不规则波和方向谱在有定常流条件下折射—绕射问题的…

本文采用Ｋｉｒｂｙ所推导之含流缓坡波波动方程为基础，并应用不规则波按时间序列处理之概念，引入Ｋｕｂｏ之不规则波解析理论，推导出描述不规则波与流相互作用之缓坡波动方式式，并用此方程式采用有限差分法对不规则波和三维方向谱与流相互作用问题进行了数值计算，得到了物模实验数据较吻合的计算结果。     

应用Boussinesq方程对非线性波与流相互作用的理论研究

本文应用了Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程，对潮汐势流与规则波和不规则波共存时的非线性二阶波一流相互作用现象进行了理论分析，得到了在等水深条件下非线性相互作用二阶波流计算公式。应用此一公式可分析发现波受水流的非线性作用，不同于波受地形等水深变化的影响，其二阶波流频率不变，仍保持一阶线性入射波频率。本文最后采用所推导得到的二阶波流计算公式，对不规则波与势流相互作用等现象进行工程验算。得到了与物模实验较为一致的计算结果。应用本文的计算公式可以对现有工程规范中波与流计算公式进行修正和补充。由于其简便易行，势必会被工程界人士所接受     

波流共同作用下近底子母管线的水动力特征

棋于波－流相互作用理论和模型试验，对海底子母管这一特殊结构型式的规则波、特别是在不规则波与流共同作用下的水动力特征进行了系统研究。采用“变径法”分析得到了母管系统的正向力的水动力系数，它们与ＫＣ数的良好的相关性。不规则波与规则波的对比试验显示两者的水动力系数在９０＞ＫＣ＞２０范围内可得到统一。试验着重分析了水深因子的影响，给出的ＣＤ、ＣＭ－ＫＣ关系曲线，可供工程设计参考。     

不规则波辐射应力的精确解与近似解

波浪辐射应力是波生沿岸流乃至近岸流的主要驱动力。波浪辐射应力的计算将直接关系到沿岸流的大小及其水动力特性。不规则波相对规则波更能反应实际海洋中的波浪运动,因此不规则波作用下辐射应力的计算将更能体现实际沿岸流中的波浪驱动力。通过推导给出不规则波辐射应力计算的精确解与近似解,并对两种计算方法进行了分析比较,在此基础上进一步用波生沿岸流试验结果对近似计算方法中的波能计算进行了验证。结果表明窄谱情况下,不规则波辐射应力的近似计算方法已有较好的精度,可节省大量的计算时间,从而提高计算效率,但精确计算方法更能准确反应各时刻各位置辐射应力的波动状况。     

二维水波数学模型的实验验证

为了验证基于缓坡方程的波浪折射和绕射综合问题的数学模型，在波浪水池中，对缓坡地形上的双突堤在规则波，单向不规则波和多向不规则波作用下的折射，绕射综合影响进行了实验研究，并将实验得到的结果和数值计算结果进行了比较。     

波浪传播数值模型波向角计算

波浪传播变形数值模型的抛物型近似在近海工程大范围水域的波浪推算中应用十分广泛，本文就抛物型缓坡方程（PMSE）数值计算中波浪方向的计算作了分析。首先从椭圆型缓坡方程（MSE）推导了波向角的计算方法；然后介绍大范围水域波浪折射绕射传播变形缓坡方程的抛物型近似法以及波向角的计算；最后，利用抛物型缓坡方程和椭圆型缓坡方程法分别对Berkhoff实验室地形条件下波浪场进行计算，比较两种方法计算得到的波向线图。比较结果显示抛物型缓坡方程法计算波向角结果与椭圆型缓坡方程法计算结果是一致的，抛物型近似法计算波向角是可行的。     

斜向流作用下流浪的变形及破碎

当波浪自元流区斜向进入有流区后，不仅波要素发生变化，波浪传播方向也发生变化，即产生折射。作者根据线性波浪理论计算了波浪折射后的波要素变化情况。作者也曾通过实验分析和理论计算对正向流作用下波浪的变形及破碎问题进行过详细的研究。为了进一步研究波浪折射对变形及破碎的影响，本文计算和分析了斜向流作用下缓坡上规则波浪和不规则波浪的变形及破碎过程，取得了以下两方面的成果：１）正向流作用下波浪的破碎指标及研究方     

