亚洲h色精品,亚洲精品久久久久,欧美激情一二三区,成人影院入口

學術咨詢服務,正當時......期刊天空網是可靠的職稱工作業績成果學術咨詢服務平臺!!!

平潭島東部海域波浪特征及波浪能分析

發布時間:2021-06-17所屬分類:工程師職稱論文瀏覽:1482次

摘 要: 摘要:根據20112012年在平潭東部海壇灣海域浪龍(AWAC)的實測波浪數據,統計分析得到該海域的波浪特征。海壇灣海域全年的波向主要集中在NE-E-SE向,常浪向為ENE向,頻率為67.56%。強浪向為E向,H1/10波高最大值為5.73m。全年波高以3級浪為主,年出現頻率為41.9

  摘要:根據2011—2012年在平潭東部海壇灣海域“浪龍”(AWAC)的實測波浪數據,統計分析得到該海域的波浪特征。海壇灣海域全年的波向主要集中在NE-E-SE向,常浪向為ENE向,頻率為67.56%。強浪向為E向,H1/10波高最大值為5.73m。全年波高以3級浪為主,年出現頻率為41.97%。H1/10波高主要集中在0.40~2.20m之間,所占頻率為68.70%,周期主要集中在2.0~7.0s,所占頻率為98.20%。利用實測資料通過能量譜積分計算分析該海域的波浪能情況,波浪能的大小以波功率密度(Pw)表示。Pw具有明顯的季節性變化特征,秋冬強,春夏弱,秋冬季Pw平均值可達8.50~10.00kW/m。Pw年平均值在5.50kW/m左右,表明該海域為波浪能較豐富區。將實測波浪數據應用于波浪能經驗公式計算式時,不同波要素組合下的Pw近似公式其比例系數(α)不同,計算結果表明,Hs-T1/10和Hs-Tz波要素組合計算Pw為優選,其對應的α值分別為0.34和0.45。

平潭島東部海域波浪特征及波浪能分析

  關鍵詞:物理海洋學;波浪能;波功率密度;波浪特征;平潭海域DOI:10.3969/J.ISSN.2095-4972.2021.02.012

  能源是人類賴以生存的物質基礎,是社會發展的保障,是國家興建的動力。在社會發展的進程中,能源的短缺與分布不均也成了全球性問題。海洋能是海洋所特有的、通過海洋自身運動所產生的具有可再生性的自然能源,是既可供使用又不會產生污染的新能源。海洋能包括波浪能、海流能、潮汐能、潮流能、溫差能及鹽差能等。海洋能的開發利用可實現能源供給的海陸互補,減輕沿海城市能耗密度大、常規化石能源供給短缺的壓力[1]。

  波浪能是一種取之不竭的可再生清潔能源,但又是能量最不穩定的一種海洋能源,具有能量密度高、分布面積廣等優點。波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能,是一種在風的作用下產生的、由短周期波儲存的機械能。

  評估波浪能儲量通常是以波能功率密度為指標來衡量某一海域波浪能的理論儲量。波功率密度是波浪在傳播方向上單位時間內通過單位波峰寬度上的能量,用Pw表示,單位為kW/m[2]。馬懷書等(1983)采用氣候學方法,計算了我國近海和毗鄰海區的波浪能資源蘊藏量[3]。李陸平等(1984)參照Paniker對世界大洋波能估算的方法,利用黃海和渤海歷史海面實況天氣圖資料,采用普遍風浪的預報方法得到波浪要素,在線性波動理論的基礎上計算了渤、黃海波浪能資源蘊藏量[4]。王傳崑等(1989)利用全國55個波浪觀測代表站資料,對我國沿岸波浪能資源蘊藏量進行了全面的估算[5]。大部分學者采用美國EPRI(ElectricPowerResearchInstitute)[6]的波浪能功率密度算法。

  本研究利用平潭島東部海壇灣海域2011—2012年的實測波浪資料,分析了該海域的波浪特征,并采用譜積分的方法計算波功率密度,分析了該海域波浪能的季節分布狀況和波浪能的可利用等級。同時,基于Pw能量譜公式推導和統計分析,給出了該海域波浪能與波要素之間的經驗關系式。

