浙江苍南近岸海域实测波浪特征分析

利用浙江苍南近岸海域一年实测波浪资料,统计分析了波参数特征,采用最小二乘法拟合分析了波参数之间的相关关系,研究波浪平均持续时间和波高的关系,对波浪能进行估算,并分析了台风“利奇马”期间典型台风浪特征。结果表明：研究海域以谱峰周期5～9 s的轻浪为主,年平均有效波高为1.25 m,年最大波高为10.80 m,常浪向为E,强浪向为ENE。特征波高之间具有显著的线性关系,符合典型的瑞利分布。有效波高2.7 m以下的非台风、非寒潮期和4.1 m以上的台风期,波浪平均持续时间随波高的增大呈指数衰减,且有效波高在4.1 m以上的台风期的波浪衰减速率高于有效波高在2.7 m以下的非台风、非寒潮期。台风“利奇马”影响期间,最大波高、谱峰周期、谱峰密度呈现基本同步的先增大后减小的过程,最大谱峰密度为55.10 m²/Hz;台风影响前、后的波浪谱型均呈双峰谱,台风影响最显著期间的波浪谱型呈单峰谱。     

潮汐河口桥墩群对波浪传播影响的数值研究

为研究河口桥墩群的消波作用,以李村河口段胶州湾快速路桥墩群为例,建立了基于波作用守恒方程的二维波浪模型,精细模拟了100年一遇高潮耦合100年一遇波高情况下,波浪通过河口桥墩群后波浪变化及波高分布,并利用物理模型试验结果对其进行了验证,二者吻合较好。数值模拟结果显示:桥墩群对河口波浪具有明显的消减作用,其透射系数随桥墩挤压面积比的增大呈线性减小趋势。     

响水近岸海域波浪特性研究

基于响水波浪站累计一整年的现场观测资料,分析了波高和波周期的年内变化特性,研究了波浪的统计特性和波谱特性,并总结归纳了该海域各特征波要素之间以及各波谱参数之间的转换关系。结果显示:响水海域全年有效波高的变化幅度在0.10~2.80 m之间,年平均值为0.56 m;最大波高的变化幅度在0.15~5.58 m之间,年平均值为0.93 m;平均波周期的变化范围为1.91~9.02 s,年平均值为3.90 s。夏季大波高发生频率明显要小于冬、春季节,波浪季节性变化较为显著。就波高和波周期分布而言,通过拟合得出的Weibull分布较为适合本海域实测波高分布和波周期分布。波谱特性方面,本海域双峰谱占到总数的62.5%,且低频谱峰值普遍高于高频谱峰值,其中低频谱峰出现在0.04 Hz左右,高频谱峰则出现在0.15~0.20 Hz之间,分别为本海域涌浪和风浪所集中的频率区间。采用回归分析方法进一步分析了各特征波要素之间以及各波谱参数之间的关系,发现多数波参数之间存在显著的相关性,但受波浪浅水变形影响,各参数之间的比值与理论深水关系有所区别。本文的研究成果可为沿海建筑物的设计以及防灾减灾提供参考和依据。     

杭州湾中部实测波浪特性分析

利用杭州湾中部一年实测波浪资料,分析该地区的波参数统计变化特性,采用最小二乘法拟合得出相关参数之间的关系式,并统计分析了频谱特性。结果表明:杭州湾中部以小浪和轻浪为主,在各月分布较为均匀,年平均周期为2.97 s;最大一次波浪过程为冷空气影响所致,影响强度大于台风莫拉克;常浪向分布在东北至东南向,其中又以小浪出现较多,对应的波周期以2~4 s为主;强浪向主要分布在西北和东北方向,对应的波周期主要分布在3~5 s;多数特征波参数之间相关关系较好;由谱分析得知风浪占多数,且以单峰为主。研究结果可为相关工程和理论研究提供基础资料。     

