港湾共振是一个在海岸工程领域中非常重要的研究方向。国内外的许多港口都曾观测到了明显的港湾共振现象。随着港口、海岸及近海工程的不断发展,越来越复杂的海岸环境对港口工程的建设提出了更高更严格的要求。本文首先简要介绍了港湾共振的研究意义和背景,列举了一些实际发生的港湾共振的事件,总结了这些港湾共振的一些特征,并且比较具体地阐述了前人有关港湾共振的理论和主要研究内容。然后,介绍了本文主要采用的非线性数值模型—FUNWAVE2.0,该模型是由一组完全非线性Boussinesq方程而建立的。文中主要介绍了非线性数值模型的控制方程、数值模型离散、边界条件以及域内造波理论。随后,通过模拟相关文献中呈现的物理模型实验,验证了FUNWAVE 2.0预浪高浪能量演化和波浪在近海岸礁上的传播能力。本文在此基础上进行了以下进一步的研究:1、利用FUNWAVE 2.0模型,模拟了双色波群激发的狭长型港内的低频振荡。基于波浪分析技术,综合研究了礁前斜坡坡度、礁前斜坡剖面形状和礁脊对港内最大低频波波幅、港内锁相和自由长波波幅及其相对成分的影响。结果表明,在波浪破碎于礁缘的情况下,上述四个变量均随礁前斜坡坡度增大而逐渐增大,并随礁面平均水深的增加而呈现先增大后减小再增大的趋势。对于平均水深相对较大(等于或大于3.0m)的礁前斜坡剖面形状,礁脊的存在总是显著增强港内的锁相长波,而其对最大低频波波幅和自由长波波幅的影响都取决于短波的波幅。2、利用FUNWAVE 2.0模型,模拟了近海岸礁附近的狭长矩形港内双色短波群激发的低频振荡。基于低频波浪分析程序,在2～5模态下,系统地研究了波浪在岸礁上发生破碎时礁前斜坡坡度和礁脊对最大低频波波幅、港内自由波和锁相长波波幅及其相对成分的影响。结果表明,无论是否存在礁脊,本文所研究的四种模态的最大低频波波幅和自由长波波幅相对于礁前斜坡坡度的变化趋势基本一致。对于第4和第5模态,礁脊对港内低频波有明显的影响。在这两种模态下,礁脊的存在都会降低港内锁相长波的波幅及其与自由长波波幅的比值。而其对最大低频波波幅和自由长波波幅的影响均取决于礁前斜坡坡度3、利用FUNWAVE 2.0模型,模拟了不同初始高度和位置的立方体水面隆起扰动对封闭矩形港口和半开放式矩形港口内共振的影响,立方体水面隆起扰动的高度和位置分别指其厚度和在港内的相对水平位置,所有港口内外的水深都是恒定的。此章的目的是研究不同的水面扰动高度和位置以及不同的港口口门宽度和位置对港内共振的影响。结果表明,对于给定的港口和所研究的水面扰动初始高度范围,各本征频率的响应幅值均随水面扰动初始高度的增加而线性增加。沿底墙和侧壁的水面扰动初始位置的变化可以显著地影响各种模态的横向和纵向振荡。港口口门宽度和位置的变化对各种共振模态响应幅值的影响则取决于它们的波节线和波腹线到港口口门的相对位置。