【摘要】：港灣振蕩是海岸工程中一個非常重要的研究方向,許多港口都觀測到港灣振蕩現(xiàn)象的存在。本文首先列舉了近幾年國內(nèi)外發(fā)生的歷次港灣振蕩事件,總結(jié)了這些港灣振蕩的特征；然后回顧了之前港灣振蕩的研究內(nèi)容,在此基礎(chǔ)上做了如下深入研究： (1)假定港內(nèi)水深在縱向線性增加,且與之相鄰的外海水深不變,采用線性假定,給出了外海波浪垂直入射引起狹長矩形港灣內(nèi)縱向振蕩的解析表達。通過修正沿岸方向速度分量,將線性淺水方程擴展為描述邊緣波的弱色散性Boussinesq方程。采用該方程作為控制方程得到變水深港灣內(nèi)橫向振蕩的解析解。 (2)建立了可以描述底床運動產(chǎn)生波浪的Boussinesq模型,模擬了變水深港內(nèi)底床局部運動引起的港灣振蕩現(xiàn)象。小區(qū)域的底床運動引起明顯的橫向振蕩,而大范圍的底床運動引起的主要是前幾個低模態(tài)的縱向振蕩。港灣振蕩的模態(tài)(包括縱向和橫向振蕩)與底床運動的位置密切相關(guān),而各振蕩模態(tài)的幅值主要受底床運動的速度和幅度影響。此外,模擬得到的各振蕩模態(tài)的本征頻率及能量的空間分布與本文的理論結(jié)果吻合良好。 (3)由域內(nèi)造波法在Boussinesq模型中產(chǎn)生岸坡存在直墻時的邊緣波,建立了邊緣波的數(shù)學(xué)模型。采用該數(shù)學(xué)模型模擬了邊緣駐波向外海輻射高頻能量、離岸堤對邊緣波的耗散及邊緣波引起的港灣振蕩等現(xiàn)象。 (4)為了研究港灣振蕩的瞬態(tài)過程,采用Boussinesq模型模擬不同短波組成的波群引起常水深港灣內(nèi)的長周期振蕩。模擬表明波群所引起的港內(nèi)長周期振蕩受短波影響顯著：頻率較低的短波組成的波群引起的港內(nèi)長周期振蕩明顯大于較高頻率短波所組成波群引起的港灣振蕩。借助基于小波變換的二階自相關(guān)譜,研究了波群引起港灣振蕩的不同階段的波浪間非線性作用。此外,采用一種簡單的指數(shù)形式準確地描述港灣長周期振蕩在響應(yīng)階段的成長和耗散階段的衰減過程。 (5)為了比較滑坡激發(fā)的沖擊波與平穩(wěn)波浪引起的港灣振蕩,采用物理模型實驗?zāi)M了滑坡引起的沖擊波、沖擊波的傳播特性及其引起的港灣振蕩現(xiàn)象�；乱鸬臎_擊波可以看作是具有孤立波特性的波浪成分和具有色散波特性的波浪成分的迭加效果。通常具有孤立波特性的波動成分在港灣振蕩中起著重要作用,而滑坡引起的沖擊波中具有色散波特性的波浪成分在港灣振蕩中作用很小。為了進一步驗證該結(jié)論,采用Boussinesq模型模擬比較了孤立波與色散波包引起的港灣振蕩現(xiàn)象。數(shù)值模擬結(jié)果再次證明了以上結(jié)論。
【圖文】：

2.1縱向振蕩 2.1.1理論推導(dǎo)如圖2.1所示，一個內(nèi)部水深變化為h二xtar叨=sx的矩形港位于x=d處。y軸沿岸線方向，而x=0為海底延長線與平均海平面相交處，且x沿離岸方向增加。z軸位于靜止水平面，且向上為正。外海水深固定，港口寬度為Zb(從y=一b到y(tǒng)二b)。假定2b遠小于入射波長，所以此時港內(nèi)只存在縱向振蕩，研究問題簡化為沿x軸的一維波動。大多數(shù)的港灣，其水深都遠小于港灣振蕩對應(yīng)的波長。在此情況下，波動基本上是水平的，垂直變化很小。因此，可以利用淺水方程研究這一問題。線性淺水方程的質(zhì)量守恒方程為:爭

形是一個坡度不變的斜坡，但是，實際中這種假定只存在于一個很短的區(qū)域。通常港內(nèi)地形由一個有限長度的斜坡連接著水平的海底，而橫向振蕩只存在于這一斜坡地形上。圖2.6顯示了波數(shù)kl對應(yīng)的前四個橫向振蕩模態(tài)波幅的空間二維分布。由于這些振蕩是橫向第一振蕩模態(tài)，只有一個離岸方向的波節(jié)線，，振蕩在沿岸方向反對稱分布。離岸方向的波節(jié)線數(shù)對應(yīng)于邊緣振蕩模態(tài)。賈0崢L幾兀0助俐叫的1

本文編號：2627248