本发明涉及一种确定海湾海岸地区设计波浪的方法，属于海岸工程。
背景技术：
1、海湾海岸地区波浪要素的计算确定对于沿海地区的防灾减灾工作具有不可忽视的指导作用。特别对于海岸工程设计工作，设计波浪要素的确定极为重要。例如设计波浪要素的计算确定是海堤设计选型的基础与前提。海湾海岸地区的设计波浪要素计算确定最准确的方法是依据工程区域实测波浪资料进行频率分析，但我国很多地区实测波浪资料极为匮乏。利用长期的波浪实测资料可通过频率分析法对重现期设计波浪要素进行概率预测，这是设计波浪要素计算首位考虑的方法，受到海洋波浪观测技术难度大、投资高等条件限制，我国很多海域超过二十年的长时间序列的波浪实测资料较为缺乏，而具体的海岸工程位置处波浪观测资料更是稀缺。对于无波浪实测资料的情况，规范里主要建议采用风要素来推算波浪要素，如海堤设计规范里对于海湾河口区建议采用风浪莆田公式来计算设计波浪要素(莆田公式是我国常用的一种通过风要素资料带入经验公式计算波要素的方法)；对于开敞海岸则建议使用外海波要素通过波浪浅水变形计算得到设计波浪要素(外海波要素一般也是通过风要素来计算的)。风浪莆田公式是通过某海湾观测资料统计得出的，当风区长、存在涌浪成分或涌浪为主时，莆田公式可能并不适用。一般风浪莆田公式计算出的波周期较小，而涌浪的波周期较长。随着海洋动力数值模拟技术的发展，波浪数模被广泛应用于波浪推算中。波浪数学模型可以考虑风生浪、风浪涌浪的生长、衰减、波浪变形等各种因素，是一种波浪推算的有效方法。但波浪数值模拟能否准确地计算波浪并应用到工程实际仍受到质疑。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种确定海湾海岸地区设计波浪的方法。
2、本发明的技术方案如下：
3、一方面，本发明提供一种确定海湾海岸地区设计波浪的方法，包括以下步骤：
4、确定目标区域的气象要素、设计潮位以及外海波浪要素；
5、基于目标区域的气象要素、设计潮位以及外海波浪要素建立大范围的第一波浪数值模拟模型，通过第一波浪数值模拟模型计算目标区域边界位置处的波浪要素；
6、以目标区域边界位置处的波浪要素作为波浪边界条件，建立第二波浪数值模拟模型；
7、利用第二波浪数值模拟模型对不同方向的波浪物理现象进行数值模拟，计算目标区域在给定重现期下的设计波浪要素。
8、作为优选实施方式，还包括步骤：
9、以第二波浪数值模拟模型计算出的设计波浪要素作为第一波浪要素结果；
10、使用莆田公式对指定方向的局地风浪进行计算，获取在给定重现期下的设计波浪要素作为第二波浪要素结果；
11、比较第一波浪要素结果和第二波浪要素结果，确定最终设计波浪要素。
12、作为优选实施方式，在所述比较第一波浪要素结果和第二波浪要素结果，确定最终设计波浪要素的步骤中，根据第一波浪要素结果和第二波浪要素结果的波周期和波高确定最终设计波浪要素。
13、作为优选实施方式，所述比较第一波浪要素结果和第二波浪要素结果，确定最终设计波浪要素的步骤具体包括：
14、比较第一波浪要素结果和第二波浪要素结果的波周期；
15、若第一波浪要素结果的波周期大于第二波浪要素结果的波周期，则采用第一波浪要素结果作为最终设计波浪要素；
16、若第二波浪要素结果的波周期大于第一波浪要素结果的波周期，继续比较第一波浪要素结果和第二波浪要素结果的波高；
17、若第二波浪要素结果的波高大于第一波浪要素结果的波高，则采用第二波浪要素结果作为最终设计波浪要素；若第一波浪要素结果的波高大于第二波浪要素结果的波高，则在最终设计波浪要素中同时保留第一波浪要素结果和第二波浪要素结果。
18、作为优选实施方式，所述确定目标区域的气象要素、设计潮位以及外海波浪要素的步骤中，确定目标区域的气象要素的方法具体为：
19、获取目标区域附近气象站长期分方向的测风资料，并通过频率分析计算各方向的重现期设计风速；
20、或搜集与目标区域相关的气象资料，获取目标区域的气象要素。
21、作为优选实施方式，所述确定目标区域的气象要素、设计潮位以及外海波浪要素的步骤中，确定目标区域的设计潮位的方法具体为：
22、选取目标区域附近海洋站，根据海洋站长期潮位观测资料、潮位资料整编结果或潮位海洋水文分析成果，确定目标区域的设计潮位。
