基于SWAN模型的海宁市尖山段海塘设计波浪要素研究

为了保障尖山段海塘综合整治提升工程顺利实施,采用三重嵌套的SWAN波浪数学模型,研究整治工程实施前、后的海塘塘前波浪场变化。研究表明:海塘西侧由于高程抬升,水深减少,波高也相应减少,但强浪向依然不变;海塘东侧高程基本不变,波高也无明显变化;工程实施后的消浪效果在11%~17%;将数值模型结果与规范中的莆田公式比较,基于工程实际安全考虑,采用波浪数值模型计算结果作为设计波浪要素,为整治工程实施提供数据支撑。

基于遗传算法的设计波浪要素推算

利用遗传算法对P-Ⅲ型分布曲线进行参数估计,论证了包括均值、离差系数和偏态系数的三参数优化方法优于只求解离差系数和偏态系数的两参数优化方法。对于含历史特大值的不连续数据序列,建议采取加权适线的曲线拟合方法。基于遗传算法M atlab工具箱设计了用于P-Ⅲ型分布参数估计和设计波浪要素推算的程序。

SWAN风浪成长模型在近海设计波浪要素推算中的应用

根据黄、渤海区20 a中最大风速对应的风场过程,利用SWAN模型模拟风浪的成长过程,利用针对模型推算所得的烟台芝罘岛附近海域的系列波浪要素,进行P-III型曲线的拟合分析,得到不同重现期条件下的特征波浪要素。模型计算过程中,只需对美国NCEP和欧洲ECMWF风场后报资料进行简单校正,据此通过SWAN模型推算的特征波浪要素值就可与根据芝罘岛海洋环境监测站现场观测资料推断的波浪要素值基本一致。

南汇东滩促淤工程南区设计波浪要素研究

针对南汇东滩促淤工程所处的位置,选用基于波能平衡方程和波作用守恒方程的近岸风浪谱模型建立波浪传播计算数值模型,对非线性效应影响条件下的波浪要素进行计算研究。研究结果表明,波浪在远距离的传播过程中,受到沿程的风的影响,组成波之间能量交换转移和耗散等非线性效应的影响不可忽略,在南汇东滩海域采用近岸风浪谱数值模型对波浪的传播变形计算较为合适。

钦州港附近海域波浪要素数值模拟研究

依据白龙尾海洋站和涠洲岛海洋站多年分方向年极值风速和波浪资料,通过分析比较后确定钦州湾外海深水处的设计波浪要素。采用波浪折射绕射传播变形的抛物型缓坡方程,综合考虑波浪破碎、底摩阻损耗和风能输入、波浪非线性等因素影响,对钦州港工程海域波浪场进行推算,分别考虑波浪重现期为50 a一遇、25 a一遇和2 a一遇与3种水位(极端高水位、设计高水位、设计低水位)的组合。根据钦州港总体规划方案平面布置,计算了各港区特征点位置的波浪要素,分析了不同方案陆域形成后各港区的波浪变化,为钦州港港口总体规划提供科学依据,为后续规划设计提供相关波浪参数。

钦州湾工程作业区波浪特征数学模型研究

为确保钦州港整体规划的作业条件合理性,针对不同平面布置方案建立数值计算模型开展分析研究,在结合附近测站多年风速和波浪资料的基础上,研究不同平面布置方案下钦州湾内码头作业区的波浪特征分布。分析结果表明:波浪自外海向湾内传播过程中,波高整体呈降低趋势,钦州湾西岸最大有效波高3.0m,东岸最大有效波高4.60m;钦州湾西岸作业区的波高主要受SE向波浪控制,规划方案二增加东岸作业区范围可以使得西岸内侧作业区的最大波高小幅降低约4%;钦州湾东岸作业区波浪环境主要受SW向波浪控制,新增企沙东作业区可以使得东岸作业区的最大波高降低约11%;规划方案二扩大三墩作业区范围可以使得大环作业区内的最大波高降低22%。

