珠江口波浪要素特征分析
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第44卷第11期人民珠江 2023年11月 PEARLRIVERhttp://www.renminzhujiang.cnDOI:10 3969/j issn 1001 9235 2023 11 009基金项目:国家重点研发计划(2021YFC3001000、2022YFC3202200、2023YFC3007900);水利部重大科技项目(SKR 2022036);海岸灾害及防护教育部重点实验室(河海大学)开放基金(202209);广东省2021年促进经济高质量发展海洋经济专项(GDNRC〔2021〕41);广东省基础与应用基础研究基金(2021A1515110428);广州市基础与应用基础研究基金(202102021286)收稿日期:2023-05-24作者简介:朱小伟(1988—),男,硕士,工程师,主要从事河口海岸水动力学、河口海岸治理与保护等工作。
E-mail:xwzhugz@foxmail.com朱小伟,侯堋,刘晓建,等.台风影响下珠江口实测波浪特征分析[J].人民珠江,2023,44(11):78-84.台风影响下珠江口实测波浪特征分析朱小伟1,3,侯 堋1,2,刘晓建1,2,王其松1,3,王 强1,2,郭辉群1,3,刘琴琴1,3(1.珠江水利委员会珠江水利科学研究院,广东 广州 510611;2.水利部珠江河口治理与保护重点实验室,广东 广州 510611;3.水利部珠江河口海岸工程技术研究中心,广东 广州 510611)摘要:珠江口近岸波浪环境受台风影响显著。
研究基于珠江口澳门水域浮标观测资料,分析了2017—2022年11场台风影响期间波浪特征参数(波高、波向、波浪周期等)及其相关关系,探究了台风对珠江口近岸波浪环境的影响。
结果表明,最大波高与有效波高、十分之一大波与有效波高、有效周期与有效波高之间均具有较高相关性,并拟合得到了经验公式。
本海域台风影响期间主波向为SSE、出现频率为37.92%,次波向为S,出现频率为26.11%,对于有效波高大于3m、最大波高大于4m的极端波浪,频率分别为0.65%、1.95%,波向主要分布在ENE—SSW。
在混凝土侧面和廊道内侧,混凝土浇筑89& 天后,松动模板拉杆,从拉杆孔洒水进入模板和混凝土间的缝隙珠江口太平水道进行养护,待混凝土强度达到:%;后拆模,拆模后立即在外露面覆盖土工布,并进行洒水养护。
养护水采用温度较高的地表水,严禁采用地下水。
同时为使廊道里面混凝土保温保湿,在养护期间,把廊道两侧的门洞用布帘封住。
混凝土养护安排专人负责,确保混凝土表面一直处于湿润状态,混凝土养护时间不少于$%天。
通过上下闸首的比较,做好混凝土的养护工作对减少裂缝的产生起很大的作用。
8’改善结构设计针对以往廊道进出口圆弧段凹面部位容易出现裂"广东省水文局惠州水文分局黄恒熙陈海全广东省航道勘测设计科研所周作付缝,施工中采取了在圆弧段中部开一竖向缺口作为后浇带,缩短侧墙的分段长度;另外在廊道侧墙引水面将水平摘要:依据太平水道航道部门!""# 年和$%%!年两次水文测验成果,对珠江口太平水道的水流特性进行了较为详细的分析,为充分认识太钢筋加密一倍,增加混凝土表面的抗裂能力,通过这些措施,对裂缝的开展起到了一定的控制作用。
&’监测与预报&’*混凝土内部埋设热电偶,每两小时观测一次,随时掌握混凝土在浇筑过程和养护期的温差变化,指导调平水道河道特性及其相关的工程建设提供参考。
关键词:太平水道水文特性! 概况太平水道位于虎门水道左侧,该水道环绕虎节保温层厚度,实现动态监控和动态调整。
&’$ 施工期重视和做好气象预报资料的收集、应用工作,指导混凝土生产作业,主动有效地制定实施对混凝土进行温控保护的计划。
门镇,长约!&’%(),上出口在虎门渡口下游*%%)附近,下出口在沙角电厂上游。
该水道呈牛轭状,&’8 遇到低温天气施工,要保证混凝土入仓温度不低于-<;高温季节施工,要控制混凝土入仓温度不高于8%<,并特别注意对混凝土表面温度进行控制,底板混凝土内外温差不大于$%<,廊道混凝土内外温差不大于*-<。
波浪的分类及其划分理论波浪的分类及其划分理论数三国风流⼈物,只道句“滚滚长江东逝⽔,浪花涛尽英雄。