  1研究海域和計算方法

  1.1研究海域

  波浪觀測站位于福建平潭龍鳳頭沙灘東側的海壇灣海域,經緯度為25°30'52.3″N,119°51'26.6″E,離岸約5km,海圖水深約為18m,偏東向直接與臺灣海峽相通,NE-SE向無阻擋,可直接觀測到這些方向的來波,偏東向外海波浪代表性良好。測站具體位置見圖1。對海壇灣海域采用“浪龍”(AWAC)從2011年8月1日開始至2012年7月31日進行為期一年的波浪觀測,觀測頻率為每小時一次,每次觀測時間為18min。“浪龍”的采樣頻率為1Hz,波高觀測范圍為0~15m,準確度為1%,分辨率為0.01m,波向精度為2°,分辨率為0.1°。本測站波浪周年觀測資料有較好的完整性,為該海域的波浪特征分析和波浪能計算研究提供了基礎資料。

  1.2波浪能計算方法

  某一海域的波浪能儲量通常以波功率密度(Pw)為指標進行評估,波功率密度是一個周期內波能的平均值,等于波峰長度方向上單位寬度的波浪與波峰線平行的一個豎直面上個點的動壓力與波浪水質點通過此豎直面上各相應點的流速積的總和在一個波周期內的平均值[7]。

  2結果與討論

  2.1波向和波高

  沿岸波向的分布變化與季風有密切的關系,同時還受到海岸、海底地形環境等因素的影響。根據實測波浪資料統計分析可知,該海域全年的波向主要集中在NE-E-SE向,其中以ENE向最多,所占頻率為67.56%,為常浪向;次常浪向為E向,所占頻率為21.05%。春、夏、秋、冬四季常浪向均為ENE向,出現頻率分別為69.34%、41.73%、79.39%和84.33%。強浪向出現在E向,H1/10波高最大值為5.73m。各月中的強浪向亦多出現在ENE和E向。圖2~4給出了觀測期間的有效波高、周期、波向的時間序列變化。將H1/10波高按照海濱觀測規范標準劃分波級(表1),表2列出了觀測期間的H1/10波高出現頻率分級統計結果。圖5給出了各季、年波浪玫瑰圖

  相關知識推薦:海洋研究員的論文怎么發sci

  觀測期間H1/3波高年平均值為1.27m,年最大值為4.52m;H1/10波高年平均值為1.57m,年最大值為5.73m。從表中可以看出,全年H1/10波高以3級浪為主,年出現頻率為41.97%,其次為4級浪,年頻率為37.33%,2級浪和5級浪出現頻率分別為10.84%和9.41%,6級浪出現頻率較小,為0.44%,7級以上大浪沒有出現。春、夏季均以3級浪所占頻率最高,其中春季3級浪出現次數最多,所占頻率達62.58%,夏季為46.81%,秋、冬季以4級浪所占頻率最高,秋季為54.76%,冬季為53.89%。2級浪所占頻率以夏季的31.85%為最高,其次為春季的7.48%,秋季和冬季季分別為0.87%和0.31%。由此可見,該海域波浪主要以輕、中浪為主,小浪、大浪次之,出現巨浪的頻率較少。

  臺灣海峽北部、臺灣島北部海面是熱帶氣旋活動頻繁的海區之一,夏、秋兩季是臺風多發季節。觀測期間平潭海區6—10月份受臺風影響次數較多,大浪主要發生在臺風登陸或影響的期間。觀測期間對測波點的波浪有較大影響的臺風共有6次,其中實測最大臺風浪波高(Hmax)為7.54m,對應的譜峰周期為8.1s,波向為E向,出現在201111號“南瑪都”臺風期間。

  2.2波高和周期聯合分布

  觀測期間平均周期Tz的年平均值為4.4s,最大值為9.6s,最小值為1.8s,各月平均值介于3.7~5.4s之間。

  根據一年的波高、周期統計資料,圖6畫出了波高和周期的聯合分布頻率圖(圖中等值線上數值為出現頻率,單位:%)。H1/10波高主要集中在0.40~2.20m之間,所占頻率為68.70%,其中波高在0.40~0.70m之間最多,占16.30%;周期主要集中在2.0~7.0s,所占頻率為98.20%,其中周期在4.0~5.0s之間最多,占34.40%。全年以H1/10波高介于0.40~0.70m、周期介于2.0~3.0s的波浪出現概率最高。

  2.3波功率密度

  波功率密度的值是基于能量譜式(3)得到的。參考一般能區劃分標準[7],各級Pw范圍內的平均值及頻率分析結果見表3,可看出Pw大于2.00kW/m的頻率為55.60%,占了一半以上。可見,此區域是波浪能較豐富區,有開發利用的前景。Pw<1.00kW/m的頻率占了31.74%,說明在一年之間,波浪能較匱乏的時期占有一定的比重,此區域今后開發波浪能如何平衡枯豐期還需仔細規劃。

