长江口与杭州湾风暴潮三维数值模拟

基于改进的河口海岸和海洋三维数值模式ECOM-si,加入台风模型气压场和模型风场,同时考虑径流、天文潮与风暴潮耦合作用,数值模拟了TC9711（Winnie）,TC0012（Prapiroon）和TC0014（Saomai）三个台风期间长江口和杭州湾的水位过程.与观测资料比较,模式较好地再现了台风期间的水位过程,采用Fujita（藤田）气压场公式计算的结果比Fujita Takahashi（藤田 高桥）气压场公式下的计算结果更符合实测值,并在上述3个台风期间计算水位值与观测值的均方误差分别为42.5 cm,41.7 cm,35.5 cm.     

海州湾海域三维潮流数值模拟

基于三维河口、陆架、海洋模型(ECOM3D),引入干湿网格法变动边界处理技术,建立三维动边界潮流数值模型.将该模型用于海州湾近岸海域三维潮流场模拟,结果表明,模型计算结果与实测值吻合良好,较好地模拟出此海域M2分潮的潮流场时空分布特点:大部分海域流速在40~65 cm/s之间,垂直流速量级为10-4m/s,最大垂直流速为5.2×10-4m/s.     

三维潮流泥沙运动的一种数值模拟

采用σ坐标变换,将具有自由面的三维非线性潮流微分方程转换为模型所采用的模式方程;运用三角网络有限差分格式,将该模式方程和泥沙扩散方程分别离散,提出了一种新的三维潮流和泥沙运动的数值模拟方法,并与理论解进行了比较,对渤海湾湾顶典型玻潮流流与泥沙运动进行了数值模拟,以较高的辨率揭示了该海域潮流与泥沙运动的典型特征,计算结果与实际吻合良好。     

钦州湾三维潮流数值模拟

采用潮流控制方程和湍流封闭方程构建完整的三维浅海潮波定解方程组,通过建立钦州湾三维潮流数值模型来重现计算钦州湾的潮位和潮流变化状况．模拟结果与同步进行的岸边潮位及海上潮流的观测值校验结果表明,实测潮位资料与对应时间的计算结果吻合良好,潮位变化为1d中出现1次高潮和1次低潮,1个月内出现2次大潮和2次小潮,大潮潮流约4．Om,小潮潮流约1．Om．实测潮流与对应时间的计算结果十分接近．最大流发生时刻、转流时间以及潮流性质与计算结果相差不大,潮流速度和潮流方向也与计算结果较为一致．模拟计算结果真实地反映钦州湾的潮位变化和潮流运动状况。     

九龙江口-厦门湾三维潮流数值模拟

采用浅水半隐式三维数值模型,考虑九龙江径流影响,运用垂向水平分层法,计算了包括九龙江河口、厦门西港、东海域、同安湾,以及大小金门的厦门湾全海域各固定垂直分层的水平和垂直流速分量.由于在浅滩处采用了干湿动边界处理方法,较好地重现了涨落潮造成的潮间带间歇性出没,提高了模型的计算精度和适用范围,计算结果与实测资料吻合良好.通过讨论各层的潮流场分布特征,显示厦门湾海域潮流以正规的半日潮为主,大部分海区潮流运动形式都为往复流,其中围头湾、大小金门水道、厦门东侧水道以及青屿水道为强流区.     

闽江河口三维潮流和余流特征及污染物运动轨迹的数值模拟

基于河口、陆架和海洋沉积物(ECOMSED)模型,将干湿网格判别技术引入潮汐潮流的漫滩过程,建立闽江河口的三维斜压潮流数值模型;开展闽江口潮流、余流的三维动力学特征研究,并基于Lagrangian粒子示踪法进行污染物迁移轨迹的模拟.结果表明:潮流受闽江径流作用影响明显,落潮流速大于涨潮流速;与涨急时相比,落急时的流速呈现明显的分层现象,且随水深的增大而逐渐减小,流速减小的幅度较大;北支水道余流强度大于南支水道;垂向上,表层余流流速大于底层余流流速,表、中层余流以落潮余流为主,而底层余流则以涨潮余流为主.粒子追踪的模拟结果表明:涨憩时刻是较理想的排污时间,梅花水道与川石水道以南沿岸是较理想的排污口位置,表层排放的污染物更容易且更快向闽江河口外迁移.     

