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.     

大风江典型工程流场变化特征及悬浮泥沙扩散数值模拟

悬浮泥沙扩散会导致局部海域悬浮物增加,对区域海洋生态环境造成一定影响。本研究以大风江大桥为例,基于MIKE21模型分析了大风江潮流场变化和悬浮泥沙扩散特征。结果表明,大风江以往复流为主,涨急时最大流速为0.80m/s,落急时最大流速为0.89m/s,落急流速(平均流速为0.42m/s)大于涨急流速(平均流速为0.28m/s)。大桥建设对大风江的流场影响有限,主要影响范围为桥的东北端海域。当悬浮泥沙在低潮释放时,落潮期间浓度10mg/L的包络面积(10.11km²)远大于涨潮期间的包络面积(1.10km²)。同时落潮时最远扩散距离为7.15km,涨潮时最远扩散距离为2.69km。悬浮泥沙的扩散会对周边海域的水质造成一定影响,因此建议控制施工规模并采取防污帘等措施来减少悬浮泥沙扩散。     

洋山深水港海域悬沙浓度时空变化及其动力原因

洋山港海域是多岛屿、多汊道,由大、小洋山两条岛链围成的喇叭口型的海域,是以落潮流为主、含沙量高、潮流强的潮汐水道,泥沙运动主要以悬沙为主.通道内潮流基本为WNW ESE向往复流,潮流平均流速在1.0 m/s,最大流速都在2.0 m/s以上,含沙量在1.0 kg/m3以上.根据该海域不同时期实测含沙量资料,分析了洋山港海域悬沙浓度的时空分布格局,并讨论了其分布变化的原因,包括长江口和杭州湾泥沙扩散对洋山港海域泥沙环境的影响、潮差的影响以及“峡道效应”对洋山港高含沙量的形成.     

“纳沙”台风期间广西白龙尾近岸海域余流特征及产生机制

【目的】研究"纳沙"台风影响期间广西白龙尾近岸海域余流特征及产生机制,为探讨台风作用下近岸余流的变形和强化提供理论依据。【方法】根据"纳沙"台风期间,广西白龙尾近岸一定点S1站的高分辨率连续实测海流剖面资料,对该观测点各层实测流速流向特征和余流流动特点进行研究。【结果】在无台风期间,观测点各层的余流流速一般小于10cm/s,表层的余流流速平均值为5.7cm/s,中层为3.5cm/s,底层为3.1cm/s。最大余流流速,表层为16.3cm/s、中层为14.2cm/s、底层为12.0cm/s。在台风登陆期间,观测点表、中、底层最大余流流速分别为39.7cm/s、32.4cm/s和20.7cm/s,最大流速值可达60.9cm/s,超出正常值3倍以上。随着水深深度的增加,风应力对水体的作用迅速减小,底层低频流流速最大值仅为31.1cm/s。从余流流向分级图可以看出:无台风期间,表层余流流向为WSW向,中层以下流向为NE向,台风登陆期间,余流流向为SW向。【结论】余流流速大小与方向的变化与风、补偿流、地形有密切关系。     

雷州半岛东部近岸海域潮流特征分析

为进一步研究雷州半岛东部近岸海域的潮流分布规律,采用准调和分析的方法,对2012年8—9月雷州半岛东部海域海洋观测获取的潮流数据进行分析,探讨该海域的潮流性质、实测潮流统计特征、潮流运动形式、最大可能潮流流速和余流的分布特征。研究结果表明:雷州半岛东部海域为不规则全日潮流,涨潮段流速大于落潮段流速,最大流速基本都出现在表层。近岸浅水测站涨、落潮流平均流向基本沿海岸线方向,呈往复流,深水测站基本呈旋转流,区域性变化显著。潮流的可能最大流速出现在C9测站的表层,余流主要受风况、地形因素影响,强度较小,一般在10 cm/s以下。本研究结果可为雷州半岛东部海域的数值模型验证和工程应用研究提供重要参考。     

FVCOM模型在渤海湾潮流潮汐模拟中的应用

浅海是潮运动占优的海域,潮汐、潮流对物质输运和水交换有重要影响．采用非结构有限体积近岸海洋模型（FVCOM）模拟渤海湾的三维潮汐潮流分布和变化规律,非结构网格能真实地拟合岸线,刻画出渤海湾的复杂岸线,能够较好地计算出渤海湾的潮汐潮流的时空分布特点,与实测值吻合较好．模拟的M,分潮振幅的平均方差为7．33cm,迟角的平均方差为11．53°．在渤海湾,M2分潮的最大振幅为120cm,湾内的迟角差为70°;渤海湾湾中潮余流较弱,流速在0—0．6cm／s．渤海湾是潮流较强的区域,海区的最大可能潮流流速超过100cm／s．     