”看唐朝⼀代盛事,可摇头轻吟“春潮带⾬晚来急,野渡⽆⼈⾈⾃横。
古往今来,有多少⽂⼈墨客为那⼀江春⽔向东流痴迷,⼜有多少天妒英才为那翻腾⽽起的浪花许下凌云壮志。
波浪和它的名字⼀样⾜够引起⼈们的关注和敬仰,⽽在⾃然科学和⼯程界同样如此。
要乘风破浪固然需要勇⽓,可是在⼯程实践上却不能鲁莽⾏事,研究基础的波浪分类有助于我们更深⼊的了解其对建筑物的影响。
我们在课程上粗略的学习了⼀些波浪的分类及其划分理论,并进⼀步查阅了相关的⽹站和书籍。
第⼀部分、波浪概述波浪是海洋、湖泊、⽔库等宽敞⽔⾯上常见的⽔体运动,其特点在于每个⽔质点作周期性运动,所有的⽔质点相继振动,便引起⽔⾯呈周期性起伏。
因为⽔是⼀种流体,它在外⼒(风、地震等)作⽤下,⽔质点可以离开原来的位置,但在内⼒(重⼒、⽔压⼒、表⾯张⼒等)作⽤下,⼜有使它恢复原来位置的趋势。
因此,⽔质点在其平衡位置附近作近似封闭的圆周运动,便产⽣了波浪,并引起了波形的传播。
由此可见,波浪的传播,并不是⽔质点的向前移动,⽽仅是波形的传递。
1.波浪要素波浪的尺度和形状,通常⽤波浪要素来表述。
波浪的基本要素有:波峰、波⾕、波顶、波底、波⾼、波长、波陡、周期、波速等。
波峰是静⽔⾯以上的波浪部分;波⾕是静⽔⾯以下波浪部分;波顶是波峰的最⾼点;波底是波⾕的最低点;波⾼(h)是波顶与波底间的垂直距离;波长(λ)是两相邻波顶或波底间的⽔平距离;波陡(σ)是波⾼与半个波长之⽐;波浪周期(τ)是两相邻的波顶(或波底)经过同⼀点所需要的时间;波速(c)是波形移动的速度,即波长与波浪周期之⽐值:第⼆部分、波浪的分类及其划分理论因为某些波按其特性可以放在不同的划分区域中,故将在⼀种划分区域中详细介绍,⽽其他区域相对省略。
⼀、按振幅与波长相对⽐值划分:(⼀)⼩振幅波动(线性波动)⼩振幅波动是指波⾼远⼩于波长(h<<λ)的简单波动。
波浪的成因和要素有哪些波浪指具有自由表面的液体的局部质点受到扰动后,离开原来的平衡位置而作周期性起伏运动,并向四周传播的现象。
那你对波浪的形成好奇嘛?以下是店铺为大家整理波浪是怎么形成的答案,希望对你有帮助!波浪形成的原因海水受海风的作用和气压变化等影响,促使它离开原来的平衡位置,而发生向上、向下、向前和向后方向运动。
这就形成了海上的波浪。
波浪是一种有规律的周期性的起伏运动。
当波浪涌上岸边时,由于海水深度愈来愈浅,下层水的上下运动受到了阻碍,受物体惯性的作用,海水的波浪一浪叠一浪,越涌越多,一浪高过一浪。
与此同时,随着水深的变浅,下层水的运动,所受阻力越来越大,以至于到最后,它的运动速度慢于上层的运动速度,由于惯性,波浪最高处向前倾倒,摔到海滩上,成为飞溅的浪花。
暴风浪具有特别的重要性。
暴风浪是吹程相当大的特殊大风的产物;它们在一天里对海岸线的作用可能比普通盛行波浪在数周相对平静的天气里作用明显。
这些暴风浪大多数都造成破坏性的后果。
由于它们频繁出现,一浪很快地紧接着一浪,频率约为1分钟12-14次,由于当波浪破碎时,水几乎垂直地冲击下来(因此有“冲击碎浪”一语),因而回流比上爬强有力得多。
因此,这些破坏性波浪倾向于“梳”下海滩,并将物质向海移动。
每分钟起伏约6-8次的较和缓的波浪,其上爬浪的前冲力较强,由于摩擦阻碍作用,回流力量较弱;因此,它们倾向于将粗砾搬上海滩。
这些波浪是建设性波浪,即“崩顶”或“激散”碎波。
冬季的大西洋波浪对爱尔兰西岸的平均压力,差不多为每平方米11 000千克,而在大风暴期间,压力可3 倍于此。
暴风浪对海岸线的作用在高潮时极为显著,因为它们的力量作用于较高的海滩或悬崖面上。
当波浪接近滨岸并且水变浅时,其速度便减小。
如果海岸由交替的岬湾构成,那么,水在岬角前变浅要比在海湾深水处快。
因此,波浪从海湾处向岬角侧部弯曲或折射,并在这里加强侵蚀过程。
如果波浪以斜交的方向推进,那么折射也可能在平直海岸上发生,结果它们最终将在几乎与海岸平行的方向上破碎。
我国沿海地区波浪能的空间分布特征
1.北部海域波浪能较强:北部海域受到季节性风场的影响较大,在冬
季北风影响下,北部海域的波浪能较强。
尤其是辽东湾、渤海湾、黄海和
东海北部海域,波浪能丰富。
2.南部海域波浪能较弱:南部海域主要受到西南季风的影响,季节性
风场较弱,因此波浪能相对较弱。
尤其是南海和台湾海峡地区,波浪能较低。
