[发明专利]一种基于波能通量推算实测波浪摩擦系数的测量分析方法

权利要求书

1.一种基于波能通量推算实测波浪摩擦系数的测量分析方法，其特征在于，所述测量分析方法包括：

选择近岸为平坦或坡度较缓的浅水区域作为测试区域；

在所述测试区域进行测点布局，且至少布置两个测点；

在各个所述测点部署方向波潮仪；

进行测量，持续测量时间涵盖一天的涨落潮；

测量完毕后，回收所述方向波潮仪；

读取实测数据并进行有效性分析；

基于波能通量模型推算海底摩擦导致的波浪摩擦系数，包括：

采用沿测量线方向的波能通量方程如下：

其中F_x为波能通量，表达式为：

其中，S(f)为由测量时程波高通过FFT换算得到的能量谱；C_gx是由测量结果推算得到的测量线方向的波浪群速度，波浪相速度c＝L/T，L为波长，T为周期，h为直接测量得到的水深，波数k＝2π/L；ρ为海水密度，重力加速度g＝9.81m/s²；

式(1)中，ε_f为海底摩擦引起的波浪衰减量，表达式为：

其中，f_w是无量纲波浪摩擦系数，U_rms为近海底波浪水质点速度，表达式为：

其中σ为满足以下色散关系的圆频率：

σ²＝gktanh(kh) (5)

对于计算过程中公式(2)和公式(4)的积分项，这里采用梯形积分进行计算，公式(1)的微分项则采用差分法进行计算，即：

其中Δx为测点间距在波浪传播方向上的投影。

2.根据权利要求1所述的基于波能通量推算实测波浪摩擦系数的测量分析方法，其特征在于，所述读取实测数据并进行有效性分析，包括：

所述方向波潮仪获取的实测数据包括各个测点的水深、波长和周期；

通过分析所述测点的方向谱以判定测点的主浪向，若各个所述测点的主浪向基本一致，则判定所述测点布局合理，推算的所述波浪摩擦系数有效，否则重新进行所述在所述测试区域进行测点布局的步骤。

3.根据权利要求2所述的基于波能通量推算实测波浪摩擦系数的测量分析方法，其特征在于，所述方向谱通过所述方向波潮仪实测得到，或者通过数值模拟得到，所述数值模拟包括动谱平衡方程、Boussinesq方程或缓坡方程波浪传播模型。

4.根据权利要求1所述的基于波能通量推算实测波浪摩擦系数的测量分析方法，其特征在于，所述测点布局采用垂直于岸线的直线排布形式，测点间距至少大于一倍波长，波浪传播方向与测量线方向的角度偏差小于等于22.5°，测点水深与波长的关系满足

5.根据权利要求1所述的基于波能通量推算实测波浪摩擦系数的测量分析方法，其特征在于，所述方向波潮仪采用自容式测量，内置干电池，整体安装于金属支架上。

6.根据权利要求1所述的基于波能通量推算实测波浪摩擦系数的测量分析方法，其特征在于，所述方向波潮仪的采样频率范围在1～8Hz，每组波流参数持续测量时间满足大于100个波周期的条件。