广西近海污染物输运模拟研究

近年来广西近海海域赤潮现象越发频繁,对近海生态环境和海洋渔业产生的负面影响不容忽视。探索赤潮发生的机制,研究其形成机理,是有效监控赤潮和准确预测赤潮的关键。本文利用Finite Volume Coast and Ocean Model (FVCOM)模式构建广西近海水动力模型,使用步长为30 m的细网格计算广西沿海及涠洲岛附近环流,同时利用物质输运模型计算广西近海化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的输运扩散情况。涠洲岛周围海域平均潮差约为2.4 m,最大潮差为4.8 m;平均涨潮时为13.1 h,平均落潮时为8.8 h;涨潮时最大流速为1.02 m/s,涨落潮交替时涠洲岛附近流场相当复杂,岛屿周边常常形成众多小型涡旋。污染物试验结果表明,近海河口排放COD对涠洲岛等离陆地较远的海域影响不大,而来自外海开边界的COD浓度对其作用更为明显;高浓度COD经常在涠洲岛南湾中滞留,COD等值线在涠洲岛处向南弯曲,导致涠洲岛西侧COD浓度比东侧高,而南湾和涠洲岛西北侧正是赤潮频发的地方。上述结果从动力方面表明,涠洲岛附近海域多发性的赤潮和水体富营养化与外海海水输送关系更加密切。     

钦州湾蓄泥坑泥沙扩散数值模拟

【目的】近年来,钦州港的快速开发在带动海洋经济发展的同时,也对周围的海洋环境造成一定的压力,本研究试图寻找钦州湾海上工程产生的泥沙扩散对周围环境影响最小的施工方法。【方法】基于ECOMSED模型模拟钦州三墩作业区蓄泥坑开挖引起的水动力变化和泥沙扩散情景,通过敏感性实验测试了不同围挡实验对减少泥沙扩散面积的效果。【结果】发现钦州湾潮流场呈往复流特征,落潮流大于涨潮流。涨潮中间时大部分海域流向以偏北方向为主,最大潮流流速为1.85 m/s;落潮中间时大部分海域的潮流为偏南向,最大潮流流速为2.34m/s。蓄泥坑的北部基本为西南向流,东部基本为南向流,南部和西部为东南向流。无论表层还是底层,蓄泥坑东北部的流场在工程前后变化较大,流速偏差约为10%,表层和底层的平均流向偏差分别为5.05°和4.55°。无围挡泥沙扩散实验中浓度为10mg/L的悬浮泥沙包络线影响范围较大,可影响到保留区和航道。围挡实验中,东开口和西开口的泥沙扩散面积与无围挡实验基本相同。而南开口和北开口的泥沙扩散面积明显减小。【结论】采用三面围挡仅北端开口的施工方法可以显著降低泥沙扩散对周围海洋环境的影响。     

海洋环境对索马里-印度洋地区海盗活动的影响

为准确评估海洋环境对海盗活动的影响及建立有效的海盗活动预警模型,按照海盗活动分布区域和海洋环境特征将索马里-印度洋海域划分为3个区域,在此基础上借助卫星数据对相关区域9a的海盗活动受海洋环境参数的影响进行了长时间尺度的匹配分析。研究结果表明,海洋中尺度现象(如中尺度涡)及其他特定海洋环境参数对海盗活动的范围和方式有重要影响,尤以有效波高(海况)、海面风速、海表流速及海表温度相关性影响较大。单独评估结果表明:当有效波高大于2.5m时,海盗很难活动;海面风速大于11m/s可确保海盗对商船没有威胁;海表流速小于0.3m/s时较适宜海盗活动。     

压力筛内部纸浆悬浮液流场的数值模拟

为了克服废纸浆压力筛筛浆过程中孔、缝堵塞问题,在分析测试废纸浆在不同浓度下黏度的等流体特性的基础上,通过Unigraphics NX(UG)软件对压力筛内部流场建立模型,运用计算流体动力学软件(ICEM CFD)和FLUENT软件对压力筛内部纸浆悬浮液流场进行数值模拟,得到了压力筛内部筛浆区流场的压力、湍流强度和流速的分布。结果表明:对于常用典型代表性的浆料和结构特征以及运行参数的压力筛,波纹筛板湍流强度最高为306%,而筛孔内湍流强度最高为128%;筛孔进口处最大流速为8.16 m/s,出口处最大流速为3.5 m/s,平均流速约为1.2 m/s;筛框处旋翼头部静压力最大约为1.8×105Pa,旋翼尾部静压力最小约为6.92×104Pa。     