3.岛屿附近波浪能较强:我国沿海地区有众多海岛分布,这些海岛位
于海洋潮流和海底地形的交汇之处,形成了波浪能丰富的区域,如台湾东
北部、浙江温州附近、福建厦门以及海南等地。
4.陆地和海洋交界处波浪能弱:沿海地区的陆地和海洋交界处通常形
成一定的海浪阻挡带,对波浪能的传播起到一定的屏障作用,导致这些地
区的波浪能相对较弱。
如渤海湾和江苏沿海地区。
5.沿海地形对波浪能分布有影响:我国沿海地区地形多样,包括河口、海湾、滩涂、半岛和海岸等。
这些地形对波浪能的分布产生重要影响,如
形成了波浪集聚和阻隔的现象。
如长江口和珠江口附近海域,由于地形的
阻隔,波浪能低于周边海域。
总体来说,我国沿海地区的波浪能分布具有明显的空间特征,受到地形、气候和海洋动力学等多种因素的影响。
了解这些特征对于开展沿海地
区波浪能资源评估及利用具有重要的指导和借鉴意义。
粤东海域的波浪特性分析黎维祥;李伟仪【摘要】根据粤东海域的波浪观测资料,分析该海域的波浪特性.%Based on the observation wave data around the sea areas of eastern Guangdong, this paper analyzes the wave characteristics of the sea area.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2009(000)007【总页数】4页(P25-28)【关键词】粤东海域;频率;波浪特性【作者】黎维祥;李伟仪【作者单位】中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东,广州,510230;中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东,广州,510230【正文语种】中文【中图分类】TV139.2+3粤东海岸西起大亚湾,东至柘林湾,岸线长约760 km。
岸线走向为ENE—WSW。
从西向东分别为大亚湾、红海湾、碣石湾、靖海湾、海门湾、广澳湾、柘林湾。
其东南侧约800 km为菲律宾,西南约2 000 km为印度尼西亚,其ESE—SE向通过巴士海峡与太平洋相通,NE向为台湾海峡。
南海海域的大浪主要由东北季风和台风产生。
南海海域冬季盛行东北季风,强蒙古冷高压形成的偏北气流于11月到次年2月控制整个华南沿海。
当强冷空气南下时,沿海风力可达7~8级,平均风力也在5级左右。
每年影响华南沿海的强冷空气平均约5次。
风力≥8级的寒潮次数占寒潮总次数的27%。
南海台风是由南海热带低压或从太平洋移入南海的热带低压发展而成的。
南海台风一般从4月开始,至12月结束,其中6—10月活动最多。
4—12月出现的南海热带低压平均有73%能发展成台风,以5月和10月发展的概率最高。
但从南海台风各月出现的次数看,仍以8月、9月为最多,这是因为盛夏南海低压发展最多的缘故。
南海台风和热带低压发生最多的海域是在南海中部偏东的海面(12°N—20°N,112°E—120°E)。
知识窗▏风浪、涌浪和波浪的主要形式与特征海洋上层出现的波动是既多种⼜复杂。
仅就海浪⽽⾔,可能是风浪或涌浪,两者通常统称为海浪;也可能是两者同时出现或虽是其中之⼀,但却来⾃不同⽅向的浪的迭加,这时的浪称为混合浪。
那么,这三种浪如何予以判定?据定义,答案是简明的,但付诸实施却存在着困难。
⽐如,在风区内,风速骤降或风向突变后的浪,是风浪、涌浪还是混合浪?对历史的海浪资料⼜怎样区分从⽽应⽤它们?在海浪预报中,判别预报对象为那种浪是⾄关重要的。
因为风浪和涌浪各有其预报⽅法,若对象辨认不准,则将使预报精度⼤为逊⾊。
在探讨海-⽓相互作⽤时,若波型不明,则将导致算出的海⾯阻⼒系数具有⼤的误差。
判定海浪是风浪或是涌浪还有地貌学上的意义,因为它们各⾃塑造的海滩剖⾯是不同的。
下⾯就来具体说说风浪、涌浪和波浪的不同,及它们的传播形式,并谈谈沿岸流、离岸流和波浪破碎。
风浪:由风的直接作⽤所引起的⽔⾯波动称为风浪(Wind Wave),其特征是波峰尖削,在海⾯上分布很不规律,波峰线短,周期⼩,当风⼤时常常出现破碎现象,形成浪花。
风浪也称风成波,是在风的直接作⽤下,海洋与湖泊表⾯产⽣的波动。
