近岛礁环境条件下波浪双峰频谱演化规律研究
发布时间：2021-08-23 19:47
各型近岛礁浮式平台是南海海洋资源开发利用的重要装备,近岛礁环境准确预报可为平台安全作业提供重要保障。双峰频谱波浪作为南海海域多发的特殊谱型波浪,其主要特征是在低频区域和高频区都存在能量峰值,对近岛礁工程安全作业的影响不可忽视。本文采用现场实测、数值模拟和物理模型试验三种方法研究了双峰频谱波浪近岛礁环境下的演化规律。首先,通过对布置在南海某岛礁附近的浮标实测数据进行统计分析,获得了目标海域每个月双峰频谱波浪的平均出现概率,分析了双峰频谱波浪的季节性规律,发现了地形和季风的作用及变化是产生双峰频谱波浪的重要原因。利用六参数法拟合实测数据中典型双峰频谱谱型,结果可为物理模型试验提供输入谱型。其次,通过采用Simulating Waves Nearshore（SWAN）双层嵌套模型模拟了 201415号“海鸥”台风过境期间以及百年一遇极值风速风场驱动下目标海域的波浪场,获得了目标岛礁附近海域双峰频谱波浪的分布特征与演化规律。最后,基于实测岛礁地形,在大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室的综合实验水池搭建了缩尺比试验平台,完成了三维岛礁环境下双峰频谱波浪演化试验,进一步探究双峰频谱波浪在岛礁...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２近岛礁波浪传播演化??Ｆｉｇ．?１．２?Ｗａｖｅ?ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｎｅａｒ?ｉｓｌａｎｄｓ?ａｎｄ?ｒｅｅｆｓ??
?近岛礁环境条件下波浪双峰频谱演化规律研究???２实测数据双峰频谱波浪统计分析??２．１实测双峰频谱波浪资料??２．１．１实测资料简介??本文研宄的实测数据来源于工信部项目－浮式保障平台（二期），实测浮标系统由??中国船舶科学研宄中心（７０２所）海上浮式基地团队布置于中国南海西沙群岛某环礁区??域，收集目标海域特定点的有义波髙、周期、波向、水温、风速、ＰＨ值等诸多参数，??为岛礁工程的科学研宄提供参考，浮标测点位置信息见表２．１及图２．１。??表２．１浮标测点位置??Ｔａｂ．?２．１?Ｔｈｅ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｂｕｏｙ?ｐｏｉｎｔｓ??名称?布置位置?水深（ｍ）??波浪骑士?１?浮标系统?ｌｌｌ°４４ｆ１７．７０ｆ，Ｅ?５１６°２８７８．８６，ｆＮ?２０??波浪骑士?２?浮标系统?１１?ｌ°４４ｆ４６．５４ｗＥ，１６°２６＇４８．７２ｆｆＮ?１００??图２．?１浮标测点位置??Ｆｉｇ．?２．１?Ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｕｏｙ?ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｐｏｉｎｔ??－８?－??
?大连理工大学专业学位硕士学位论文???２．?１．２双峰频谱波浪界定标准??双峰频谱波浪是指波浪谱中存在两个明显谱峰值，如图２．２所示，髙频部分一般是??由风浪导致，低频部分一般是由涌浪导致。根据任叙合等人［１４］对南海海域双峰频谱波浪??的研宄，结合实测数据的谱型特点，本节给出目标海域实测双峰频谱波浪资料的统计筛??选规则：（１）波浪谱主次峰频率在０．０５￣０．６０Ｈｚ范围内；（２）在目标频段内存在两个??明显的峰值，分别对应主、次峰频率；（３）主、次峰之间的频率间隔大于０．０５Ｈｚ；?（４）??次峰值占比主峰值３０％以上；（５）主峰与次峰之间存在明显谱谷，且谱谷值小于峰值??的?２／３。??ａ?——双峰谱＿??｜一：｜—ｈ??ｉ?ＩＩ??Ｉ??ｆｘ?ｈ??频率／／Ｈｚ??图２．?２实测双峰海浪频谱??Ｆｉｇ．?２．２?Ｍｅａｓｕｒｅｄ?ｗａｖｅ?ｗｉｔｈ?ｄｏｕｂｌｅ－ｐｅａｋ?ｓｐｅｃｔｒａ??２．?１．３实测双峰频谱波浪统计分析??本文采用目标海域布置的波浪骑士浮标系统的实测数据进行统计分析，考虑到因仪??器设备检修维护造成某些时间段数据缺失，选取２０１４年８月至２０１５年８月之间的波浪??骑士?１测点处的连续实测资料作为样本进行分析，共计１８２９２３个样本，选取波浪骑士?２??测点处在２０１４年６？９月部分实测数据进行分析，共计３１９０１个样本，统计结果见表２．２??和表２．３。??－９?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]东亚夏季风次季节变化研究进展[J]. 祝从文,刘伯奇,左志燕,袁乃明,刘舸. 应用气象学报. 2019(04)
