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威海大宇船业有限公司东侧海域波浪的推算与分析一、前言海浪对于海洋和海岸工程的破坏和威胁是建设者和设计者特别关心的问题之一, 尤其是掩护条件差, 面对外海的工程设施更是如此。威海市大宇船业有限公司其厂区和码头位于威海市崮山镇皂埠村皂埠口北岸( 37° 26′ ″ N,122 ° 16′ ″E) 。皂埠村距威海市市区 20 公里, 距威海湾的石油码头 10 公里。为了扩大厂区面积, 拟定码头岸线形成后, 配套建设相应的护岸, 利用后方的山坡土石填筑形成陆域做为厂区,见图 1 工程区地理位置图。为了此护岸工程的设计、施工,保证护岸结构物的稳定和安全, 必须在工程附近进行气象、海洋动力等海洋环境进行调查计算分析, 提出准确可靠的海洋环境参数, 供工程设计和建设应用。受有关单位的委托, 要求对工程附近海域的波浪状况进行分析, 并对设计波要素进行推算。由于波浪的产生和发展与气象状况有关; 波浪要素计算值与潮位有关, 文中将与波浪关系密切的风况、灾害性天气; 工程潮位予以简单介绍。现将“威海大宇船业有限公司东侧海域波浪的推算与分析”结果简述如下,供工程设计参考。二、工程附近的风况和主要灾害性天气系统 1 、风威海地处中纬度地带,属季风型大陆性气候,由于海洋的调节作用, 具有冬无严寒, 夏无酷暑, 昼夜温差小和湿度大等海洋性气候特征。根据多年统计资料, 威海年平均风速 ,冬、春季平均风速大于夏、秋季。 4 月份最大,月平均风速为 。 8 月份最小, 月平均风速 m/s ,威海强风向为 NNW 和 SW ,最大风速 22m/s 。常风向为 NW 和 NNW 向, 频率都是 11% 。冬季各月 NNW 向风的频率大于 20% , 1 月达 23% 。 5月-8 月多偏南风,频率为 9-15% 。威海多年平均>8 级大风日数 天。大风日数以冬、春季较多, 其中 2-4 月最多,月平均 天。 8 月份大风日数最少,月平均 天。威海各月平均、最大风速见表 1。表1 威海各月平均、最大风速( m/s ) 月份项目 123456789 10 11 12年平均风速 最大风速 风向 NW WN W NN W NW SW SW S ENE NN E NW W NW NN W NN W SW 2 、寒潮寒潮是秋、冬季主要大风天气系统。此类大风强度大, 一般 7-8 级, 海上最大可达 9-10 级; 持续时间长, 一般 2-3 天或以上, 影响范围大。寒潮入侵时,造成大风、阵雪和气温急降天气。统计 10 年资料, 影响威海的寒潮共有 32次, 其中 8 级以上大风 17次,占 % 。以 NNW 和N 向风最多,出现 11 次,占 % ,其次为 NNE 向风, 占 22% 。寒潮造成的 48 小时降温范围一般在 15℃以内。大风会引起沿岸增水或减水, 加上长周期涌浪的影响, 增水严重时潮水直冲沿岸, 护岸破坏严重。 3 、台风台风主要出现在夏季和初秋,统计 35 年资料中影响威海的台风共有 38次, 未出现台风的年份是 9 年占总年份的 25% , 一般年份 1-3 次。台风造成本地区 8 级以上大风 9 次,阵风大于 12 级的一次。最大平均风速 20m/s , 极大风速 30m/s ( 7416 号台风所致)。台风造成本地区暴雨以上降水 19次, 日降水量大于 100mm 的 7次, 造成的最大日降水量 ,最大总降水量 400mm (都是 6510 号台风所致)。台风中心穿过山东半岛的多出现在 7、 8 月份,中心穿过半岛的台风路径多为台风从黄海西折的, 有时是台风登陆北上的, 当台风中心通过半岛附近时,可造成 8-12 级大风,狂风暴雨并形成风暴潮,危害很大。三、工程设计水位工程潮位是海工建筑物和结构物的重要设计参数, 主要包括设计高潮位、设计低潮位、极端最高潮位和极端最低潮位。威海湾验潮站,自 1953 年 9 月开始验潮。威海的潮汐,受北黄海一支左旋潮波控制,由于成山角外 M 2 分潮无潮点的影响,这里的潮汐为不规则半日潮性质,由实测资料计算,其潮汐性质判别数为 。在每一太阴日中, 有两次高潮和两次低潮, 两次高(低) 潮的高度不相等, 尤其是两次低潮的高度相差达 60 多厘米, 两次高(低) 潮的时间间隔也有差异, 涨潮历时明显地短于落潮历时, 日潮不等现象比较显著。按照《海港水文规范》( J