风浪的基本特征是波⾯⽐较粗糙,波形⽐较尖陡,波向基本与风向⼀致。
风浪的盛衰决定风要素(风速、风向、风时或风区)的⼤⼩。
依赖于风速和风区变化的海浪状态为定常状态,依赖于风速和风时变化的海浪状态为过渡状态;在给定风速下,风区和风时⾜够⼤,海浪达到最⼤尺⼨,此时风传递于波的能量与波破碎和涡粘消耗能量达到平衡状态的风浪为充分成长状态。
风区是指风速、风向⽐较⼀致的风作⽤的⽔域范围,风区内某点沿风向⾄风区上限的距离为风区长度。
风时是指平均风速作⽤于⽔域的时距,也定义为起风时刻到推算风浪时刻平均风速吹于⽔域的时距。
风速是指单位时间内空⽓在⽔平⽅向上的距离。
风向是风的来向,习惯上以风向来称呼风的名称,如北风、东风等。
涌浪:离开风区传⾄远处或者风区⾥风停息后所遗留下来的波浪称为涌浪(Swell),涌浪在海⾯上的传播⽐较规则。
广西北海近岸海域波浪的分布特征文先华;武艺【摘要】通过对广西北海近岸测站1 a实测波浪资料,分析该海域的波浪特征,得出:海域不分方向H1/10.年平均值为0.6m,常浪向为WSW向,出现的频率为15.48%,强浪向为ESE向,观测期间最大波高出现在201409号“威马逊”台风期间,Hmax 最大值为8.23 m,对应H1/10.值为6.26 m;波高与周期的联合分布基本呈类似斜三角形分布.运用最小二乘法进行回归分析,建立了该海域各特征波高与平均波高的相关关系.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】4页(P32-35)【关键词】海浪;波浪;波高;周期;分布;频率;广西【作者】文先华;武艺【作者单位】天津水运工程勘察设计院,天津市水运工程测绘技术企业重点实验室,天津 300456;天津水运工程勘察设计院,天津市水运工程测绘技术企业重点实验室,天津 300456【正文语种】中文【中图分类】TV139.2+3;U65海浪是一种复杂的三维随机运动[1-2],它是海洋和港口海岸工程设计中最为重要的动力因素之一。
但是由于海浪结构的复杂性和随机性[3],特别是近岸海域受到海流、风、地形、水深、建筑物以及地理环境等多种因素的影响,至今尚未得到公认的、广泛适用的风浪关系和波要素分布规律[4]。
因此通过对现场风、波浪实测资料的统计分析,探讨近岸海域的风浪关系和波要素分布统计特征是十分必要的,对该海域的波浪理论研究和海洋工程实际应用均具有重要意义。
本文根据实测资料,分析了广西北海近岸海域的波浪分布特征,为这一海域的海浪研究和工程建设提供参考。
利用的实测波浪资料为广西北海铁山港区近岸海域某一测波点2014年1月1日—12月31日的定点连续测波资料,观测时长为期1 a。
测波点位于铁山港锚地外围海域内,海图水深约17 m,测波点SW向面向北部湾海区,无岛屿掩护,波浪代表性良好,海底平坦,底质以泥沙为主,观测位置见图1。
珠江口海流流速随时间变化的关系摘 要波浪和潮流、径流,风海流是海岸河口地区的主要动力因素,波流共同作用的现象经常出现。
因此波流共同作用下的波浪变形研究具有十分重要的理论意义和实际意义。
本文主要研究了2007年4月珠江口港珠澳大桥桥位点实测海流流速随时间变化的情况。
关键词:珠江口,海流流速,时间变化本文根据港珠澳大桥现场波浪观测所得数据,简单的研究港珠澳大桥桥位点4月份大潮实测海流周日报表,得到离底5.3m 的各个时刻的海流流速如下表所示:2008年4月大潮日平均实测海流流速(cm/s):表1-1 实验观测数据单位:i x 时,i y 厘米/秒时间12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 流速 32 10 29 55575526419710586 44 时间 12 13 14 1516171819202122 23 流速735567497112794118305561根据所给问题的试验数据,要计算任意时刻的海流速度,可以通过插值来实现.考虑到实际海流速度是随时间连续变化的,为了提高精度,我们采用于3次B 样条函数进行插值下面构造三次B 样条函数()y S x =.由试验数据,时间是每天的0点和23点,间隔是1个小时,共24个点(i =0,1,2、…,23).