海南省清澜渔港近岸台风浪数值模拟及波高重现值的推算.pdf

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1、第28卷第5期2013年10月大连海洋大学学报JOURNALOFDAI从NOCEANUNIVERSlllV01．28No．5Oct．2013文章编号：2095—1388(2013)05一0506一05海南省清澜渔港近岸台风浪数值模拟及波高重现值的推算王南图，王晓亮，栾曙光(大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁大连116023)摘要：选取1980--2010年在海南省东海岸登陆的、每年强度等级最高的31个台风数据，应用MIK]翌ISpectralWave计算模型，模拟清澜渔港台风浪的全过程，并对其中3

2、个台风浪进行模型率定，计算结果与海南省清澜渔港近岸30m水深处波浪实测数据相吻合。应用皮尔逊Ⅲ型频率曲线软件进行分析，清澜渔港近岸30m水深处最大有效波高出现在N至NE方向，百年一遇的有效波高为5，78m，50年一遇的有效波高为5．3m，20年一遇的有效波高为4．6m。本研究结果可对渔港的规划设计、防灾减灾提供有效参考，特别对缺少波浪实测资料的近岸工程具有实际应用价值。关键词：海南省清澜渔港；台风浪；模型率定；有效波高中图分类号：U651文献标志码：A在海洋工程设计中，波浪要素的确定是重要因素之一。

3、然而，就一般海区而言，有长期实测波浪资料的地区很少，为满足工程上的需要，必须进行一系列的推算。目前，国内外主要依靠长期的风资料来推算较长重现期的波浪。潘玉萍等⋯利用第三代近岸海浪数值模式(SWAN)，模拟了湛江港海域一次台风浪过程，结果表明，台风风场直接决定了海浪的分布特征，在台风场的驱动下，风向与浪向基本上一致，并且波高、波长与周期的发展和传播方向与风向也一致；风速的大小决定了波高、波长与周期的大小；海浪的分布特征受台风中心的位置和移动路径影响较大，这可为湛江港海域台风浪的预报提供借鉴。陈希等L2

4、j利用SWAN模式对影响南海湛江港海域的两次台风浪过程进行了模拟研究，结果表明，由藤田台风风场模型同化相应时刻的台风要素、NCAR／NCEP网格点资料、单站观测资料后，提供模式所需风场；利用自嵌套的方式，提供模式波谱边界条件；两次模拟结果与实际海浪观测资料符合较好，这可为该海域台风浪的模拟预报提供较为重要的参考。栾曙光等旧1根据超强台风“桑内”风场数据，分析了沙埕港在“台风”正面登陆时港口波浪分布特征和灾害成因，可为渔港的规划设计、防灾减灾提供指导。于红等[41建立了中国东南沿海避风型渔港规划问题的

5、数学模型，并用此模型对中国东南沿海实际的渔港和渔船数据进行了计算，计算结果准确性较好。本研究中，作者选取了海南省东海岸1980--2010年的台风资料，应用MIKE21SpectralWaves(SW)模块推算近岸台风浪，从近岸30m水深处的台风浪中提取波浪参数，在其中3个台风参数与实测值想吻合的基础上，再应用皮尔逊Ⅲ(P一Ⅲ)型频率曲线软件进行分析，获取不同重现期的有效波高值。1MIKE21SpectralWaves数值计算1．1计算原理p’MIKE21SW模块是新一代基于无结构网格的风成浪波浪谱

6、模型，可模拟风成浪的成长、衰退和传播变形。SW模型包含以下现象：因风而成长的波浪，非线性波与波的相互作用，底摩阻和白帽耗散，因水深变化而产生的波浪折射和浅水效应，波与流的相互作用，以及水深随时间的变化。SW模型是一种基于波作用守恒方程、采用波作用密度谱Ⅳ(盯，0)来描述波浪的模型，波作用密度与波能收稿日期：2013-03—20基金项目：农业部重点科研项目作者简介：王南图(1989-)，男，硕士研究生。E-mail：wangnantu@hotmaiLcoln通信作者：栾曙光(1954一)，女，教授。E

7、-mail：shu@uan@qq．corn第5期王南图，等：海南省清澜渔港近岸台风浪数值模拟及波高重现值的推算507谱密度E(盯，0)的关系式为Ⅳ(盯，日)=E(or，0)／o-，(1)其中：or为相对频率；0为波向。在笛卡尔坐标系下，MIKE21Sw的控制方程，即波作用守恒方程可以表示为业+V(1，J7＼，)：鱼。(2)dtor其中：1，为波群速度，y=(c，，C，，C，，C口)，c：、c，分别为波作用在地理空间(菇，，，)中传播时的变化，c。为由于水深和水流变化造成的相对频率的变化，C。为由水深

8、和水流引起的折射；S为能量平衡方程中以谱密度表示的源函数：S=Si。+Slll+Jsd。+Sb0I+S。。rf，(3)式中：Jsi。为风输入能量；S。。为波与波之间的非线性作用引起的能量耗散；S。。为由白帽引起的能量耗散；Sbo,为由底摩阻引起的能量耗散；Js。。打为由水深变化引起的波浪破碎而产生的能量耗散。1．2参数的确定1．2．1地形的选取和网格划分MIKE21SW模型对空间的离散采用有限体积法，所采用的网格为三角网格。因此，先要用网格生成器生成网格，然后将地形数