杭州湾北部实测波浪特征

为了解杭州湾北部波浪特性,利用杭州湾北部一年实测波浪资料,统计分析该地区的波参数变化特征,运用回归分析获得波参数之间的相关关系,并用谱参数及波谱形态分析了实测波浪频谱的变化特性。结果表明,与杭州湾南部海域波浪特性明显不同之处是热带气旋对本观测水域波浪的影响强度大于冬季季风的影响强度,较大波浪主要由热带气旋引起,并且路径相似的热带气旋在杭州湾南、北部测点引起的最大波浪其参数较为接近。研究水域常浪向分布在东东北至东南向,强浪向主要分布在东东北方向。研究成果可为河口海湾相关工程的设计建造和沿海防灾减灾提供重要参考。     

山东半岛海岸地貌与波浪、潮汐特征的关系

本文通过山东半岛海岸地貌类型与沿岸波浪、潮汐发生学关系的对比分析,引入浪潮作用指数 K,K=2.5×(H/R),H 为平均波高,R 为平均潮差.K>1时,海岸地貌演变的动力以波浪作用为主,海岸极少发育潮汐叉道和落潮三角洲,但连岛坝发育较好;K<1时,海岸地貌演变的水动力以潮汐作用为主,落潮三角洲、潮汐叉道较发育;K 值接近于1时,发育潟湖等过渡海岸地貌类型.     

辐射应力在黄河三角洲近岸波浪和潮汐风暴潮相互作用中的影响

基于考虑辐射应力机制的近岸高分辨率的波浪和潮汐风暴潮相互作用耦合数值模式 ,研究了辐射应力在黄河三角洲胜利油田近岸海域波浪和潮汐风暴潮相互作用过程中对水位的影响 ,并与两个中等强度天气过程引发的实测水位过程进行比较。结果表明 ,考虑辐射应力机制的波浪和潮汐风暴潮相互作用耦合模式模拟的结果与实测更接近 ,特别在极值增水位处吻合很好。对本研究的中等强度天气过程 ,辐射应力可增水 40cm ,在黄河三角洲近岸区有 2 0cm以上最大增水区域 ,这在工程上非常重要。可以预见 ,对引发黄河三角洲沿岸强增水的台风及强寒潮过程 ,辐射应力对增水的影响会更明显。本研究结果表明 ,在实际工程应用中 ,应采用波浪和潮汐风暴潮相互作用耦合数值模式。     

基于实测数据的台湾海峡中部波浪特征分析 *

利用台湾海峡中部2号大浮标2017年全年的实测波浪资料, 对海浪的基本波要素及其与风的相关性、波谱特性进行统计分析, 得出了重要特征波参数之间的回归关系和适合台湾海峡中部的海浪谱形式。研究结果显示: 1) 台湾海峡中部的常浪向是NE向, 强浪向是NNE向, 月均有效波高的变化范围为0.87~2.98m, 7月波高最小, 12月波高最大, 波周期与波高有着相似的月际变化趋势; 2) 主要波浪类型是以风浪为主的混合浪, 谱型上以单峰为主, 波高与风速整体上呈正相关关系, 大浪主要由台风和强劲的东北季风引起; 3) 波浪的平均周期与大部分特征波周期之间具有良好的线性相关性, NNE、NE方向的波浪有效波高和有效波周期线性相关性较强; 4) 相比于Jonswap谱, 规范谱一是更符合本区域的海浪谱模式, 给出了基于有效波高和谱峰周期拟合的规范谱一形式。这些研究成果可为海洋工程设计和波浪数值模拟提供参考。     

海滩前滨滩坎地形动力过程分析

根据2006年8月在粤东后汪湾海滩收集的滩坎、波浪及地下水位资料,分析了在波浪、潮汐、水下地形等多种影响因子作用下的滩坎地形动力过程．结果表明,显著波陡大则滩坎高度大,反之滩坎高度小;涨潮时滩坎向岸移动,落潮时向海移动;滩坎高度与显著波陡、潮位非线性关系为：Zs=0．5283S s^0.0467（gH）^0.0134;水下沙脊-细沟地形是滩坎演变重要影响因素;台风期间滩坎受侵蚀,台风后堆积;卷破波是滩坎形成的直接驱动力．     