[2]风场对SWAN模式在台湾海峡后报结果的影响[J]. 滕陈轲敏,岳显昌,吴雄斌,王少华,黄奇华,张兰. 海洋学报. 2019(05)
[3]双峰谱波浪模拟及斜坡堤越浪特征[J]. 陈汉宝,管宁,戈龙仔. 港工技术. 2019(02)
[4]岛礁地震资料特征分析及处理流程——以西沙永乐环礁为例[J]. 张汉羽,吴时国,韩孝辉,刘刚,陈万利,刘怀山,邢磊. 海洋地质与第四纪地质. 2018(06)
[5]海浪谱型对最大波高估算的影响研究[J]. 曹广随,陶爱峰,吴迪,邱桔斐,文铖. 海洋湖沼通报. 2018(06)
[6]近岛礁有理分式波浪谱研究[J]. 宗智,王轶赓,顾学康,刘小龙,吴有生,洪智超. 水动力学研究与进展（A辑）. 2018(05)
[7]基于双峰海浪谱的风浪和涌浪分离应用研究[J]. 朱绍华,于文太,李广帅,张万里,阮志豪. 中国造船. 2017(04)
[8]基于SWAN模型的南中国海“莫拉菲”台风浪研究[J]. 陈橙,李焱. 海洋学研究. 2017(04)
[9]基于SWAN模式和折绕射模式的近岸海浪数值模拟[J]. 李煊,李庆杰,周良明,王智峰. 海洋湖沼通报. 2017(04)
[10]双峰谱波浪作用下组合圆筒型浮式防波堤的消浪性能和锚绳受力研究[J]. 李令闯,黄国兴. 中国水运(下半月). 2017(08)
博士论文
[1]基于SWAN模型的渤海波浪特性及水交换研究[D]. 吕祥翠.天津大学 2014
[2]双峰谱和长周期波浪对系泊船舶作用研究[D]. 史宪莹.大连理工大学 2013
[3]近海与湖泊三维水动力及物质输运的数值模拟研究和应用[D]. 姜恒志.大连理工大学 2011
硕士论文
[1]南海近岛礁波浪演化数值模拟研究[D]. 董进.大连理工大学 2019
[2]强海况下的波流相互作用研究[D]. 孟凡昌.国家海洋环境预报中心 2017
[3]近岛礁波浪环境的数值研究[D]. 杨潇鹏.大连理工大学 2017
[4]波流耦合模型下风浪的推算[D]. 赵理工.大连理工大学 2016
[5]三维波浪场中畸形波的数值模拟[D]. 刘晓霞.大连理工大学 2008
本文编号：3358484
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２近岛礁波浪传播演化??Ｆｉｇ．?１．２?Ｗａｖｅ?ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｎｅａｒ?ｉｓｌａｎｄｓ?ａｎｄ?ｒｅｅｆｓ??
?近岛礁环境条件下波浪双峰频谱演化规律研究???２实测数据双峰频谱波浪统计分析??２．１实测双峰频谱波浪资料??２．１．１实测资料简介??本文研宄的实测数据来源于工信部项目－浮式保障平台（二期），实测浮标系统由??中国船舶科学研宄中心（７０２所）海上浮式基地团队布置于中国南海西沙群岛某环礁区??域，收集目标海域特定点的有义波髙、周期、波向、水温、风速、ＰＨ值等诸多参数，??为岛礁工程的科学研宄提供参考，浮标测点位置信息见表２．１及图２．１。??表２．１浮标测点位置??Ｔａｂ．?２．１?Ｔｈｅ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｂｕｏｙ?ｐｏｉｎｔｓ??名称?布置位置?水深（ｍ）??波浪骑士?１?浮标系统?ｌｌｌ°４４ｆ１７．７０ｆ，Ｅ?５１６°２８７８．８６，ｆＮ?２０??波浪骑士?２?浮标系统?１１?ｌ°４４ｆ４６．５４ｗＥ，１６°２６＇４８．７２ｆｆＮ?１００??图２．?１浮标测点位置??Ｆｉｇ．?２．１?Ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｕｏｙ?ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｐｏｉｎｔ??－８?－??