所以令i x 为插值节点(等距),步长为1,相应的流速为i y 对应关系如下表所示:单位:时,表1-2 插值数据对应关系 单位:i x 时,i y 厘米/秒i x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 i y 32 10 29 55575526419710586 44 i x 12 13 14 1516171819202122 23 i y735567497112794118305561函数()y S x =满足的条件为:1) ()0,1,2,23i i S x y i ==L 2) 100010''()y y y S x x x −=≈=−-22 3). 232223232322''()y y y S x x x −=≈=−6,取()S x 的三次B 样条函数一般形式为:()2431()j j x x S x c M j h=−−=−∑ 其中,(0,1,2,23)j c j =L 为待定常数,1h =,在这里:33333330,21(2),21614(2)(1),1066()14(2)(1),01,661(2),1260,2.x x x x x x M x x x x x x x ≤−⎧⎪⎪+−≤≤−⎪⎪+−+−≤≤⎪⎪=⎨⎪−+−+≤≤⎪⎪⎪−+≤≤⎪⎪≤⎩,,,,即:3232312,12314()2,12,630,2x x x M x x x x x x ⎧−+≤⎪⎪⎪=−+−+≤≤⎨⎪⎪≥⎪⎩且易知:32,031()160,2.x M x x x ⎧≤⎪⎪⎪==±⎨⎪⎪≤⎪⎩,,,以及 30,01'()120,2.x M x x x ≤⎧⎪⎪==±⎨⎪⎪≥⎩m ,,, 根据B 样条函数的性质,''()S x 在023[,]x x 上连续,则有:()24301'''()j jy S x c M x x j =−==−−∑由插值条件可以得到下列方程组:()()()()()()243124030124233231'''''23'i j ij j j j j S x c M i j y S x c M j y S x c M j y =−=−=−⎧=−=⎪⎪⎪⎪=−=⎨⎪⎪=−=⎪⎪⎩∑∑∑,即:11110232423462'2'i i i i c c c y c c y c c y −−−++=⎧⎪−+=⎨⎪−+=⎩,将1102'c c y −=−,2423232'c c y =+代入前24个方程中的第一个和最后一个可以得到方程组AC F =,其中:24244214114114124A ×⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦O O O ,0122223c c c C c c ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦M ,001222232362'1486606174633062'354y y y y F y y y +⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥−⎢⎥⎣⎦⎣⎦M M显然A 是满秩矩阵,方程组AC F =一定有解,有消元法解得: C=37.7700 -1.5399 28.3897 61.9811 53.6858 65.2756 15.2118 29.8771 111.2797 107.0041 90.703846.1806 -11.4261 41.5238 55.3307 73.1533 96.0562 124.6218 77.4566 39.5517 10.3367 27.1017 61.2567 57.87171102'c c y −=−=42.4601; 2423232'c c y =+=69.8717;将,(0,1,2,23)j c j =L 代入()2431()j j x x y S x c M j h=−−==−∑即得流速随时间变化的规律。