东澳岛海域防波堤工程波浪分布特性数学模型研究

为定量论证规划防波堤建设方案对珠海港万山港区东澳岛客货运码头工程的掩护效果,基于SWAN波浪数学模型和中国南海历史台风浪资料的统计分析结果,对近岸波浪的传播变形进行计算。采用Boussinesq方程数学模型分析正常大浪条件下和极端大浪条件下不同防波堤规划方案所产生的港内特征点处波浪要素。结果表明:1)万山列岛对SE向外海波浪具有掩护效应。因此E向外海波浪是影响整个港域波浪条件的控制工况。2)在2 a一遇波浪作用下,防波堤方案1可使北岸各点H_(4%)减小约40%,南岸各点H_(4%)减小约50%,N_(6)点可作业天数由无掩护条件下的29.9 d减小至2.6 d;防波堤方案2由于加强湾口北侧的掩护,因此北岸波高降低超过50%,南岸波高降低达65%,N_(6)点可作业天数进一步降低至0.7 d。3)在50 a一遇波浪作用下,防波堤方案1可使北岸各点H_(13%)减小30%,南岸各点H_(13%)减小40%;防波堤方案2可使北岸各点H_(13%)减小40%,南岸各点H_(13%)减小60%。因此规划方案2对港域的掩护效果优于方案1。

孟加拉湾东海岸筑港波浪条件分析及应用

波浪设计要素的推算是海岸港址选择和防浪工程设计的重要影响因素,孟加拉湾东海岸波浪具有明显的季风期特征,受台风浪影响较大,同时孟加拉湾近岸沿海岸滩较缓,水深浅,破碎带范围较宽,筑港波浪条件复杂。选取东海岸3个不同位置的码头工程,从波浪角度探讨了因地制宜的筑港布置形式,研究成果可为近岸港口、电厂以及岛桥建设提供基础数据及研究新经验,对孟加拉湾近岸工程规划、立项、实施有借鉴意义。

唐山港京唐港区海域的风、波浪统计分析

根据在京唐港区建设过程中从港区附近海洋站收集的历史风速、风向、短期波浪观测资料和对上述资料进行的统计,分析港区附近的风、波浪等动力条件及其分布特征,并根据历史天气图推算不同重现期的设计波浪,分析设计波浪要素的变化情况。

台风环境下海上结构的设计风浪联合概率模型

为了研究作用于海上结构的主要极端作用,以短期测波资料为基础,将对海浪形成发展有重要影响的风速与波高、周期有机结合起来,推导出给定风速条件下的波高、周期联合概率分布模型,对波高、风速相关系数进行参数分析。将给定风速条件下N年最大波高作为滤过复合Poisson过程考虑,推导了其超值累积分布,进而反推台风时相应重现期下的年最大波高众值及相应特征周期,得出了基于台风环境的设计波浪要素。结果表明:推导模型从概率学角度建立了风、浪设计因素的对应关系,简化了传统设计参数的计算。

风浪谱模型在苏北辐射沙洲海域的应用研究

通过分析和比较几种常用的近岸波浪数值模式,选用了基于波能平衡方程和波作用守恒方程的近岸风浪谱模型,建立了苏北辐射沙洲海域的波浪传播计算数值模型,并对苏北辐射沙洲海域的波浪的传播过程进行数值模拟。模型能充分考虑外海波浪在传播的过程中受到风的影响,能够模拟波浪传播过程中的浅水变形、折射、破碎、底摩阻耗散以及由于风能输入、白浪耗散和波波相互作用等引起的能量的输入和转移等多重物理过程。将建立的模型的计算结果与经验公式计算结果进行比较分析,说明波浪在远距离的传播过程中,沿程的底摩阻耗散、风能输入以及波波非线性相互作用等物理现象的影响是不可忽略的,在苏北辐射沙洲海域采用近岸风浪谱数值模型对波浪的传播变形计算较为合适,模型可用于苏北辐射沙洲海域的促淤圈围工程的设计波浪要素的计算。