北部湾三维潮流场数值研究

本文对北部湾三维潮波进行了数值研究，并将所得结果与现有观测资料作了比较。通过比较发现两者相当一致。文中还绘制了M2和K1分潮的同潮图，并对其作了讨论。可以断定，北部湾的日潮优势是由日潮共振所引起的。M2和K1分潮流的水平分布表明，强流区位于它们各自的蜕化无潮点附近。还讨论了分潮流的铅直结构，可以看出这种结构十分接近实际分潮流场的特征。     

大连湾准三维潮流场的数值模拟

提出了一个淮三维浅水潮流场的数学模型，并应用于大连湾的潮流场计算，其中设水平方向的速度沿水深方向的变化为势物线型，仍将统治方程沿水溶方向积分，所得到的求解方程与传统的浅水垂向积分方程略有不同，对非线性项的垂向平均更加完整，数值结果表明，本模型具有较好的实用性。     

长江口枯季水动力悬沙特征与再悬浮研究

2004年2月13~22日枯季大小潮期间在长江口北港、口门及口外进行了水动力、悬沙浓度和盐度的全潮观测,并对数据进行分析,同时对研究区域的再悬浮/沉降通量进行计算,进而讨论长江口枯季水动力和再悬浮特征.结果表明,长江口外以潮流作用为主,但流速、悬沙浓度和盐度的分布和变化仍与径流作用有关,观测期间再悬浮现象不显著.北港内及口门处,径流作用较强,盐度较低,落潮流速大于涨潮流速,当流速较大时,底部再悬浮作用显著.计算结果表明,再悬浮通量的数量级为10-3~10-6kg m-2s-1,沉降通量为10-9~10-10kg m-2s-1.     

长江河口潮流界与径流量定量关系研究

长江河口是径流、潮流相互作用的潮汐河口,潮汐的变化导致河道水体流态发生改变.本文设计高分辨率数值模式,基于河道断面流量的计算,得出了枯季和洪季不同保证率径流量下的长江潮流界位置.枯季潮流界位于芜湖上游70 km附近的太阳洲和镇江水文站之间,洪季潮流界变化范围在江阴上游太平洲叉道中段至民主沙之间100 km范围内.对不同径流量下潮流界位置的计算结果作多次拟合,得出枯季潮流界y与径流量x的相关关系为y=-4×10^(-10)x(-10)x³+1×103+1×10^(-5)x(-5)x²-0.193 7x+1 232.9(R2-0.193 7x+1 232.9(R²=0.984 2),洪季潮流界y与径流量x的定量关系为y=2×102=0.984 2),洪季潮流界y与径流量x的定量关系为y=2×10^(-13)x(-13)x³+3×103+3×10^(-8)x(-8)x²-0.007 4x+359.35(R2-0.007 4x+359.35(R²=0.996 9).本文结果可为长江潮流界的确定提供科学依据.     

风生环流的准三维数值模拟

本文在水平流速垂向分布表达式采用二次多项式的基础上,对二维浅水方程组中的动量方程进行修正,建立了风生环流的准三维数学模型.应用破开算子法求解考虑动量修正的深度平均方程,对破开后的两个分步分别采用隐式格式和预估-校正格式离散,得到了准三维数值解.验证计算表明该数值模式能用于模拟河口,水库和港湾内的风生环流,算法的稳定性好,收敛快.     

