浅滩影响下的近岸低频波浪研究

摘要

我国的海岸线漫长，沿岸有大量已建成的和在建的各类港口。大多数的港口结构物和港口布局对周期3~25s的短波有良好的掩护效果。然而，周期在25~300s之间的低频波浪掩护困难，而这部分低频波浪对海岸附近的泥沙输运、港内水面波动和系泊稳定性等也有重要影响。因此低频波浪传播规律的研究越来越引起关注。虽然低频波浪的研究和地形对于波浪传播变形的研究已取得较为丰富的成果。但是现有针对浅滩上低频波浪传播规律的研究较少，不能系统地为工程实际提供指导。 本文采用非静压波浪模型 SWASH 对浅滩上低频波浪传播规律进行了系统的研究。首先验证了 SWASH 模型在实际海浪情况下二阶非线性造波的可靠性，以及对低频波传播模拟的精确性。通过理论验证和数值试验验证，表明SWASH非静压模型能够较好地模拟浅滩地形下低频波浪的演变。在此基础上，建立了二维垂向非静压数值波浪水槽，探究不同水文条件下浅滩对低频波浪演变过程及近岸低频波浪运动的影响。根据模拟数据显示，浅滩上低频波浪主要由约束长波和自由长波组成，约束长波占主要部分；能量从短波波群向约束长波转化。低频波能量增长率基本符合Longuet-Higgins and Stewart与h-5?2成正比的规律；低频波浪间的三波非线性相互作用，是低频波浪耗散的主要原因。不同水文条件下浅滩对低频波浪演变的影响具有一定规律性。最后对马村港区附近低频波浪特性进行了分析。

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