港湾振荡是一个在海岸工程领域中较为传统且极其重要的研究方向。国内外很多港口都观测到了明显的港湾振荡现象,显著地影响了港口的高效运行和港内船舶的系泊安全。本文首先介绍了港湾振荡的研究背景和意义,列举了文献中所反映出来的实际港口中发生的港湾振荡事件,总结了这些港湾振荡的特征,并系统地阐述了前人关于港湾振荡的研究内容。然后,介绍了本文采用的数值模型-FUNWAVE2.0,该模型是基于一组完全非线性Boussinesq方程建立的。文中介绍了数值模型的控制方程、数值离散、边界条件以及域内造波理论。随后,通过模拟文献中呈现的物理模型实验,对数值模型用于模拟港湾振荡现象的能力进行了验证。本文在此基础上进行了以下进一步的研究：Sobey (Sobey,2006. Normal mode decomposition for identification of storm tide and tsunami hazard. Coastal Engineering 53,289-301)在其论文中提出了用于计算港口共振频率、共振模态形状和分解由风暴潮和海啸诱发的港湾振荡各模态成分响应幅值的正交模态分解法。作者发现,Sobey提出的正交模态分解法在数值处理全反射边界条件的过程中存在不足,这将会导致正交模态分解法计算得到不精确的港口共振频率和共振模态形状。本文提出镜像方法,对其全反射边界条件的数值处理过程进行改进,并使用三个数值算例对改进的正交模态分解法进行了验证。虽然正交模态分解法用于计算风暴潮和海啸诱发的港湾振荡各模态响应幅值是以线性理论为基础的,本文使用两组数值验证算例对该方法用于分离港内在弱非线性波况下各共振模态响应幅值的适用性进行了研究。使用正交模态分解法,分离了由孤立波诱发的狭长型矩形港内港湾振荡各模态的响应幅值,并系统地研究了不同的入射孤立波波高和不同的港口底坡对港内相对波能分布的影响。研究表明：当入射孤立波波高较小时,港内的共振波能主要集中在最低的几个共振模态,高模态仅占有很小的一部分能量；当入射孤立波波高增大时,港内波能在不同共振模态上的分布趋向于均匀,高模态占有的波能比例增加。在本文给出的入射孤立波波高和港口底坡的变化范围内,对于相同的入射孤立波波高,港口底坡的变化对于港内相对波能在各模态上的分布影响很小。采用完全非线性Boussinesq模型,模拟了双色波群引起的狭长型矩形港湾内的共振现象。文中提出了一个基于最小二乘法的波浪分离程序,将港内的低频波浪成分进一步分解为锁相长波和自由长波。进而研究了港湾处于第一共振模态下锁相长波和自由长波的波幅以及它们相对成分随着短波波长的变化。为了进行对比,也考虑了波群未能诱发港湾发生共振的情况。研究表明：无论港内是否发生共振,锁相长波和自由长波的波幅以及它们相对成分均与短波波长密切相关。针对本文中所研究的港口和短波频率的变化范围,当港内发生最低模态的共振时,锁相长波波幅总是要小于自由长波波幅,但是当平均短波波长大于0.66倍的港口长度时,前者往往要大于后者的一半；当港内未发生共振且平均短波波长大于0.56倍港口长度时,锁相长波波幅往往要大于自由长波波幅。