Transformation of Wave Energy Spectrum in Shallow Water

Combined with irregular wave-maker, the growing process of Wave Energy Spectrum in shallow water can be studied in wind wave channel on different water depth conditions, and its transformation characteristics and rules can be obtained.

Effects of sediment parameters on the low frequency acoustic wave propagation in shallow water

The integral expression for acoustic field due to a point source in shallow waterwhile sediment is either a liquid or a solid is derived. The synthetic full waveforms are simulatedusing real axis integration and FFF method. The effects of the seabed sediment parametersand center frequency of the source on the low frequency acoustic wave propagation in shallowwater are investigated. The conclusion is that the wave groups received in far field are thoseof the mode waves of the source center frequency. The possibility for inversely deducing thecompressional and shear sound speeds of sediment using the least square optimum through themeasured group velocities of a selected mode at different frequencies is discussed.

浅水爆炸冲击波特性及其毁伤效应研究进展

为阐明浅水爆炸条件下冲击波界面效应,分别从自由水面、水底以及自由水面和水底两个界面双重作用条件下归纳了冲击波线性反射和非线性反射理论、实验等研究进展。总结了浅水区混凝土障碍、舰船毁伤方式,分析了由于界面作用以及装药、起爆方式等的差异而导致冲击波在近场的非均匀分布性,采用爆炸能量调控改变在特定方位能量输出,从而提升浅水爆炸毁伤效应的可行性。指出浅水爆炸理论发展仍未完善,浅水爆炸近场能量结构控制、混凝土目标动态响应和毁伤效应,界面反射冲击波与气泡相互作用是重点研究方向。附参考文献129篇。

浅层强反射界面的能量屏蔽作用

当浅层存在强反射界面时,由于该界面的能量屏蔽作用,地震波往往很难透过此界面向下传播,因而无法形成反射。本文采用Zoeppritz方程,针对我国几个典型地区设计不同的模型对浅层强反射界面的能量屏蔽作用进行了理论分析,找出了这几个典型地区得不到地震资料的原因。为此提出了6种解决方法:①尽量避开在降速层很厚的地方激发;②炮井打穿浅层强反射界面;③利用转换横波进行勘探;④采用平面波前法或用大基距组合激发;⑤使用具有方向特性的炸药震源;⑥中、深层出现火成岩及含煤层强反射界面时,在处理中下功夫。

浅层水中爆炸冲击波对混凝土墩斜碰撞作用试验研究

通过含铝炸药JHL-3的实爆试验,得到混凝土墩在单个装药浅层水中爆炸、两个装药浅层水中对称及不对称设置同步起爆爆炸作用下、混凝土墩迎爆面上的冲击波压力响应数据;获得了迎爆面中心反射压力峰值计算模型;分析了两个装药浅层水中爆炸冲击波对混凝土墩绕射及透射作用效应。

近自由水面水平板式防波堤消波特性及消波机理研究

近自由水面刚性水平薄板可作为一种新型的防波堤型式,文章通过应用完全非线性数值波浪水槽技术来探索这种型式防波堤的消波特性和消波机理。研究发现:水平板的浅水效应、透射波浪回流和板后波数分解成一系列高频短波是该种型式防波堤消波的三个重要原因。从工程应用的角度考虑,板的潜深与波高的比值以及板长与波长的比值是决定水平板消波的两个重要参数,合理地调整这两个参数,板式防波堤的透射系数可控制在0.2至0.5之间。由非线性数值模拟结果还可以发现,对于非常接近自由水面的水平板问题而言,会产生不少于3阶的高频短波,这说明用线性理论研究物体近自由水面问题是有局限性的。

海啸波传播的线性和非线性特征及近海陆架效应影响的数值研究

浅水方程被广泛应用于海啸预警报业务及研究,而针对线性浅水方程与非线性浅水方程在不同海区水深地形条件下的适用范围、计算效率问题是海啸研究人员急需了解的。本文应用基于浅水方程的海啸数值预报模型就海啸波在南海、东海传播的线性、非线性特征以及陆架对其传播之影响进行了数值分析研究。海啸波在深水的传播表征为强线性特征,此时线性系统对海啸波幅的模拟计算具有较高的精度和效率,而弱的非线性特征及弱的色散特征对海啸波幅的预报影响甚微,可以忽略不计。海啸波传播至浅水大陆架后受海底坡度变化、海底粗糙度等因素影响,波动的非线性效应迅速传播、积累,与线性浅水方程计算的海啸波相比表现出较大差异,主要表现为:在南海区,水深小于100m时,海啸波首波以后的系列波动非线性特征比较明显,两者波幅差别较大,但首波波幅的区别不大,因此对于该区域在不考虑海啸爬高的情况下,应用线性系统计算得到的海啸波幅也可满足海啸预警报的要求;在东海区由于陆架影响,海啸波非线性特征明显增强,水深小于100m区域,首波及其后系列波波幅均差异较大,故在该区域必须考虑海啸波非线性作用。本文就底摩擦项对海啸波首波波幅的影响进行了数值对比分析,结果表明:底摩擦作用对海啸波首波波幅影响仅作用于小于100m水深。最后,该文通过敏感性试验,初步分析了陆架宽度及陆架边缘深度对海啸波波幅的影响,得出海啸波经陆架传播共振、变形后,海啸波幅的放大或减小与陆架的宽度及陆架边缘水深有关。