多沙河流水库泄流计算方法的研究

本文通过对多沙河流河床冲淤情况的分析，利用能量平衡的原理推导出挟沙水流的连续方程式，再将该方程具体运用到多沙河流水质的冲淤调洪计算中去，从而推导出了多沙河流水库泄流方程式，为多沙河流水库调洪计算提供了可行的方法。     

波生沿岸流数值模拟研究及其实验验证

本文在高阶近似抛物化缓坡方程求解大面积波浪场基础上，利用辐射应力的概念建立了波生沿岸流模型。通过与不同斜坡地形条件下具有不同 波高、周期的规则波及不规则波生流的物理模型实验结果比较，验证了数学模型应用的广泛性和正确性。本文着重分析了数学模型中水平涡粘系数的确定，并得出了沿岸流的一些规律性结论。     

波浪作用下缓坡近岸海域沿岸流分布影响因素分析

本文研究了均匀岸坡地形条件下．规则波及不规则波浪作用下缓坡近岸海域沿岸流的分布规律。采用数学模型与物理模型相结合，分析了波浪要素，地形坡度等因素对沿岸流分布的影响。提出了表征沿岸流分布特征参数的经验公式。研究结果表明，缓坡近岸海域，波浪作用下沿岸流的分布主要受到入射波浪波高、入射角度及地形坡度的影响。不规则波浪作用下沿岸流的速度分布相对平缓。     

不规则波抛物型缓底坡波动方程

使用Kubo近似，导出了不规则波抛物型缓底坡波动方程的折射绕射联合模型。对不规则波抛物型缓底坡波动方程进行数值模拟，并对结与实验进行比较。不规则波抛物型缓底坡波动方程能很好地描述波浪传播过程中的变化，由此，可以预测波浪在传播过程中受到地形及波浪间相互用作而发生的变化。     

曲线坐标系下波浪传播的数学模型及其比较与验证

引入自适应网格技术，建立了曲线坐标系下考虑能耗影响的缓变水深水域波浪传播的数值模拟模型，通过在模型中引入能量耗散项以更好地处理全透射边界。基于原型缓坡方程，完善了等水深的轴对称双导堤水域内波浪传播的精确解表达式及其计算结果；提供了等水深的环形河道水域内较为详细的精确解。在极坐标系下就等水深的轴对称双导堤水域内波浪的传播，推导了缓坡方程的小角度抛物近似模型的解析解表达式。就上述两水域内波浪传播的数值模拟模型的数值解、抛物近似模型的解、精确解进行了详细比较，说明数值解与精确解相吻合、数值模拟模型比小角度和大角度抛物近似模型具有更高的精度。数值模拟模型能较好地模拟水深复杂变化的地形上波浪的传播，能有效反映波浪传播过程中的多种物理现象。     

波浪在双滩地形上的传播

使用抛物型缓坡方程和修改抛物型缓坡方程研究了双圆形浅滩地形的波浪折射绕射。并与单圆形浅滩的波浪折射绕射进行了比较，进而对多圆形浅滩进行数值模拟，从中模拟了陷波现象。     

Mathematical model of wave transformation over radial sand ridge field on continental shelf of South Yellow Sea

According to a deformed mild-slope equation derived by Guang-wen Hong and an enhanced numerical method,a wave refraction-diffraction nonlinear mathematical model that takes tidal level change and the high-order bathymetry factor into account has been developed.The deformed mild-slope equation is used to eliminate the restriction of wave length on calculation steps.Using the hard disk to record data during the calculation process,the enhanced numerical method can save computer memory space to a certain extent,so that a large-scale sea area can be calculated with high-resolution grids.This model was applied to wave field integral calculation over a radial sand ridge field in the South Yellow Sea.The results demonstrate some features of the wave field:(1)the wave-height contour lines are arc-shaped near the shore;(2)waves break many times when they propagate toward the shore;(3)wave field characteristics on the northern and southern sides of Huangshayang are different;and(4)the characteristics of wave distribution match the terrain features.The application of this model in the region of the radial sand ridge field suggests that it is a feasible way to analyze wave refraction-diffraction effects under natural sea conditions.     

