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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

嵊泗具有丰富的自然资源，而且蕴藏量巨大。风能密度平均为 0.327 kW/m² , 年有效风时频率为 88% ,年均有效风能为 2 522.3 h/m² , 风能开发利用潜力较大。嵊泗海域是我国沿海波浪较大的区域之一 ,蕴藏着丰富的波浪能资源。据国家海洋二所的资料表明，嵊山区段波浪能理论功率 45.61 万 kW,并且开发条件较好。嵊泗海域潮汐能资源丰富，分布区域广，可供选择建设潮汐能电站的坝址有14 处 ，可开发装机容量 0.95 万 kW, 年可发电量亿 kWh 。研究嵊泗的风、浪、潮这些海洋水文要素对开发利用这些新能源具有重要意义。强风浪带来的不仅是能源优势，同时也带来海洋灾害，由台风引起的海浪、风暴潮都会对当地居民生命财产安全造成严重损害，必须加强对海浪的研究与监控，了解其变化时间空间序列，从而才能做出有效防护措施，保障居民生命财产安全。

国内外研究现状

1 用观测资料分析海浪

波高分布状况
有效波高/m	百分比/%
＜0.3	5.2
0.31.0	47.5
1.02.0	35.6
2.03.0	6.6
＞3.0	5.2

根据嵊泗气象观测资料可知海面风速，风向的相关情况。嵊泗地区受东亚季风控制,每年9月到次年3月盛行偏北风,6月到8月盛行偏南风。嵊泗地区年平均风速为7.3m/s,最大风速为40m/s,极端大风速为50m/s,平均8级大风天数为145d。

观测波浪的仪器有波浪仪 ,例如SeaPac 2100 型方向波浪仪，波浪观测项目有波向、有效波高、谱峰周期和跨零周期 。其中波向观测的分辨率为 0 .1,误差为 0 .5;波高观测的分辨率为0 .1cm ,波周期分辨率为0 .1s , 误差为全量程的 0 .015 %。

其次还有卫星高度计资料。

利用好上述数据资料，陈红霞等人分析出嵊泗地区的波高分布状况。

2 海浪模式

从上个世纪40年代至今，科学工作者对海浪的研究已经进行了大量的工作，对海浪的各个物理过程也展开了深入的探究。与此同时，海浪模式也进入成熟的发展阶段。

2.1WAM 模式：是欧洲WAMDI 开发的适用于全球范围波浪计算模式，能描述波浪方向谱在时间和空间上的变化，包括风能、白帽效应、底摩阻和波-波相互作用。

2.2SWAN模式：是荷兰Delft 大学Booij 等在前人基础上提出的考虑地形变化影响下的波浪浅化、破碎、波-波非线性相互作用、风能输入和波浪耗散等相应的波浪模式，适用于近岸海域等浅水区域的波浪计算。具有高计算精度和高稳定性的优点，已经被广泛地应用于近海海域的数值模拟。

2.3WAVEWATCHIII 模式是由美国海洋大气局在WAM 基础上开发的，加入了新的物理过程和数值解法等选项。

2.4 FVCOM模式：综合了现有海洋研究中的有限差分和有限元模型的优点，在数值计算中既可以像有限元模型一样与浅海复杂岸界拟合又便于离散差分原始动力学方程组从而保证较高的计算效率，其采用方程的积分形式和先进的计算格式，特别是对于具有复杂的地形岸界的计算问题可以更好的保证质量的守恒性。

2. 研究的基本内容

本次毕业设计是通过对嵊泗地区的各种海洋工程水文要素进行分析、计算，以了解嵊泗的水文要素状况，主要包括波浪、潮汐、潮位以及根据嵊泗地区实测数据特点确立的专题。

波浪部分包括对波浪场和风场的分析以及多年一遇设计波高的推求两大部分。根据拟建工程的地形地貌特点和风速风向的玫瑰图确定主要来波方向分析，然后进行各种累积率波高的计算;根据实测分方向的波浪年极值资料一来进行频率分析，推求各种重现期的设计波浪要素;根据当地的短期的气象资料，推求各种重现期的设计波浪要素；根据上述分析确定的设计风速或者深水区的设计波浪要素。在此，要求学生自己编写计算机程序，并求出各种波浪要素。 潮汐部分:本部分利用当地附近某站2001年潮汐表中数据，绘制出潮位历时累积频率曲线及高潮累积率曲线与低潮累积率曲线并求出设计潮位(两种方法所得设计潮位的适用范围不同);利用多年极值资料计算极端水位(Gumbel曲线与P-III曲线并用);再利用潮峰与潮谷资料绘制出不同乘潮时的乘高潮保证率曲线和乘低潮保证率曲线。以及关于潮汐调和分析及潮汐特征值的理论介绍

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：利用嵊泗地区以往的实测资料，通过fortran、matlab、excel等程序处理数据资料，对嵊泗地区的海洋水文要素进行最小二乘估计以及进行潮汐调和分析，绘制出潮位历时累积频率曲线及高潮累积率曲线与低潮累积率曲线并求出设计潮位，计算极端水位。

进度：（1）2018年1月前，收集相关文献资料，认真阅读，总结出前人的研究成果，完成文献综述（已完成）；（2）2018年3月31日前，了解海洋工程水文要素数据的类型及处理；收集相关研究外文文献，完成一篇约5000字符的外文文献资料翻译；（3）2018年4月30日前，开展研究，利用fortran、matlab等程序处理数据，绘制所需要的特征曲线图；（4）2018年5月16日前，总结研究成果，撰写出毕业论文。预期效果：完成一份符合要求的高质量本科毕业论文，为以后的研究打下良好的基础。

4. 参考文献

[1]宗芳伊.基于swan模式的2种网格对嵊泗海域海浪模拟的比较研究.中国海洋大学.2014

[2]陈红霞.嵊泗地区风浪分布及其时间变化分析.国家海洋局.2006.

[3]田任午.8310号台风袭击嵊泗港的现场观察与分析.东海舰队气象台.1984.