  圖7是按夏(6—8月)、秋(9—11月),冬(12至翌年2月)、春(3—5月)4個季節劃分的Pw的變化曲線,圖8為逐月Pw最大值、平均值和最小值曲線圖。由圖7可見,Pw在夏、秋季會出現激增的極值,Pw值可達60.00~75.00kW/m。結合此段時間內的風場情況,可知臺風是造成此激增的主要原因[7]。Pw年平均值在5.50kW/m左右,秋、冬季Pw平均值可達8.50~10.00kW/m,但春、夏季Pw平均值范圍僅在2.50kW/m左右。各季Pw平均值均大于2.00kW/m,表明此區域的波浪能屬于可被利用的范圍。由圖7、8可見,秋、冬季的Pw值較春、夏季而言要高得多,說明Pw存在秋冬強、春夏弱的特征。這與其他區域波浪能已有的研究結果[8-13]一致,Pw具有較強的季節性變化特點。

  圖9給出了不同波高、周期對應的Pw近似公式比例系數(α)的計算結果,α平均值、標準差及標準離差率列于表4。由圖9可見,不同波要素組合代入經驗公式計算所得的α值隨波列樣本基本圍繞一定值波動,表明經驗公式中不同波高、周期組合(H2·T)的值與Pw值之間呈線性相關。從表4可看出,不同組合的波要素之間的α值是不同的。

  標準差和標準離差率均是衡量資料中各觀測值離散程度的統計量,進行多組資料離散程度的比較時,當均值不同時應采用標準離差率來比較。根據表4中結果,Hs-Tz組合的α標準離差率最小,為7.33%,標準差為0.033,α平均值為0.45;Hs-T1/10組合的α標準離差率為7.65%,標準差0.026,為最小,α平均值為0.34。可見,Hs-T1/10組合與Hs-Tz組合的標準離差率相差很小,僅差0.32%。以上表明這兩種組合計算Pw更能較穩定的接近于真實值。對于某一測站,在一段時間內波功率系數基本上趨于一個穩定的值,故也可采用一定時段的波功率系數來估算該區域全年的波功率水平[14]。由此,基于“浪龍”儀器觀測的波浪數據,用經驗公式計算平潭海域的波浪能時,采用Hs-T1/10的組合或Hs-Tz組合皆為優選,其計算式如下。

  3結論

  (1)平潭海壇灣海域全年的波向主要集中在NE-E-SE向,ENE向為常浪向,頻率為67.56%。強浪向出現在E向,H1/10波高最大值為5.73m。全年波高以3級浪為主,年出現頻率為41.97%。H1/10波高主要集中在0.40~2.20m之間,所占頻率為68.70%,周期主要集中在2.0~7.0s,所占頻率為98.20%。

  (2)觀測海域夏、秋季容易受臺風的影響,臺風會造成該海域較大的波浪波高。201111號“南瑪都”臺風期間,實測最大臺風波高(Hmax)為7.54m,對應的Pw值在此期間內也較高。

  (3)Pw具有明顯的季節性變化特征,秋、冬季節的Pw值明顯高于春、夏季,范圍約在8.50~10.00kW/m。該海域為波浪能較豐富區,其Pw>2.00kW/m的頻率達55.50%,值得考慮開發利用該區域的波浪能。

  (4)通過對比不同波要素組合下的Pw,可得到計算Pw近似公式的不同比例系數(α)。結果表明Hs-T1/10組合與Hs-Tz組合計算Pw更能較穩定的接近于真實值,其對應的α值分別為0.34和0.45。——論文作者:吳迪茜,陳智杰*

声明:①文献来自知网、维普、万方等检索数据库,说明本文献已经发表见刊,恭喜作者.②如果您是作者且不想本平台展示文献信息,可联系学术顾问予以删除.

现有选题 早选早安排

咨询心仪选题

我们的服务
全学科期刊推荐 中英文发表指导
最新分區查詢入口

SCISSCIAHCI

主站蜘蛛池模板: 封丘县| 铁力市| 雷州市| 平塘县| 沙坪坝区| 福鼎市| 治多县| 措勤县| 道孚县| 秦安县| 萨嘎县| 县级市| 广平县| 达尔| 临海市| 华坪县| 和林格尔县| 八宿县| 江城| 周宁县| 内乡县| 商城县| 宁南县| 慈利县| 紫阳县| 夹江县| 永仁县| 安阳县| 西乌珠穆沁旗| 聂荣县| 通榆县| 潍坊市| 西安市| 岱山县| 蓬莱市| 淄博市| 淅川县| 丰城市| 新建县| 横山县| 邮箱|