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《應(yīng)用SWAN模型分析航道對波浪傳播的影響》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第26卷第3期海洋學(xué)研究Vol126No132008年9月JOURNALOFMARINESCIENCESSept.,2008文章編號:10012909X(2008)0320044209應(yīng)用SWAN模型分析航道對波浪傳播的影響趙海濤,張亦飛,郝春玲,徐偉(國家海洋局第二海洋研究所,杭州國海海洋工程勘測設(shè)計研究院,浙江杭州310012)摘要:應(yīng)用SWAN模型,采用多向不規(guī)則波計算了秦皇島港航道改造工程前后4個具有代表性波向的波浪場,分析了航道對工程區(qū)4個不同方向波浪傳播的影響并得到了航道沿程的波高分布。改造后的秦皇島港航道呈折線型,長為2414km,相應(yīng)的計算區(qū)域較大,使Boussinesq模型因
2、網(wǎng)格過多而難以進行計算,而緩坡方程模型在處理多向不規(guī)則波時計算過于繁瑣,SWAN模型在大區(qū)域、多向不規(guī)則波情況下能夠較好地解決計算問題。運用該模型計算的結(jié)果表明,秦皇島港航道改造工程后距航道較近區(qū)域的波態(tài)發(fā)生明顯的變化,但工程海區(qū)的波浪整體傳播規(guī)律沒有發(fā)生大的改變。關(guān)鍵詞:SWAN模型;航道;多向不規(guī)則波中圖分類號:TB115文獻標識碼:A0引言1近岸波浪第三代數(shù)值模型———SWAN[7]簡介隨著港口向大型化發(fā)展,航道水深與灘地水深之比加大,航道對波浪傳播的影響問題受到了越來越多由荷蘭Delft科技大學(xué)研發(fā)的SWAN模型為近的關(guān)注,有關(guān)的科技工作者對此也進行了較為深入的岸波浪第三代數(shù)值模型。該
3、模型采用多向不規(guī)則波研究,他們大多采用基于數(shù)學(xué)模型的研究方法,例如計算近岸波浪,計算時考慮到由于地形和海流的空間基于拋物線型緩坡方程的研究[1—3],基于Boussinesq變化而導(dǎo)致的波浪折射、障礙物的阻擋以及波浪的成[4—5][6]長和衰減過程(風(fēng)成浪、白浪耗散、底摩擦、水深引起方程的研究。孫精石等則運用數(shù)學(xué)模型的波浪破碎、三波及四波相互作用)。在國內(nèi)該模型(Boussinesq方程)和物理模型相結(jié)合的方法對此問[8]也已成功應(yīng)用于近岸水域的波浪計算。題進行了較為系統(tǒng)的研究。1.1控制方程秦皇島港平面布置見圖1,該港口由于發(fā)展的要SWAN模型以二維動譜密度N(σ,θ)來描述波求,需要將原有
4、航道挖深、拓寬和延長,按方案一改造浪傳播過程,N(σ,θ)=E(σ,θ)/σ,其中E(σ,θ)為能譜后的航道將長達2414km,這可能會對工程區(qū)波浪傳密度,σ為相對頻率θ,為波向。播造成一定的影響,需對這種影響進行預(yù)測。由于工在笛卡爾坐標系下,波譜的演化由方程(1)描述:程區(qū)域較大,應(yīng)用Boussinesq模型因網(wǎng)格過多難以進99999Stotal行計算,而緩坡方程模型處理多向不規(guī)則波計算過于9tN+9xcxN+9ycyN+9σcσN+9θcθN=σ(1)繁瑣。因此,本文采用SWAN模型計算了航道改造式中:cx、cy、cσ、cθ分別表示在x、y、σ、θ空間的波浪傳前后工程區(qū)的波浪場,分析了航道
5、對波浪傳播的影響播速度。Stotal為源項,包括風(fēng)能輸入、白浪耗散、波浪并得到了航道沿程的波高分布。破碎、底摩擦、非線形波波相互作用等能量轉(zhuǎn)化過程。收稿日期:2006202228作者簡介:趙海濤(1977—),男,河北樂亭縣人,工程師,主要從事海洋工程規(guī)劃設(shè)計研究工作。?1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net趙海濤等:應(yīng)用SWAN模型分析航道對波浪傳播的影響·45·1.2源項的處理由Komen等提出。11211風(fēng)能輸入11212波能耗散在SWAN模型
6、中,風(fēng)能向波浪的轉(zhuǎn)移是通過白浪耗散根據(jù)Hasselmann提出的脈沖模型來Phillips提出的共振機理和Miles提出的反饋機理來處理:描述的,共振和反饋機理可表示成線性增長項與指數(shù)～kSds,w(σ,θ)=-Γσ=～E(σ,θ)(3)增長項之和:k～～Sin(σ,θ)=A+B·E(σ,θ)(2)式中:Γ為依賴于總波陡的系數(shù);σ和k為平均角頻式中:A為線性增長項,由Cavaleri和Malanotte2率和平均波數(shù),k為各成分波的波數(shù)。Rizzoli提出;B·E(σ,θ)為指數(shù)增長項,B的表達式圖1計算地形及航道沿程計算點布置示意圖“(★”為秦皇島海洋站測波點位置)Fig11Bathymet
7、ryoftheprojectareaandthecomputedpointalongthechannel“(★”isthepositionofQinhuangdaooceanstation)?1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net·46·海洋學(xué)研究26卷
