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《厦门大学》 2006年
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台湾海峡风浪场的数值模拟研究

叶雨颖  
【摘要】: 近岸与沿岸涉海工程都需要详细的了解和把握某个地区的波浪情况。通常,限于条件的限制、实际海区波浪的观测资料并不完整,有关其处理和统计信息更难以得到。在这样的情况下,实验室模拟和数值模型的应用是研究波浪传播规律的有效手段,特别是数值模拟的方法近年来已成为对波浪情况进行预报一种可行且流行的手段。通过数值模拟可以在给定风场资料的情况下对研究区域的波况进行精度较高的预测,而且经济实用。 本文运用数值模拟的方法,综合考虑了风-浪相互作用、白浪耗散、波浪破碎、底摩擦和非线性波-波相互作用等物理机制,采用当前国际上先进的第三代海浪模式SWAN(Simulating Wave Nearshore)对台湾海峡的海浪场进行数值模拟研究。文中首先通过设计数值试验方案,研究了变化水深、潮位等因素对波浪传播的影响,试验能够合理地反映出水深变浅导致的能量耗散对于近岸波浪传播的重要影响,以及潮位的变化对波浪场的影响。接着,将模型应用于台湾海峡风浪的数值计算,模拟了台湾海峡内风浪的成长和传播过程,其结果与Wilson波浪推算的结果有较好的一致性。最后,采用模型台风风场作为计算的风场,在较为全面的考虑各项物理过程的基础上,通过对经过台湾海峡的三次较为典型的台风浪过程(0601号“珍珠”台风、0604号“碧利斯”台风和0605号“格美”台风)进行模拟研究,结果表明:台风中心位于不同位置时,风浪的传播方向和浪高的分布特征有较大的差异;台风中心附近一般为台风浪高值较小的海域,而在其外则浪高较大,台风浪的传播方向与风场的去向有较好的相关关系。从而对台湾海峡台风浪的整个时空分布特征有了一个较为清楚的了解和认识,并能够为该海区台风浪进一步的模拟研究和预报提供一定的参考。
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