?大连理工大学专业学位硕士学位论文???２．?１．２双峰频谱波浪界定标准??双峰频谱波浪是指波浪谱中存在两个明显谱峰值，如图２．２所示，髙频部分一般是??由风浪导致，低频部分一般是由涌浪导致。根据任叙合等人［１４］对南海海域双峰频谱波浪??的研宄，结合实测数据的谱型特点，本节给出目标海域实测双峰频谱波浪资料的统计筛??选规则：（１）波浪谱主次峰频率在０．０５￣０．６０Ｈｚ范围内；（２）在目标频段内存在两个??明显的峰值，分别对应主、次峰频率；（３）主、次峰之间的频率间隔大于０．０５Ｈｚ；?（４）??次峰值占比主峰值３０％以上；（５）主峰与次峰之间存在明显谱谷，且谱谷值小于峰值??的?２／３。??ａ?——双峰谱＿??｜一：｜—ｈ??ｉ?ＩＩ??Ｉ??ｆｘ?ｈ??频率／／Ｈｚ??图２．?２实测双峰海浪频谱??Ｆｉｇ．?２．２?Ｍｅａｓｕｒｅｄ?ｗａｖｅ?ｗｉｔｈ?ｄｏｕｂｌｅ－ｐｅａｋ?ｓｐｅｃｔｒａ??２．?１．３实测双峰频谱波浪统计分析??本文采用目标海域布置的波浪骑士浮标系统的实测数据进行统计分析，考虑到因仪??器设备检修维护造成某些时间段数据缺失，选取２０１４年８月至２０１５年８月之间的波浪??骑士?１测点处的连续实测资料作为样本进行分析，共计１８２９２３个样本，选取波浪骑士?２??测点处在２０１４年６？９月部分实测数据进行分析，共计３１９０１个样本，统计结果见表２．２??和表２．３。??－９?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]东亚夏季风次季节变化研究进展[J]. 祝从文,刘伯奇,左志燕,袁乃明,刘舸. 应用气象学报. 2019(04)
[2]风场对SWAN模式在台湾海峡后报结果的影响[J]. 滕陈轲敏,岳显昌,吴雄斌,王少华,黄奇华,张兰. 海洋学报. 2019(05)
[3]双峰谱波浪模拟及斜坡堤越浪特征[J]. 陈汉宝,管宁,戈龙仔. 港工技术. 2019(02)
[4]岛礁地震资料特征分析及处理流程——以西沙永乐环礁为例[J]. 张汉羽,吴时国,韩孝辉,刘刚,陈万利,刘怀山,邢磊. 海洋地质与第四纪地质. 2018(06)
[5]海浪谱型对最大波高估算的影响研究[J]. 曹广随,陶爱峰,吴迪,邱桔斐,文铖. 海洋湖沼通报. 2018(06)
[6]近岛礁有理分式波浪谱研究[J]. 宗智,王轶赓,顾学康,刘小龙,吴有生,洪智超. 水动力学研究与进展（A辑）. 2018(05)
[7]基于双峰海浪谱的风浪和涌浪分离应用研究[J]. 朱绍华,于文太,李广帅,张万里,阮志豪. 中国造船. 2017(04)
[8]基于SWAN模型的南中国海“莫拉菲”台风浪研究[J]. 陈橙,李焱. 海洋学研究. 2017(04)
[9]基于SWAN模式和折绕射模式的近岸海浪数值模拟[J]. 李煊,李庆杰,周良明,王智峰. 海洋湖沼通报. 2017(04)
[10]双峰谱波浪作用下组合圆筒型浮式防波堤的消浪性能和锚绳受力研究[J]. 李令闯,黄国兴. 中国水运(下半月). 2017(08)
博士论文
[1]基于SWAN模型的渤海波浪特性及水交换研究[D]. 吕祥翠.天津大学 2014
[2]双峰谱和长周期波浪对系泊船舶作用研究[D]. 史宪莹.大连理工大学 2013
[3]近海与湖泊三维水动力及物质输运的数值模拟研究和应用[D]. 姜恒志.大连理工大学 2011
硕士论文
[1]南海近岛礁波浪演化数值模拟研究[D]. 董进.大连理工大学 2019
[2]强海况下的波流相互作用研究[D]. 孟凡昌.国家海洋环境预报中心 2017
[3]近岛礁波浪环境的数值研究[D]. 杨潇鹏.大连理工大学 2017
[4]波流耦合模型下风浪的推算[D]. 赵理工.大连理工大学 2016
[5]三维波浪场中畸形波的数值模拟[D]. 刘晓霞.大连理工大学 2008
本文编号：3358484
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