近20年来珠江三角洲网河区水文要素变化特征分析李远青【摘要】珠江三角洲网河区水多沙少,河势基本稳定,但近20年来的大规模采挖河床泥沙,在很大程度上改变了网河河床演变的过程,这种改变已远远超过和涵盖了同期河流自然演变的程度,尤其是大规模人工采砂引起河床普遍大幅度下切,从而引起网河区水文要素发生相应变化.该文主要从大断面、平均潮位、平均低潮位、平均高潮位、洪水情况及网河分流比等方面,探讨珠江三角洲网河区水文要素变化的特征.【期刊名称】《广东水利水电》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】4页(P54-57)【关键词】水文要素;变化特征;分析;珠江三角洲【作者】李远青【作者单位】广东省水文局佛山分局,广东,佛山,528000【正文语种】中文【中图分类】P333前言珠江三角洲网河区的面积为 9750km2,其中西、北江三角洲占 93.4%,东江三角洲占 6.6%,可见,珠江三角洲是一个发展不平衡、形状不对称的复合三角洲。
杨清书等利用 20个验潮站的资料,得出珠江三角洲水位变化总体呈上升趋势,1959~1988年间的上升率在 0.3~7.3mm/a范围内,平均为 3.1mm/a[1-2]。
近 20多年来,由于人类活动和气候变化等多重因子的叠加影响,珠江三角洲网河区自然环境发生了巨大的改变,主要表现在水文及河流地貌特征发生变异,表现出了与 20世纪 90年代之前研究成果不同的变化趋势。
本文重点分析西、北江三角洲区域特点,通过整理21个潮位控制站的潮汐特征值,分析西江~磨刀门沿程、西江~横门沿程、北江沿程 3个不同支流的水文要素变化特征(由于各个潮位控制站的建站时间不同,故资料序列长短不一,统一取 1950~2009年作为分析年限)。
潮位控制站的位置示意见图 1。
1 珠江三角洲网河区水文要素变化特征分析1.1 大断面变化分析1)河床沿程变化分析图2反映了西江在珠江三角洲范围内沿程的河床变化情况:上游马口站的河床最宽深,洪水期过水流量大,同级水位下流量会更大;小榄站的河床次深但河宽最窄,容易造成水位壅高,呈阻水状态;板沙尾站的河床较小榄站宽浅,容易造成水位降低,呈过水顺畅状态;横门、灯笼山、黄金三站分别反映了横门、磨刀门和鸡啼门近口门的河床情况,三个口门的河床均呈宽浅状,利于潮汐的涨退。
珠江口波浪要素特征分析尹毅;江丽芳;张志旭;于红兵;王海龙【摘要】文章利用珠江口长达1年的实测海浪资料,对珠江口海浪基本要素、大浪过程以及与热带气旋活动的关系进行统计分析,选取强台风"韦森特"过程进行研究.结果表明:珠江口波浪以0~2级波高为主,出现频率达76%,3级波高次之,出现频率为22%;平均波高的月变化幅度较大,大浪多出现在夏、冬季,与热带气旋活动和冷空气过程密切相关;常浪向为SE向,出现频率为29%,强浪向为SSE向,一般由热带气旋引起;涌浪在秋、冬季出现频率较低;在春、夏两季出现频率稍高.强台风"韦森特"期间,最大浪高达3.93m,台风浪经历了涌浪—混合浪—风浪—混合浪的过程,波型变化与一般台风浪波型的演变规律较为一致.%Based on the one year wave data collected continually at the station of the Pearl River Estuary, statistical analysis of wave characteristics was conducted. The results show that the frequency of the wave height that was below 0.5 m was 76%. The month-to-month variation was quite notable. The bigger waves occurred mainly in summer and winter, which were closely related to tropical cyclones and cold air. The direction of higher frequency waves was SE, and the frequency reached 29%. The direction of strong wave was SSE, which was generally caused by tropical cyclones. During Typhoon Vicente, the wave height increased rapidly, with the maximum wave height reaching 3.93 m. The pattern of typhoon wave was in accordance with the general evolution of typhoon wave type.