23、作为优选实施方式，所述确定目标区域的气象要素、设计潮位以及外海波浪要素的步骤中，确定外海波浪要素的方法具体为：
24、选取目标区域附近海洋站，根据海洋站长期波浪资料进行频率分析，获取目标区域各重现期的外海波浪要素；
25、或通过相关测站的波浪资料整编结果获取目标区域各重现期的外海波浪要素；
26、或根据目标区域的气象要素以及充分成长状态深水风浪要素计算公式计算目标区域的外海波浪要素。
27、另一方面，本发明还提供一种确定海湾海岸地区设计波浪的系统，包括：
28、基础要素确定模块，用于确定目标区域的气象要素、设计潮位以及外海波浪要素；
29、嵌套模型构建模块，基于目标区域的气象要素、设计潮位以及外海波浪要素建立大范围的第一波浪数值模拟模型，通过第一波浪数值模拟模型计算目标区域边界位置处的波浪要素；以目标区域边界位置处的波浪要素作为波浪边界条件，建立第二波浪数值模拟模型；；
30、第一波浪要素结果计算模块，利用第二波浪数值模拟模型对不同方向的波浪物理现象进行数值模拟，计算目标区域在给定重现期下的设计波浪要素；以第二波浪数值模拟模型计算出的设计波浪要素作为第一波浪要素结果；
31、第二波浪要素结果计算模块，使用莆田公式对指定方向的局地风浪进行计算，获取在给定重现期下的设计波浪要素作为第二波浪要素结果；
32、设计波浪要素确定模块，用于比较第一波浪要素结果和第二波浪要素结果，确定最终设计波浪要素。
33、再一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的确定海湾海岸地区设计波浪的方法。
34、再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的确定海湾海岸地区设计波浪的方法。
35、本发明具有如下有益效果：
36、1、本发明一种确定海湾海岸地区设计波浪的方法，通过波浪数值模拟通盘考虑波浪过程的物理模式与理论关系，并采用大模型嵌套小模型、模型验证等手段保证波浪数值模拟模型的准确性，使得确定的设计波浪要素更为可靠。
37、2、本发明一种确定海湾海岸地区设计波浪的方法，在波浪数学模型模拟复杂的波浪物理过程基础之上，再使用莆田公式进一步复核波浪数模计算结果。比较波浪数模和莆田公式两种方法计算出的波浪要素结果，综合分析得出最终的设计波浪要素。方法使设计波浪要素确定的过程更加完善可靠，从而能有效地指导海岸工程设计。
1.一种确定海湾海岸地区设计波浪的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种确定海湾海岸地区设计波浪的方法，其特征在于，还包括步骤：
3.根据权利要求2所述的一种确定海湾海岸地区设计波浪的方法，其特征在于，在所述比较第一波浪要素结果和第二波浪要素结果，确定最终设计波浪要素的步骤中，根据第一波浪要素结果和第二波浪要素结果的波周期和波高确定最终设计波浪要素。
4.根据权利要求3所述的一种确定海湾海岸地区设计波浪的方法，其特征在于，所述比较第一波浪要素结果和第二波浪要素结果，确定最终设计波浪要素的步骤具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种确定海湾海岸地区设计波浪的方法，其特征在于，所述确定目标区域的气象要素、设计潮位以及外海波浪要素的步骤中，确定目标区域的气象要素的方法具体为：
6.根据权利要求1所述的一种确定海湾海岸地区设计波浪的方法，其特征在于，所述确定目标区域的气象要素、设计潮位以及外海波浪要素的步骤中，确定目标区域的设计潮位的方法具体为：
7.根据权利要求1所述的一种确定海湾海岸地区设计波浪的方法，其特征在于，所述确定目标区域的气象要素、设计潮位以及外海波浪要素的步骤中，确定外海波浪要素的方法具体为：
8.一种确定海湾海岸地区设计波浪的系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述的确定海湾海岸地区设计波浪的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的确定海湾海岸地区设计波浪的方法。