浅层地震勘探在采空区勘测中的应用

以冀东三友水泥有限公司技改工程地基采空区岩层塌陷的勘测为基础 ,介绍了应用浅层地震方法探测采空区岩层塌陷所采用的野外工作、资料处理及解释方法技术 ,讨论了高分辨率浅层地震方法的地质解释依据和勘察效果。

盆地面波效应作用下地铁车站动力响应分析

为探究浅埋地下结构在盆地面波效应作用下的地震反应特性,文章以北京某两层两跨箱型框架结构地铁车站为工程背景,利用FLAC有限差分软件,针对盆地面波效应作用与单一地震波作用下地铁车站的动力响应进行了分析对比。分析结果表明,在盆地面波效应作用下地下结构的动力响应有明显的放大作用,且随着地下结构深度的增加,相应部位的放大系数有所减小;在盆地面波效应作用下没有改变原有地下结构抗震薄弱点位置;在盆地面波效应作用下,地震波的地震动特性对地下结构的影响起着非常重要的作用。

核爆条件下浅埋结构荷载理论与试验结果的对比研究

在数据比较完全的中、外各个单位的试验基础上，仔细地对比试验结果与目前确定土中浅埋结构的两种荷载理论计算结果，以确定那个理论与试验实际比较符合，并确定在不太符合的情况下，如何修正。

考虑波浪荷载浅水效应的FPSO水深吃水比临界值

浅水油田作业的软刚臂单点系泊FPSO受到浅水效应的影响,其所受二阶波浪力及单点系泊力将剧烈增加,因此需要对其进行深入研究。针对一艘30万吨级软刚臂单点系泊FPSO,基于多体动力学方法,建立FPSO-系泊腿-软刚臂的耦合模型,分别采用Newman近似法和Pinkster近似法,在时域内计算了不同水深吃水比下的单点系泊力。结果表明,水深吃水比超过一定值时,Pinkster近似法计算得到的系泊力将小于Newman近似法的系泊力;以系泊力相等时的水深吃水比作为FPSO需考虑浅水效应的临界比值,随着FPSO吃水的增加,FPSO需考虑浅水效应的临界水深吃水比呈线性减小的规律。

MCC-FS内孤立波模型算法及速度场研究

针对浅水模式下的两层流体间大幅内孤立波问题,本文给出了MCC-FS模型的速度场结果,并使用物理实验结果进行验证。采用考虑自由面效应的MCC-FS模型开展了研究,并针对MCC-FS模型,提出了一种稳定、高效的算法。使用中心差分法对一阶和二阶导数进行空间离散,使用牛顿迭代法对MCC-FS模型4个方程进行直接求解。研究表明:通过该算法可同时求得内波波形、自由表面波波形以及上、下层平均速度。

一类低速船舶兴波阻力的数值研究

本文根据下潜源思想改进的Hess-Smith方法和有限水深慢船理论,编制了相应的船体势流和兴波阻力的计算程序.通过对球鼻首进行特殊处理,将该程序运用于一类低速船舶——某散货船母型及两种改型的波阻研究.结果表明本方法可很好地区分仅球鼻首有微小差别的母型及其改型的兴波性能,该类船舶在同一水深下的波阻变化规律与无限水深一致.最后选出一种较优船型进行了进一步研究,探讨了浅水效应.