COMPARISON BETWEEN BOUSSINESQ EQUATIONS AND MILD-SLOPE EQUATIONS MODEL

1. INTRODUCTIONWave transformation,one of the most i mpor-tant near-shore hydrodynamic processes , has closerelations to human activities as well as i mpact on o-ceanic environment , resources and engineeringstructures .So it is of greater i mportance to …     

大尺度圆柱周围的波流场的耦合计算

本文利用波浪弥散关系的迭代计算求得波向与流向的夹角，并用有限元法求解含流的缓坡方程，得到在缓变地形和定常流场共同影响下的大尺度圆柱周围的波流场的耦合解。     

Modeling of random wave transformation with strong wave-induced coastal currents

The propagation and transformation of multi-directional and uni-directional random waves over a coast with complicated bathymetric and geometric features are studied experimentally and numerically. Laboratory investigation indicates that wave energy convergence and divergence cause strong coastal currents to develop and inversely modify the wave fields. A coastal spectral wave model, based on the wave action balance equation with diffraction effect （WABED）, is used to simulate the transformation of random waves over the complicated bathymetry. The diffraction effect in the wave model is derived from a parabolic approximation of wave theory, and the mean energy dissipation rate per unit horizontal area due to wave breaking is parameterized by the bore-based formulation with a breaker index of 0.73. The numerically simulated wave field without considering coastal currents is different from that of experiments, whereas model results considering currents clearly reproduce the intensification of wave height in front of concave shorelines.     

一种扩展型缓坡方程的时域计算模式

该文通过引入有效波面函数,把考虑海底摩擦、波浪破碎、陡变和快变地形等因素影响的扩展型缓坡方程,化为最简形式的时间双曲型缓坡方程.基于此方程和非线性振幅频散关系,建立了波浪传播的数值模拟模型,并对数值格式进行了误差分析,结果表明由于耗散项的引入,数值格式的稳定性较文献[1]得到了提高.数值解与物理模型实验值和解析解吻合良好,表明模型可以对近岸波浪传播过程中折射、绕射、反射、浅水变形、海底摩擦、波浪破碎和弱非线性等因素的影响进行较好地预测.     

台风浪对长江口深水航道骤淤的影响研究

概述风暴对长江口航槽短期地形变化的影响和研究现状，将缓坡方程、Boussinesq方程和动谱平衡方程进行分析比较，选择后者做为长江口台风浪数值预报模式。介绍球坐标下动谱平衡方程模型及方程右端源汇项的处理方法，以9912号台风对波浪数值模型进行验证。数值预报EES向20m/s风场下深水航道水域波浪要素：有效波高分布和波浪水质点底部轨迹运动速度分布。由泥沙起动底流速公式得到深水航道水域底沙起动底流速场，根据长江口波浪水质点底部轨迹运动速度的均方根值与泥沙的起动底流速之差的分布场进行骤淤机理分析。结果表明在EES向20m／s风场作用下横沙浅滩和九段沙浅滩的大部分水域底部泥沙将被掀扬至水体，部分泥沙在跨槽水流带动下会进入航道而造成严重淤积。最后提出研究长江口深水航道风暴骤淤问题的进一步工作。     

Effects of storm waves on rapid deposition of sediment in the Yangtze Estuary channel

Recent research on short-term topographic change in the Yangtze Estuary channel under storm surge conditions is briefly summarized. The mild-slope, Boussinesq and action balance equations are compared and analyzed. The action balance equation, SWAN, was used as a wave numerical model to forecast strong storm waves in the Yangtze Estuary. The spherical coordinate system and source terms used in the equation are described in this paper. The significant wave height and the wave orbital motion velocity near the bottom of the channel during 20 m/s winds in the EES direction were simulated, and the model was calibrated with observation data of winds and waves generated by Tropical Cyclone 9912. The distribution of critical velocity for incipient motion along the bottom was computed according to the threshold velocity formula for bottom sediment. The mechanism of rapid deposition is analyzed based on the difference between the root-mean-square value of the near-bottom wave orbital motion velocity and the bottom critical tractive velocity. The results show that a large amount of bottom sediments from Hengsha Shoal and Jiuduan Shoal are lifted into the water body when 20 m/s wind is blowing in the EES direction. Some of the sediments may enter the channel with the cross-channel current, causing serious rapid deposition. Finally, the tendency of the storm to induce rapid deposition in the Yangtze Estuary channel zone is analyzed.