RBR微型波潮仪——圣劳伦斯海道船只尾迹研究

六十年来,圣劳伦斯海道(St. Lawrence Seaway)一直是连接大西洋和五大湖的重要水上运输路线。海道全长3,700千米,东起加拿大魁北克省蒙特利尔和朗基尔,向西一直延伸至苏必利尔湖的尽头(即五大湖的极西端)。该海道最大可以容纳长225米,最大吃水深度8米的船只航行。船只向内陆航行,会经过15个船闸,借助海道攀升168米。Hamilton岛位于圣劳伦斯海道附近,其岸线会受到大型船舶产生的波浪影响。加拿大Queen’s University海洋学与海岸工程副教授Dr. Ryan Mulligan应用RBR温度波潮仪观测Hamilton岛沿岸的波浪。

2014年秋天,Dr. Mulligan带着本科生Gemma Bullard(现已博士毕业)在Hamilton岛南岸布放两台微型RBR温度波潮仪TWR-2050(新一代同类产品型号RBRduet³ T.D|wave16),两台仪器相距435米,所在水深均为1.3米。温度波潮仪被固定在10千克的重物上,在4Hz的采样率下进行7天连续观测。Dr. Bullard将波浪数据与船舶数据(包括船体大小、航行速度、通行时间)进行相关分析。分析结果显示风生波浪的周期尺度在10秒左右、波高处于厘米量级,大型船只造成的波浪其波高可达米量级。

通过对比RBR温度波潮仪的观测数据与渥太华Coldwater咨询公司开发的船舶引起的流体动力学模式数据发现,观测数据与模式数据吻合的非常好。该模型确定了吃水较深的船舶通过某一水体时的水位、流速、和尾迹变化。应用该模型,Dr. Bullard和Dr. Mulligan定位了最大波浪出现的区域,并将两台RBR温度波潮仪布放于该区域。

Dr. Mulligan将RBR仪器广泛应用到各种海上实测、实验室观测以及教学项目中,仪器设计直观、操作简便、坚固耐用、数据可靠是他选择RBR仪器的主要原因:“即使对于海洋背景并不丰富的本科生来说,学习使用RBR仪器也非常简单,并且我知道它的数据是可靠的。”

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