不同结构离岸式潜堤消浪效果试验研究

在某保滩促淤工程中,应用了离岸式潜堤技术。为了验证其不同结构形式的消浪效果,通过物理模型试验,对斜坡堤、大圆筒以及板桩直立堤的3种潜堤断面,在3种不同水位、波高作用下的消波效果作观测比较,并对其结果进行分析研究,旨在为工程设计和建设提供科学依据。

受陆岸影响浅水区台风风浪的计算方案

在我国港口工程技术规范的波浪成长理论基础上，考虑到台风波浪的基本特点、等效水深的概念、浅水区波浪的折射、不规则波的能量分布特性、受陆岸和岛屿影响角度范围内的有效能量风区长度等因素，提出了受陆岸、岛屿影响浅水区（包括海湾区）台风风浪的计算方案。本方案只需台风中心位置、中心气压和计算点于各方位的风区长度（受陆岸影响部分）等资料，便可快速地得到计算点的波浪要素。经实测资料验证，效果良好。

有盖中弱风化岩体的弹性波有效激励与信号检测

浅层地震勘探在工程领域广泛应用,但在岩溶地域,由于覆盖层与中—弱风化岩石层之间存在明显的波阻抗分解面,入射波的大部分能量被约束在覆盖层中,从而难以在基岩中形成有效激励的弹性波,以至难以准确探测基岩体内的溶洞、断层等异常的响应。以两层简化模型模拟该类地层结构,通过波动方程的解析计算,发现基岩表面的能量透射规律,从理论上说明在浅层乃至超浅层地震勘探中,选择小偏移距和临界角附近横波SV测量的可能性,通过各种因素的综合考虑,力争获得目的体的最大响应信号。

滩浅海地区地震勘探存在问题及解决方法

滩浅海地区特殊的地表条件使地震勘探方法变得复杂。其陆地和海洋两种不同特点的地震勘探方法同时存在、混合使用,造成了观测方式的变化、地震资料的差异以及浅海特有的检波器位置移动和海底鸣震等干扰。针对这些问题进行了采集和处理方法研究,形成了一套有针对性的技术方法。试验和应用效果较好。

BP神经网络在浅水湖泊风浪波高预测中的应用

风浪是影响浅水湖泊水环境与水生态的重要动力因子,波高是量化风浪强度的重要指标,准确预测风浪波高对浅水湖泊治理具有重要意义。基于太湖实测数据,建立了考虑风速、吹程、水深、风历时等因素影响的波高BP神经网络模型,分析了不同因素对模型预测能力的影响。结果表明,SMB方法在预测浅水湖泊风浪波高时适配性受限,吹程和风速较小时会高估风浪实际波高。BP神经网络模型在考虑风速、吹程与水深影响后,预测与实测波高相关系数可达0.86,当进一步考虑风历时影响后,相关系数最高为0.90。吹程与波高的相关性大于水深与波高的相关性,风浪对气流的最佳迟滞时间为20~30 min。研究论证了BP神经网络在浅水湖泊风浪波高预测方面的适用性。

基于改进的FAST模型的千将坪滑坡涌浪研究

千将坪滑坡是三峡库区支流浅水区滑坡产生涌浪的典型案例,但对大范围、长距离的水动力过程和涌浪灾害分析研究成果较少。基于浅水区滑坡涌浪物理实验的推导公式,更新了FAST涌浪计算系统,构建了相应的涌浪源数值模型,在已有的滑坡涌浪灾害快速评价系统程序中新构建了浅水区滑坡涌浪源数值模型,开展了千将坪滑坡涌浪研究。数值计算区域为18.6 km×11.8 km,包括千将坪滑坡附近的长江干流及支流。计算结果显示,千将坪滑坡产生的最大浪高为38.8 m,最大爬高为36.7 m。最大涌浪空间分布显示大于1 m涌浪的河道长约10.5 km,大于2m涌浪的河道长约9.3 km,大于3 m涌浪的河道长约8 km。大于1 m的波浪影响范围主要集中在青干河和锣鼓洞河,涌浪在河道中传播受地形影响而有快速衰减或放大效应。与多源数据对比表明,涌浪爬高数值相差为±2 m,相关性系数达0.97。建立的涌浪数值模型具有消耗计算资源少、计算速度快、计算结果精度较好等优点。基于水波动力学的浅水区滑坡涌浪源模型将可用于水库区支流或干流浅水区滑坡产生的涌浪问题研究,为大范围长距离滑坡涌浪灾害预测预警提供重要技术支撑。

基于质量源法的全垫升气垫船兴波模拟研究

针对全垫升气垫船兴波问题,本文通过简化气室,采用质量源法模拟风机供气,在计算流体力学软件平台上实现了气垫兴波模拟计算。模拟中质量源法能够形成稳定的气垫,兴波波形合理,对内水面波形积分得到兴波阻力,能够准确给出速度变化过程中2次阻力峰值,与相关实验和文献结果比较,吻合良好。此外运用该方法研究了浅水中气垫船的兴波阻力变化情况,其第2个阻力峰的位置位于临界速度处。研究表明:该方法简单稳定,是气垫船兴波及阻力计算的有效手段。