台湾海峡及附近港湾的风浪场数值模拟研究

【摘要】： 海上自然破坏力90%来自浪的影响,而尤以台风浪危害最大。台湾海峡海域是我国海域中风浪较大、受热带风暴和台风影响频繁、风暴潮灾害极为严重的海区。由于海浪现场观测周期长、耗资大,并且难以得到大面积海域的波浪资料,因此实验室模拟和数值模拟联合应用成为研究波浪传播规律的有效手段。近年来,随着计算机软件、硬件技术的应用,通过数值模拟研究海浪分布特征的方法得到了快速发展,并成为研究海浪的主要手段。 本文利用国际上先进的第三代海浪模式SWAN,在充分考虑风能量输入、白浪效应、水深诱导的波浪破碎、底摩擦、波-波间的非线性相互作用等物理过程,模拟了台湾海峡及附近港湾(本文以厦门湾为例)的台风浪场的分布特征。本文通过设计数值试验,分析了潮位高低、风向变化对波浪成长、传播的影响,验证SWAN模式在不同参数和计算条件下,模拟浅海、近岸风浪场分布特征的适宜性。利用经历史调查数据所推算得出的多年一遇风速,分别用“海大”法和SWAN模式计算了崇武海洋站多年一遇有效波高值,并进行了对比分析,计算结果证明了SWAN模式在工程推算中应用的可行性。 最后,利用SWAN模式模拟了0604号“碧利斯”台风和9914号“Dan”台风,并分别对台湾海峡和厦门湾台风期间的风浪场特征进行分析。结果表明,台风期间,计算海域内的波浪主要受风场制约;随着台风中心的移动,计算海域内的风浪传播方向和波高分布随之变化,并有着良好的相关关系。本文通过利用SWAN模式对台风期间台湾海峡和厦门湾风浪场的数值模拟,对台湾海峡海域台风浪场的分布特征有了一定的认识和了解,可以为该海域的波浪预报、模拟研究、防灾减灾等工作提供一定的参考。