长江河口及其邻近海域的自然环境

本文概述了长江河口演变过程和水下三角洲的形成机理,河口地区潮汐作用、波浪作用和近岸流系的性质以及长江口外淡水扩散及其对邻近海域的影响等问题。本文还讨论了长江河口环流类型和特征、最大浑浊带分布及其变化、潮滩和水下三角洲的发育以及河口地区生物与环境的关系等。根据上述多方面环境因子的分析并进行汇总,作者对长江河口及其邻近海域的自然环境特征作出了评价。     

长江河口及其邻近海域的自然环境

本文概述了长江河口演变过程和水下三角洲酌形成机理,河口地区潮汐作用、波浪作用和近岸流系的性质以及长江口外淡水扩散及其对邻近海域的影响等问题。本文还讨论了长江河口环流类型和特征、最大浑浊带分布及其变化、潮滩和水下三角洲的发育以及河口地区生物与环境的关系等。根据上述多方面环境因子的分析并进行汇总,作者对长江河口及其邻近海域的自然环境特征作出了评价。     

长江口南支分流分沙比观测与分析

2007年2月在长江口南支进行沉积动力学参数的全潮观测,以获取枯季期间南北槽、南北港的分流分沙特征．结果表明,多数站位涨潮流速大于落潮流速,涨潮历时小于落潮历时,涨潮悬沙浓度大于落潮悬沙浓度,这种涨落潮不对称效应主要与径流作用和潮波变形有关．悬沙浓度与流速也有一定的相关关系,表明再悬浮作用较为显著．从净泄水量看,北港大于南港,南槽大于北槽,形成由陆向海输运的格局．输沙量则为由海向陆,尤以南槽和南港为最大,加之河流上游亦有来沙,最终在南支拦门沙附近海域形成较为显著的淤积状态．     

长江口南支三维水动力及污染物输送数值模拟

以POM(princetonoceanmodel)模型为基础 ,建立了长江口南支三维水流及污染物质输运数学模型 ,模拟了长江口南支三维流场分布 ,并以上海西区某一排污口为例 ,对产生的污染带进行了数值模拟计算 .该成果对今后河口地区水污染控制具有指导意义     

长江河口横沙小港泥沙浓度的观测及研究

用OBS－3浊度计在1998年2月12日至21日期间在长江河口横沙小港对悬浮泥沙浓度作了观测,同时也用ENDCO海流计测量了流速、流向、水温和盐度。观测数据表明不论潮还是小潮期间,在落潮过程中泥沙浓度的扰动比涨潮过程中更加频繁和强烈,存在着高频振荡。动力分析表明这是由潮扩散的不对称性造成的,即落潮期间垂向湍流扩散比涨得垂向切变不稳定增强。观测还指出泥沙浓度的变化与流速密切相关,存在着泥沙峰值滞后于流速峰值的现象。这是首次用先进的OBS浊度仪在长江口横沙小港观测在落潮期间泥沙浓度的高频扰动,并从动力成因上做出了解释。     

湄洲湾潮流和污染物输运的高精度非结构网格模拟

针对湄洲湾不规整岸边界和复杂的潮流变化等特征,模型采用高精度的二维非结构网格浅水流模型对湾内潮流水动力进行模拟。基本方程离散和有限体积法思想,并利用改进的QUICK格式提高对流项计算精度,在扩散通量估算上引入具有良好数值性能的超松弛校正方法。不合理的压力波由Rhie-Chow的动量插值方法加以抑制,水位校正方程结合SIMPLEC程式导出。通过对湄洲湾小潮的水动力模拟,结果表明,潮位、流速、流向的实测值和计算值吻合良好。另外,模型还对海湾内肖厝峰尾和鲤鱼尾两处主要污水排放口的COD排放进行了计算,模拟结果较好地反应了湄洲湾内污染物输运特征,为更好地进行近海水污染控制提供有力的手段。     

长江河口东风西沙水库最长连续不宜取水天数数值模拟

应用改进的长江河口盐水入侵三维数值模式,计算东风西沙水库最长不宜取水天数.利用2007—2008年10个水文站盐度资料对模式进行了验证,计算结果与实测值吻合良好.以径流量特枯的1978—1979年作为水文计算年,考虑三峡工程、南水北调东线工程和沿江引排水对大通实测逐日径流量的修正,并考虑潮汐、风应力和混合等作用,采用2008年实测地形资料,计算得出最长连续不宜取水天数为26 d.这一重要参数已在水库建设中采用,为崇明岛生态岛的建设和淡水资源的保障及安全提供了科技支撑.