厦门湾精细化风浪场数值模拟

• 作 者: 林毅辉
• 机 构: 厦门大学
• 出 处: 厦门大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 海洋波浪 风浪传播 波流耦合 厦门湾海域

本研究目的是了解厦门湾的波浪并在局部的动力和地形影响下的传播特征。通过运用近岸海浪模型、潮流模型以及缓坡方程模型来揭示常风浪的传播特征，分析了厦门湾潮流对风浪场的影响，同时对近岸小尺度区域的波浪传播进行初步探讨。主要研究内容包括：　　
⑴通过SWAN模型对厦门湾进行常风浪场的数值模拟。模拟结果显示厦门湾常风浪场主要受两个因素的影响，一是风的作用，风速越大，风浪的有效波高和有效周期越大；二是从台湾海峡传进港湾的波浪。厦门湾湾口海区的有效波高和有效周期大于厦门岛周边海区。厦门湾海区风浪有效波高和有效周期的等值线分布基本一致，高值区一般出现在金门岛的东南部海区，东北风作用下的两者的高值分别为1.8m和6s，为16个风向中最大。厦门湾海区风浪的传播方向基本与风的传播方向一致。　　
⑵将SWAN模型与潮流模型相结合，揭示了厦门湾潮流对风浪传播的影响机制。分析结果显示：厦门湾风浪场除了受风、地形等因素的制约外，潮流的变化也对其产生了一定的影响。当潮流流向与波浪的传播方向相同时，衰弱了波浪的成长，而流向与波浪的传播方向相反时，由于“顶托”作用，促进了波浪的成长。潮流也对风浪有效波高和有效周期的极值产生一定的影响。有效波高与有效周期的最大值和最小值一般不发生在高潮时或低潮时，除非当潮流方向与波浪传播方向垂直时，潮流本身对波浪的成长不产生任何影响。另外，无论是涨潮或落潮，波浪的传播方向均不发生改变。　　
⑶运用缓坡方程模型（CATWAVES模型）模拟了近岸小尺度海区波浪的折射、绕射、反射、碎波等复杂的物理过程，并模拟了厦门胡里山-白城海区的波浪传播过程，为进一步对近岸区波流耦合的数值模拟提供参考。