台风期间北部湾近岸观测海浪特征研究

极端天气下北部湾近岸海域海浪特性的精细研究有利于沿岸防灾减灾和工程建设。台风“马鞍”和台风“奥鹿”为2022年8~10月影响北部湾的两个具有典型路径的台风,其在北部湾近岸引起的海浪特征具有代表性。通过分析北部湾近岸海域观测数据发现,不同路径、不同距离的台风对北部湾近岸波浪场的影响在持续时间、波浪参数以及海浪谱变化上均呈现出不同的特征。距离较近的西北路径型台风“马鞍”经过测站时,强风浪的作用使得海浪谱在短时间内形成尖锐的单峰谱,台风过境11 h后,测站方向谱受外海涌浪影响出现双峰;在北部湾以南距离较远的西向路径型台风“奥鹿”引起的风速、波高增大幅度均弱于“马鞍”,但影响时间更久,其方向谱的双峰特征表明涌浪的影响更为显著。尽管台风“马鞍”、“奥鹿”过境前后北部湾内海浪变化剧烈、性质各异,但其均为宽谱且与标准化一维谱具有很强相似性;与平均频率相比,以谱峰频率进行标准化得到的无因次一维谱形状更为收敛一致,且均可用TMA谱来表示。

陆海交界区与运动目标复合散射的矩量法研究

为了满足陆海交界区域上方雷达目标检测、识别和分类等的需要,对陆海交界区域表面与上方运动目标复合散射特性进行了研究。采用Monte Carlo方法结合皮尔森-莫斯科维茨(pierson-moskowitz,PM)海谱、Texel-Marsen-Arlose(TMA)海谱与指数功率谱分别生成深水海域海面、有限深海域海面和海岸地貌表面,参照国际无线电咨询委员会推荐的介质反射系数图表模拟海水与海岸的介电常数,运用矩量法计算了陆海交界区域表面与其上方运动圆形截面柱的复合散射系数,得出了复合散射系数的角分布曲线,分析了圆形截面柱分别在深水海域海面、有限深海域海面与海岸地貌表面横向平移、纵向平移对复合散射系数的影响,同时还分析了圆形截面柱分别移动至海岸地貌表面、有限深海域海面、深水海域海面对复合散射系数的影响。数值计算结果表明,复合散射系数随散射角振荡的变化,圆形截面柱在海岸地貌表面与深水海域海面上方的纵向平移对复合散射系数影响较为显著,而圆形截面柱在有限深海域海面上方的移动对复合散射系数的影响比较复杂,且当圆形截面柱沿陆海交界区域表面移动时,复合散射系数会受到较大的影响。

近岸较大区域波浪数值模型的比较

将适用于近岸较大区域波浪传播变形的三种模型,即基于抛物型缓坡方程的不规则波模型、引入浅水波浪谱TMA谱的SWAN(simulating waves nearshore)模型以及采用默认JONSWAP谱的SWAN模型应用于特拉华大学(University of Delaware)圆形浅滩实验进行比较。结果显示,抛物型缓坡方程和SWAN的模拟结果与实验所测数据符合都比较好;SWAN在非线性作用较强的浅滩中心及靠后部效果更佳,而抛物型缓坡方程由于没有考虑非线性作用,模拟得到的最大波高较实测值偏高,且波高变化较为剧烈。

浮式风机浅海区域系泊系统定位特性研究

由于水深较浅,水下地形和环境复杂,浅水海域浮式风机系泊系统的设计具有较大难度。以X1 Wind公司设计的X30浮式风机结构为母型,针对悬链线式、半张紧式和张紧式系泊方式,设计了8套不同的系泊方案,开展浅海区域浮式风机多点式系泊系统特性研究。通过水池模型试验修正数值模型,通过计算获得各系泊方案的定位特性,为浅海区域浮式风机系泊系统设计提供参考。