海岸波浪多次破碎波能耗散模型

在坡度很缓(接近或小于1∶100)的海岸,波浪在向海岸传播的过程中,可能经历多次破碎,而在两次波浪破碎之间将伴随着波浪恢复(波浪恢复到不破碎状态)。在现有海岸波高计算模型中,波浪破碎是通过波能耗散来模拟的,但所采用的波能耗散模型都不能自动考虑波浪出现多次破碎的过程,特别精确模拟这一过程中出现的波浪恢复。本文提出了解决这一问题的新的波能耗散模型,模型的建立是通过在Dally模型中重新建立稳定波能、饱和波高水深比和波能耗散系数,并引入了波浪恢复的判断条件实现的。该模型的波能耗散在波浪恢复区的值很小故能描述波浪恢复区的波浪运动。与实验结果的对比表明,新模型可以适合缓坡情况波浪多次破碎的波高模拟,而且对不同坡度的平坡和沙坝海岸(1∶100～1∶10)的破碎波模拟都可以给出与实验结果符合的结果,并且可以自动识别多次波浪破碎的存在和波浪恢复的发生。     

Analysis of energy characteristics in the process of freak wave generation

The energy characteristics in the evolution of the wave train are investigated to understand the inherent cause of the freak wave generation. The Morlet wavelet spectrum method is employed to analyze the numerical, laboratory and field evolution data of this generation process. Their energy distributions and variations are discussed with consideration of corresponding surface elevations. Through comparing the energy characteristics of three cases, it is shown that the freak wave generation depends not only on the continuous transfer of wave train energy to a certain region where finally the maximum energy occurs, but also on the distinct shift of the converged energy to high-frequency components in a very short time. And the typical energy characteristics of freak waves are also given.     

浙江东矶列岛海域实测波要素及典型台风浪特征分析

利用东矶列岛海域一年实测波浪资料,统计分析波要素特征,以台风“利奇马”为例,分析台风浪演变过程。结果表明：研究海域年平均有效波高0.88 m,年平均周期4.3 s,年最大波高8.67 m出现在夏季台风“利奇马”影响时。研究海域以轻浪为主,其次是小浪和中浪;常浪向为ESE,次常浪向为E和SE;强浪向为SSE,次强浪向为SE。波浪平均持续时间和波高之间符合指数衰减关系。台风“利奇马”影响期间,最大谱峰56.20 m²/Hz,台风浪谱型以双峰谱为主,台风浪类型经历了涌浪—混合浪—风浪—混合浪—涌浪这一演变过程。     

Calibration and modification of energy dissipation models for irregular wave breaking

This study is undertaken to recalibrate eight existing energy dissipation models and find out the suitable models, which can be used to compute H_rms for a wide range of experimental conditions. The examination shows that the coefficients in the existing models are not the optimal values for a wide range of experimental conditions. Using the new calibrated coefficients, all existing models can be used for computing H_rms and the model of Battjes, J.A., Stive, M.J.F. [1985. Calibration and verification of a dissipation model for random breaking waves. Journal of Geophysical Research 90 (C5), 9159–9167] gives the best predictions. The existing models are also modified by changing the breaker height formulas in the dissipation models. The accuracy of most existing models is improved significantly by using the suitable breaker height formula.     

Improved representation of breaking wave energy dissipation in parametric wave transformation models

An improved formulation to describe breaking wave energy dissipation is presented and incorporated into a previous parametric cross-shore wave transformation model [Baldock, T.E., Holmes, P., Bunker, S., Van Weert, P., 1998. Cross-shore hydrodynamics within an unsaturated surf zone. Coastal Engineering 34, 173–196]. The new formulation accounts for a term in the bore dissipation equation neglected in some previous modelling, but which is shown to be important in the inner surf zone. The only free model parameter remains the choice of γ, the ratio of wave height to water depth at initial breaking, and a well-established standard parameter is used for all model runs. The proposed model is compared to three sets of experimental data and a previous version of the model which was extensively calibrated against field and laboratory data. The model is also compared to the widely used model presented by Thornton and Guza (1983) [Thornton, E.B., Guza, R.T., 1983. Transformation of wave height distribution. Journal of Geophysical Research 88 (No.C10), 5925–5938].     

