[发明专利]海底摩擦导致波浪衰减的实地测量方法

说明书

本发明涉及一种海底摩擦导致波浪衰减的实地测量方法，包括如下操作步骤：第一步：选择近岸为平坦或坡度较缓的浅海区域；第二步：进行测点布局；第三步：在已经布局的点部署方向波潮仪；第四步：进行测量，持续测量时间涵盖一天的涨落潮；第五步：测量完毕后，回收方向波潮仪；第六步：读取实测数据；第七步：进行数据整理分析；第八步：换算得到海底摩擦导致的波浪衰减系数。本发明建立一种在浅海区域衡量由海底摩擦导致波浪衰减值的实地测量方法，适合于近岸工程、海洋工程和近岛礁工程中涉及浅水区域波浪传播变形特性的评估。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，尤其是一种海底摩擦导致波浪衰减的实地测量方法。

背景技术

波浪从深水区传播到浅海区域附近，由于海底摩擦和渗透综合影响，会引起波浪发生衰减的变化。而不同海底底质形态(泥沙、淤泥、砂石或珊瑚礁等)差别较大，导致波浪的衰减特性差别也较大。目前还未有现成的实测技术定量描述由于海底摩擦导致的波浪衰减值。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的问题和测试需求，提供一种海底摩擦导致波浪衰减的实地测量方法，从而可同步测量波浪、海流和潮位参数以及波浪谱信息，该测量方法应用设备简单，操作方便，应用灵活性高，适合于浅海区域不同海底地形、地貌和地质类型。

本发明所采用的技术方案如下：

一种海底摩擦导致波浪衰减的实地测量方法，包括如下操作步骤：

第一步：选择近岸为平坦或坡度较缓的浅海区域；

第二步：进行测点布局；

第三步：在已经布局的点部署方向波潮仪；

第四步：进行测量，持续测量时间涵盖一天的涨落潮；

第五步：测量完毕后，回收方向波潮仪；

第六步：读取实测数据；

第七步：进行数据整理分析；

第八步：换算得到海底摩擦导致的波浪衰减系数。

作为上述技术方案的进一步改进：

第八步中，换算的公式为

采用沿测量线方向的动谱方程计算摩擦系数的方程如下：

其中N＝E/σ为动谱，E为能量谱(由测量时程波高换算得到)，S_f为底部摩擦带来的波浪衰减。U_x和c_gx分别是测量线方向的流速(直接测量得到)和波浪群速度。σ为满足以下色散关系的圆频率：

σ²＝gktanh(kd) (2)

底部摩擦项可以写为：

其中d为水深(直接测量得到)，重力加速度g＝9.81m/s²。Γ为衰减系数，与摩擦系数f_w的关系为：

Γ＝f_wg|U_x| (4)

考虑到能谱内部能量转移的可能性，对式(1)式进行积分得到：

其中，

设，

那么，

BΓ＝A (10)