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本文以多年在粤东后江湾现场测量的波浪资料以及邻近海洋站气象站收集的潮位、气象资料为基础,从波浪的谱模拟分析、潮汐调和分析预报与特征值的推算以及非潮汐振动引起的水体波动分析三个方面入手,采用了多种研究方法,从不同尺度、多角度的对近岸水体波动的特征进行了分析,本文研究认为:
用线性波浪叠加法来对海浪的波面进行模拟,能得到精确的拟合结果。通过对各种波况下的实测波浪进行模拟发现:以实测谱为靶谱,用等分能量进行线性波浪叠加来模拟频谱的方法,结果良好,可以精确的反映波浪内部结构特征。通过对波要素的模拟值与实测值的对比表明,模拟出来的各波要素精度很高。因此,对于一些缺乏实测资料的海区,可以用这种模拟方法,通过把特征波高和周期代入符合该海域的海浪谱,以此为靶谱,进行波面的数值模拟,来统计波高和周期以及其他一些波要素的值,也可用来进行进一步的统计分析,为缺乏实测资料的海区提供参考资料。
通过对不同波况下波浪的波要素的统计分析表明:有效波高和平均周期都是随着台风的加强而逐渐增大,后又随着台风的减弱而慢慢回落到常波况下大小;在台风来临前,波浪的群性变化符合线性理论的基本观点,即:谱尖度参量Qp越大,谱宽参量ε就越小,波群群性就越大,但是当台风过境时,风浪的作用加强后,这一理论就不太适用了。
对模拟的波面采用跨零方法,统计其波高和周期值,再进行波高周期的联合分布统计。通过对不同波况下波浪的波高周期联合分布的统计表明:台风过境前,波面多以单峰或双峰的涌浪为主;台风过境时,波面多以风浪、涌浪共同作用的混合浪居多,并且能量集中的低频附近,到高频部分迅速衰减;台风过境后,波面从多峰型逐渐向单峰型或双峰型涌浪过渡,表明台风过境后,海面波浪短时内仍存在着强烈的波波非线性相互作用,但随着时间的推移,又慢慢回到台风来临前时的单峰或双峰涌浪谱为主的波面。核密度估计法在对波高周期联合分布的统计计算中,与传统的理论模式相比,核密度估计能更好的显示碎波带内由风浪、涌浪共同作用下的多峰振荡的复杂波况下的波高周期联合概率密度分布特征。
通过对实测的潮位资料进行潮汐调和分析,分离出主要全日、半日、浅水分潮,并用作潮汐预报,通过实测值与预报值进行拟合发现,残差序列方差与原始序列方差的比值为0.0795,表明预报精度良好,可用来进行潮汐的预报。由算出的主要分潮的调和常数,推求潮汐特征值,结果表明研究海区属于不规则日潮港。进一步推求出潮汐非调和常数,并且利用BPF法推求出2小时乘高潮水位的频率分布。潮汐特征值的推求,也可为该海区的工程建设以及船舶进出港等提供参考意见。
通过低通滤波器除去潮汐信号后,得到了低频的非潮振动序列,与风切应力的交叉谱分析表明:非潮振动与风切应力的北分量呈现较显著的相干性,并且非潮水位波动落后于风应力的作用。