【期刊名称】《热带海洋学报》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】7页(P60-66)【关键词】珠江口;波浪骑士;波浪要素;台风浪【作者】尹毅;江丽芳;张志旭;于红兵;王海龙【作者单位】中国科学院南海海洋研究所,广东广州 510301;中国科学院大学,北京100049;国家海洋局南海分局南海预报中心,广东广州510310;中国科学院南海海洋研究所,广东广州 510301;中国科学院南海海洋研究所,广东广州 510301;中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司,广东广州 510663【正文语种】中文【中图分类】P731.22作为我国年流量第二大河的珠江,由东江、北江、西江及其他支流构成,经由八大口门汇入南海。
据统计,环珠江口湾区聚集了广东省过半的人口,是中国最发达的经济区域之一。
但是,珠江口也是广东省海域灾害频发,灾情严重的重要区域。
邓松等(2006)统计分析了自 20世纪 90年代以来珠江口近海海域灾害发生过程及其对沿海地区的影响,结果表明风暴潮灾害影响最大,海浪灾害位居第二。
近年来已有学者对珠江口近海海域的波浪做了一些研究。
王欣睿等(2009)利用时间跨度近2年600余组波浪观测资料,基于 5种风浪经验预报模型,对珠江口近海海域波高做了后报分析; 辜俊波(2012)和张洪生等(2013)基于 CCMP卫星遥感海面风场数据,通过将WAVEWATCH Ⅲ和SWAN数学模型嵌套的方法,模拟了10个月的珠江口附近海域的风浪场,初步讨论了不同台风风场对台风浪的影响。
珠江口近岸海域风浪受区域限制及众多岛屿影响,具有其局地特征,但目前为止对其研究相对较少。
这主要是由于实测资料的缺乏,尤其是中高海况下的直接观测和研究结果非常缺乏。
一方面在于: 作为中国水上运输最为繁忙水域之一的珠江口,布放长期波浪观测站在客观上存在着一定困难,且某些常规波浪观测方法在中高海况下较难予以实施。
另一方面,遥感测波技术在高海况下的精度有待改进,且其在近岸海域一般存在着缺测的情况。
本文利用珠江口近岸海域连续一年海浪观测数据,对海浪基本要素进行了统计分析,给出珠江口海域波浪的基本特征; 统计和分析珠江口海域大浪过程与热带气旋活动的关系,并选取其中一个台风浪过程进行分析,研究台风过程中该海域海浪的特征和演变规律,为珠江口的海浪预报等工作提供一定的参考。
南海波浪主要由热带气旋和季风引起。
在东北季风期,南海出现以东北向为主的风浪; 在西南季风期,常见的西南向浪(中国海湾志编纂委员会,1998)。
珠江口岛屿众多,外海波浪受到这些岛屿的屏障作用传至珠江口,发生折射与绕射等现象,同时受到水深变浅等因素的影响,波高与波向往往发生较大变化。
本文采用数据的波浪观测站位于万山群岛以北、桂山岛以西的伶仃洋海域上(见图1)。
该观测站以西为青洲水道与大西水道,以北分布着虎门、蕉门、洪奇门与横门共4个口门,距虎门约75km,距横门约45km。
该观测站所选位置既可以反映外海波浪经岛屿进入珠江口后的特征,又因其北侧风区较长,使得冬季风期间波浪的特征得以体现。
观测站水深约为 10m,岸边数据接收站距其 9km,平均潮差 0.85~0.95m(黄方等,1995)。
采用观测仪器为荷兰Datawell公司出产的Waverider(波浪骑士)浮标,型号为DWR-MK Ⅲ。
观测工作自2012年6月1日0时开始,至2013年5月31日23时结束。
仪器设置每小时观测一次波浪,每次连续记录30分钟,采样频率为1.28Hz。
热带气旋轨迹资料来源于日本气象厅 (Japan Meteorological Agency )每6h一次的热带气旋路径数据。
对珠江口海域2012年6月—2013年5月期间一年的海浪实测资料进行统计分析。
结果显示,珠江口内波浪一般较小,多以0~2级波高为主,3级波高次之,2012 年7月、8月和12月均观测到一次5级波浪过程,期间最大波高达3.93m。
