【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及波高分布计算，特别是涉及一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法及系统。
技术介绍
1、目前，海洋养殖场建设逐步由近海港湾向深水、深远海拓展。鉴于海洋养殖场建设日益向深远海推进，海上养殖区将面临恶劣的海洋波浪环境（如台风浪）的威胁。在台风浪等灾害性海洋动力环境要素的作用下，海上养殖设施会发生结构受损、锚缆断裂和锚泊移位等不同形式的破坏，严重影响海上养殖安全。采用大型透水消浪结构对深海养殖场养殖区进行防护，构建满足海上养殖设施安全作业需求的透水结构防护深海养殖场，是将海上养殖产业由近岸推向深远海、保障深远海养殖场安全运行的有效措施之一。透水结构防护深海养殖场如图1所示，其中黑色圆点代表透水消浪防护结构，黑色虚线方框代表养殖设施（如养殖网箱），黑色实线框代表作业船舶。
2、准确掌握透水结构防护深海养殖场内波高分布对养殖设施结构及养殖鱼类等的安全至关重要。在设计阶段，准确模拟透水结构防护深海养殖场内波高分布可以为优化透水结构防护深海养殖场的总平面布置提供科学依据；在运营阶段，在面临灾害性波浪（如台风浪）环境时，掌握防护结构内养殖水域的波高分布，可以为合理制定深海养殖管理策略提供科学支撑。
3、深入认识透水结构防护深海养殖场区域波浪传播变形过程是构建透水结构防护深海养殖场波浪计算方法的基础。透水结构防护深海养殖场区域波浪传播变形十分复杂，如图2所示，具体表现为：（1）波浪透射：由于深海养殖场养殖区和周边水域需要有充分的水体交换，在进行透水消浪防护结构布置（如点状间隔布置）时需要满足相应的过流条
4、目前透水结构防护深海养殖场建设尚处于探索阶段，缺乏针对透水结构防护深海养殖场内波浪分布计算方法以及波浪分布特征的研究。总体而言，在建立透水结构防护深海养殖场波浪计算方法时，需要综合考虑波浪透射、反射、绕射、风能输入、养殖设施波能耗散等过程对养殖水域波高分布的影响，并对上述物理过程进行合理的数学描述和参数概化。针对上述波浪传播变形过程，构建透水结构防护深海养殖场内波浪分布计算方法主要存在两个难点：（1）透水结构防护深海养殖场透水消浪防护结构的平面布置和口门设置需要兼顾消浪、过流、船舶作业的要求，外海波浪经透水消浪防护结构传播至养殖水域时，会发生复杂的联合透射-反射-绕射，对这一联合过程的计算需要兼顾精度和效率，是开展养殖水域波浪传播变形模拟的第一个难点；（2）养殖水域养殖设施对波浪能量具有耗散作用，如何合理概化养殖设施消浪过程并确定其消浪效能，是开展养殖水域波浪传播变形模拟的第二个难点。
5、基于此，亟需一种在同时考虑波浪透射、波浪反射、波浪绕射、养殖设施消浪和局部风生浪下的透水结构防护深海养殖场内波高分布计算技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法及系统，可在同时考虑波浪透射、波浪反射、波浪绕射、养殖设施消浪和局部风生浪下对透水结构防护深海养殖场内的波高分布进行计算，提高计算精度。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，所述计算方法包括：
4、考虑波浪透射和波浪反射，结合透水结构防护深海养殖场的平面布置中的透水消浪防护结构规格和透水结构防护深海养殖场的透水消浪防护结构的物理模型试验，确定波浪透射系数和波浪反射系数；所述透水消浪防护结构规格包括透水消浪防护结构的布置方式、数量、尺寸和间距；
5、考虑养殖设施消浪，确定波浪谱模式中养殖设施导致的波浪能衰减率计算公式；
6、考虑结构阻风和局部风生浪，确定对风速进行折减后的风能输入项计算公式；
7、将所述波浪透射系数、所述波浪反射系数、所述波浪能衰减率计算公式以及所述风能输入项计算公式输入至波浪计算模型，以对所述波浪计算模型进行优化，得到优化后计算模型，并基于所述优化后计算模型确定所述透水结构防护深海养殖场内的波高分布。
8、一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算系统，所述计算系统包括：
9、透射和反射优化模块，用于考虑波浪透射和波浪反射，结合透水结构防护深海养殖场的平面布置中的透水消浪防护结构规格和透水结构防护深海养殖场的透水消浪防护结构的物理模型试验，确定波浪透射系数和波浪反射系数；所述透水消浪防护结构规格包括透水消浪防护结构的布置方式、数量、尺寸和间距；
10、消浪优化模块，用于考虑养殖设施消浪，确定波浪谱模式中养殖设施导致的波浪能衰减率计算公式；
11、局部风生浪优化模块，用于考虑结构阻风和局部风生浪，确定对风速进行折减后的风能输入项计算公式；
