利用高清数码相机和标尺观测了库区水位160 m时风浪、船行波的近岸波高。采用Minitab软件对1 000多组波高实测数据进行参数检验、Weibull分布拟合以及拟合优度检验,分析了近岸波浪的空间、频率特征。结果表明:由风力造成的波浪高度在0～5 cm范围内变动,且分布较均匀;船行波的高度在1～12 cm范围内变动;4组不同库岸的实测有效波高均与Weibull分布拟合较好。近岸船行波的波高集中在6～10 cm,占90%;近岸风浪波高集中在2～4 cm,占85%。该结果对三峡库区消落带的岸坡波浪侵蚀分析提供有效支撑。     

近岛礁波浪传播变形模型试验研究

该文以某典型岛礁地形为研究对象,通过水池模型试验方法对岛礁附近波浪沿程变化、横剖面波高变化和礁坪上波浪变化等近岛礁波浪传播变形特征进行了分析。研究结果表明,波浪从远海传播至岛礁附近,经过礁坪前地形剧烈变化地带时波高增大后迅速减小,并在礁坪边缘与浅水礁坪的衔接段形成破碎带,最后进入浅水礁坪后波高基本由水深控制。     

波浪入射条件对双沙坝海岸演变的影响

双沙坝是在波浪作用主导的沙质海岸地区常见的海床形态,双沙坝海岸演变取决于当地地形和水动力条件。利用Near Co M海岸演变数学模型,模拟同一初始形态的双沙坝海岸在不同入射波高和入射波向角下的演变趋势,分析不同波浪入射条件对双沙坝海岸演变的影响。结果表明,入射波高和入射波向角都对双沙坝海岸的演变趋势有重要影响,合理判断演变趋势需同时考虑这两者的贡献。提出以内外沙坝处的沿岸流速度作为双沙坝海岸演变趋势的判别标准。