0~2级、3级以及3级以上波高的出现率分别为76%、22%和2%。
下文分别从海浪要素的月平均值、极值变化特征以及大浪统计、季节分布特征方面进行分析。
2.1 月平均值和极值变化特征表 1列出了各月平均有效波高、平均有效波周期、最大波高及其对应波周期的统计结果,图2为各月平均有效波高与最大波高的变化过程图。
可以看出,年平均有效波高为0.41m,秋、冬两季除9月外,各月均在年平均有效波高之上; 春、夏两季总体在年平均有效波高之下。
各月最大波高的变化范围在 1.59~3.93m 之间,其中以7月、8月和 12月最大,这3个月最大波高均在3.0m以上(5级); 其他月份最大波高均为4级。
最大波高的极大值出现在2012年7月,系由1208号台风“韦森特”影响所致。
2.2 大浪统计珠江口海域内 5级以上的大浪多出现在夏、冬两季,与热带气旋活动和冷空气过程密切相关。
表2为观测期间5级以上台风期间大浪(2.5m以上波高)的统计结果。
可以看到,最大波高为 3.93m和3.21m,最大波高对应的周期为分别为4.6s和8.7s,以风浪为主。
统计结果显示,大浪波高的大小与热带气旋的强度、路径和移动速度均有关,热带气旋距离观测点越近,靠近观测点时风速越大,引起的波高就越大(姚圣康,2006),实测结果符合风浪成长理论(丁平兴等,1995)。
波浪观测站北侧风区较长,在东北季风期间有较大波浪过程。
2012年 12月的一次冷空气过程中,最大波高达到3.04m。
2.3 波浪要素的季节分布特征2.3.1 波向的季节分布图3给出了4个季节有效波高的波浪玫瑰图。
春季,常浪向为SE向与ESE向,强浪向为偏N向与偏ESE向。
夏季,常浪向集中分布在SSE与SE向,强浪向为SSE向。
秋季,常浪向主要表现为SE与ESE向,强浪向分布于偏N向与偏SE向。
冬季,常浪向为 SE向,ESE向与 N向次之,强浪向为偏NE向。
从全年来看,观测海域的常浪向表现为 SE向,出现频率为29%; 其次为ESE向与SSE向,出现频率分别为 17%和16%; 在其他方向出现频率较少,一般不超过8%。
强浪向为SSE向。
总的看来,外海波浪传入珠江口,受万山群岛等众多岛屿的阻挡与屏蔽,使得波浪发生反射与绕射现象,各季波向均以 SE向为主。
夏季偏向 SSE一侧,秋季与春季偏向ESE一侧,在东北季风盛行的冬季北向波浪的出现频率增多,但常浪向仍以SE向为主。
全年波浪出现在E—S区间的频率为73%,其他方向波浪较少;强浪向也以偏东南向为主,多由热带气旋造成。
2.3.2 有效波陡的分布图4给出了各季节有效波陡(由 Hs/Lz计算得出,Hs为有效波高,Lz为由波浪谱零阶矩与二阶矩计算得到跨零周期,进而计算得出的波长)的分布情况。
春季,有效波陡出现频率超过5%的分布区间主要为 0.0093~0.0223,合计为 50%。
夏季,有效波陡出现频率超过 5%的分布区间为 0.0114~0.0370,合计为80%。
秋季,有效波陡出现频率超过5%的分布区间主要为0.0176~0.0395,合计为59%。
冬季,有效波陡在 0.01~0.05区间分布较为均匀,间或有个别波陡出现频率低于5%,分布区间出现频率超过5%的合计值为71%。
全年统计,有效波陡出现频率超过5%的分布区间为0.0086~0.0282与0.0310~0.0394,合计为72%。
依据波型判据: 有效波陡≥0.025为风浪; 0.025>有效波陡≥0.01为未成熟涌浪; 有效波陡<0.01为成熟涌浪(Thompson et al,1984)。
可以知道,夏、秋、冬、春四季以及全年涌浪出现的频率分别为 48%、37%、36%、53%和44%。
依此判据可知,涌浪在秋、冬季出现频率较低; 在春、夏两季出现频率稍高。
2012年 7月 1208号强台风“韦森特”(Vicente)活动期间,观测站观测到最大浪高达 3.93m,本文选取该台风浪过程进行分析,以了解此过程中珠江口灾害性海浪的特征和演变规律。
3.1 台风概况2012年 7月 20日晚,美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center)将18日形成于菲律宾东海面的低压区升级为热带低气压。