12、波高分布计算模块，用于将所述波浪透射系数、所述波浪反射系数、所述波浪能衰减率计算公式以及所述风能输入项计算公式输入至波浪计算模型，以对所述波浪计算模型进行优化，得到优化后计算模型，并基于所述优化后计算模型确定所述透水结构防护深海养殖场内的波高分布。
13、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
14、本专利技术用于提供一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法及系统，考虑波浪透射和波浪反射，结合透水结构防护深海养殖场的平面布置中的透水消浪防护结构规格和透水结构防护深海养殖场的透水消浪防护结构的物理模型试验，确定波浪透射系数和波浪反射系数，考虑养殖设施消浪，确定波浪谱模式中养殖设施导致的波浪能衰减率计算公式，考虑结构阻风和局部风生浪，确定对风速进行折减后的风能输入项计算公式，将波浪透射系数、波浪反射系数、波浪能衰减率计算公式以及风能输入项计算公式输入至波浪计算模型，以对波浪计算模型进行优化，得到优化后计算模型，并基于优化后计算模型确定透水结构防护深海养殖场内的波高分布。由于波浪计算模型本身会考虑波浪绕射，故在将考虑波浪透射、波浪反射、养殖设施消浪和局部风生浪时生成的波浪透射系数、波浪反射系数、波浪能衰减率计算公式以及风能输入项计算公式输入至波浪计算模型后，即可使得到的优化后计算模型同时考虑波浪透射、波浪反射、波浪绕射、养殖设施消浪和局部风生浪，从而在同时考虑波浪透射、波浪反射、波浪绕射、养殖设施消浪和局部风生浪下对透水结构防护深海养殖场内的波高分布进行计算，以准确掌握透水结构防护深海养殖场内波高分布。
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1.一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特征在于，结合透水结构防护深海养殖场的平面布置中的透水消浪防护结构规格和透水结构防护深海养殖场的透水消浪防护结构的物理模型试验，确定波浪透射系数和波浪反射系数，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特征在于，所述波浪能衰减率计算公式为：
4.根据权利要求3所述的一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特征在于，植被拖曳力系数、植被直径和每平方米植被数量的确定方法包括：
5.根据权利要求1所述的一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特征在于，所述风能输入项计算公式为：
6.根据权利要求5所述的一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特征在于，摩阻风速的计算公式为：
7.根据权利要求5所述的一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特征在于，滤波器的计算公式为：
8.根据
9.根据权利要求8所述的一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特征在于，根据透水结构防护深海养殖场的平面布置确定波高模拟模型计算域，具体包括：
10.一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特征在于，结合透水结构防护深海养殖场的平面布置中的透水消浪防护结构规格和透水结构防护深海养殖场的透水消浪防护结构的物理模型试验，确定波浪透射系数和波浪反射系数，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特征在于，所述波浪能衰减率计算公式为：
4.根据权利要求3所述的一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特征在于，植被拖曳力系数、植被直径和每平方米植被数量的确定方法包括：
5.根据权利要求1所述的一种透水结构防护深海养殖场内波高分布的计算方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢冬梅，潘军宁，杨氾，王赵军，赵悦，金越睿，杭岑，杨博，王红川，翟必垚，琚烈红，孙天霆，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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