西沙湾工程波浪推算及波浪场数值模拟

发布时间：2024-04-14 14:54

　　本研究根据崇武水文站1976—2007年共31 a的波浪观测资料,使用皮尔逊Ⅲ型频率曲线进行拟合分析,推算出崇武在不同重现期条件下的特征波浪要素,再将其作为外海波浪要素输入,通过基于椭圆型缓坡方程的CGWAVE近岸波浪数值模型,模拟西沙湾的重现期波浪场,得到其设计波浪要素,得到较为合理的计算结果。西沙湾的海底地形强烈地影响近岸波浪,导致了波高和波向的不均匀分布特征,岛屿和礁石都是天然屏障,东侧水域受龟屿及闽台码头的掩护,波浪反射、绕射明显,对避风坞起到了有效的保护作用。此外,对于不同地质的边界,反射系数不同使得近岸波高分布有较大差异。

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【部分图文】：

图1西沙湾水深地形示意

目前，估计设计波浪的理论累积频率曲线有皮尔逊Ⅲ型、耿贝尔第一型极值分布、对数正态分布和威布尔分布等。《港口与航道水文规范》规定，对于年极值波高及与其对应的周期的理论频率曲线，一般采用皮尔逊Ⅲ型曲线[4]。国内经验表明，皮尔逊Ⅲ型曲线与波高和周期的经验频率点一般都拟合良好[5]。本....

图2年最大波高的皮尔逊Ⅲ型频率分布10

CGWAVE模型是美国迈阿密大学和美国陆军水道实验站共同研制开发的椭圆型波浪数学模型，它基于扩展的“联合折射绕射”椭圆方程，能够模拟近岸开敞水域、岛屿和浮式建筑物附近的波浪场，包含折射和绕射、底部摩擦、波浪破碎、非线性耗散等造成的能量损失。模型采用有限元解法对椭圆型缓坡方程的直接....

图3年最大周期的皮尔逊Ⅲ型频率分布10

图2年最大波高的皮尔逊Ⅲ型频率分布10(1)控制方程

图4设计高水位下S、SE、SW向50年一遇的波高、波向及瞬时波面分布

图4给出了设计高水位下S、SE、SW3个强浪向50年一遇的波浪场。可以看到，在设计高水位情况下，强浪向SE向作用时受地形影响很大，西沙湾东侧受龟屿地形抬升的影响，波浪能量损耗较大，波高显著衰减，其波高衰减程度要大于S向和SW向，岛屿和礁石形成天然屏障，波浪折射现象显著，波高衰减....

本文编号：3954858