利用波浪谱理论计算我国近岸波浪能方法研究

简述了当前被较多应用于我国近岸波浪能计算的简化公式会带来较大计算误差的事实,指出了这是因不合理假设和化简造成的结果。在此基础上,提出了利用波浪谱计算我国近岸波浪能的计算思路,同时利用波浪谱参量与实测数据比对,间接证明了该思路的合理性。     

An interpretation of wave refraction and its influence on foreshore sediment distribution

To analyze the grain size and depositional environment of the foreshore sediments, a study was undertaken on wave refraction along the wide sandy beaches of central Tamil Nadu coast. The nearshore waves approach the coast at 45° during the northeast(NE) monsoon, at 135° during the southwest(SW) monsoon and at 90° during the non-monsoon or fair-weather period with a predominant wave period of 8 and 10 s. A computer based wave refraction pattern is constructed to evaluate the trajectories of shoreward propagating waves along the coast in different seasons. The convergent wave rays during NE monsoon, leads to high energy wave condition which conveys a continuous erosion at foreshore region while divergent and inept condition of rays during the SW and non-monsoon, leads to moderate and less energy waves that clearly demarcates the rebuilt beach sediments through littoral sediment transport. The role of wave refraction in foreshore deposits was understood by grain size and depositional environment analysis. The presence of fine grains with the mixed population, during the NE monsoon reveals that the high energy wave condition and sediments were derived from beach and river environment. Conversely, the presence of medium grains with uniform population, during SW and non-monsoon attested less turbulence and sediments were derived from prolong propagation of onshore-offshore wave process.These upshots are apparently correlated with the in situ beach condition. On the whole, from this study it is understood that beaches underwent erosion during the NE monsoon and restored its original condition during the SW and non-monsoon seasons that exposed the stability of the beach and nearshore condition.     

应用SWAN模型分析航道对波浪传播的影响

应用SWAN模型,采用多向不规则波计算了秦皇岛港航道改造工程前后4个具有代表性波向的波浪场,分析了航道对工程区4个不同方向波浪传播的影响并得到了航道沿程的波高分布.改造后的秦皇岛港航道呈折线型,长为24.4 km,相应的计算区域较大,使Boussinesq模型因网格过多而难以进行计算,而缓坡方程模型在处理多向不规则波时计算过于繁琐,SWAN模型在大区域、多向不规则波情况下能够较好地解决计算问题.运用该模型计算的结果表明,秦皇岛港航道改造工程后距航道较近区域的波态发生明显的变化,但工程海区的波浪整体传播规律没有发生大的改变.     

聚焦波作用下透水潜堤消波特性数值模拟研究

基于非静压数值计算模型,本文系统研究了聚焦波作用下透水潜堤的消波特性,通过设置合理的计算工况,详细分析了波高、堤顶水深、谱峰周期、孔隙率以及堤顶宽度5种因素对透水潜堤消波特性的影响。与此同时,本文将透水潜堤的计算结果同不透水潜堤的计算结果进行了对比分析。计算结果表明：透水潜堤对聚焦波的消减作用要强于不透水潜堤,从而说明,透水潜堤能更有效地降低畸形波对海岸基础设施的影响;波高和堤顶水深是影响潜堤消波特性的重要因素,随入射波高增加、堤顶水深减小,透水潜堤对波浪的消减作用逐渐增强。透水潜堤对长周期波浪的消波效果较差。在本文考虑的孔隙率范围内,孔隙率越大,透水潜堤消波效果越好;当孔隙率为0.4,堤顶宽度为0.612 5 m时,透水潜堤可消减54%的入射波能,比不透水潜堤对入射波能的消减增加36.1%。本文研究结果可为进一步认识透水潜堤的消波特性和海岸防护工程设计提供相应的参考。