温州潮间带大型底栖动物资源调查与分析

为揭示温州潮间带大型底栖动物资源现状,于2012年秋季在温州潮间带设6条断面进行调查,对大型底栖动物种类组成、数量分布、优势种、多样性及ABC曲线特征进行分析,结合春、秋季历史调查资料综合分析资源现状。结果表明:(1)共鉴定出大型底栖动物16目、31科、45种,以甲壳类与软体动物为主。(2)生物量与丰度普遍较低,滩涂区各断面以甲壳类占优势,岩礁区以软体动物占优势,且岩礁区生物量与丰度均远高于滩涂区。(3)长足长方蟹在滩涂区各断面均为优势种,疣荔枝螺在岩礁区各断面均为优势种。(4)T3(苍南)、T5(洞头)断面生物多样性水平较高,群落结构受较轻干扰,稳定性较好;而T2(平阳)、T6(洞头)生物多样性水平较低,受较严重干扰,稳定性较差。建议合理利用底栖动物资源,修复沿岸海洋生态,科学管理沿岸海域资源。     

滨海平原河网浅水动力分区特性研究

以浙江省姚西北地区平原河网为例,简化感潮河段闸门控制运行的数学模型,研究挡潮闸运行期间闸上游河道水面线的扰动规律.据此,对河网进行水动力分区,确定各区洪水水力特性.应用HEC-RAS软件进行数值计算,结果表明,该结论合理、可靠,可为姚西北平原河网水动力分析和防洪调度提供理论和技术支持.     

海堤设计风浪和设计潮位组合风险率分析

风浪和潮位是海堤设计的关键因素,为保障海堤工程的安全性并使工程设计更为经济合理,基于Clayton Copula连接函数建立了潮位和风浪联合分布函数,以此构建了风浪和潮位组合设计风险分析模型,提出了考虑风险率模式下的风浪和潮位组合设计方法.以深圳市赤湾海域为例,分析了1971～2002年实测水文资料,获得了风浪和潮位组合风险率.结果显示：深圳赤湾海域大潮与大风同时遭遇的概率小,采用同频率设计偏于安全;而所建模型充分考虑到了风浪和潮位这种遭遇的特性,对风浪和潮位遭遇工况的合理设计具有指导意义,也为沿海城市海堤设计参数的确定提供了一种技术手段.     

江苏省辐射沙洲海域理论最低低潮面的计算

利用M.Foreman改进的G.Godin潮汐调和分析程序对江苏省辐射沙洲海域21个验潮站潮位资料进行调和分析,得到了11个分潮的调和常数及相应平均海平面.利用Delft3D数值模型计算研究该海域8个分潮的调和常数.对21个站位理论最低低潮面、可能最低低潮面、略最低低潮面及英国海图深度基准面的空间分布特征及关系进行了计算分析,拟合得出了辐射沙洲海域理论最低低潮面的经验关系式,利用该关系式计算分析了江苏省辐射沙洲海域理论最低低潮面值及其空间分布特征.     

黄茅海潮流场计算分析

采用海岸工程水动力学数学模型,用水平方向上的曲线正交坐标与垂直方向上的Sigma坐标相结合的方法,对黄茅海海域潮流场进行了计算;计算结果与实测结果比较表明:模型能较好地复演黄茅海潮流场,可以用于工程实际中的沿岸及河口湾潮流场问题的计算。     

渗透法在苏北辐射沙脊群海域潮流计算中的应用

针对苏北辐射沙脊群海域潮滩边界坡度小、存在浅滩显露的地形特点,将渗透法引入到潮流数值计算中,推导出考虑渗透时的二维潮流控制方程,并进行了数值模拟.数值模拟的计算结果和实测结果吻合较好,从计算得到的流场图中,明显可见潮滩、沙脊对潮流的影响,表明渗透法对于该海域的潮流计算具有很好的适用性.     

非结构网格下两步压力校正算法的潮流模拟

针对非结构网格下的潮流数值计算,采用有限体积法离散基本方程,对流-扩散项离散采用幂率格式,交叉扩散项引入超松弛校正方法,水位校正方程应用Rhie-Chow动量插值思想和SIMPLEC类算法导出.采用两步压力校正法将交叉扩散项单独考虑,以提高模型对高度畸变网格的适应能力.计算结果表明,该处理方法可提高压力欠松弛系数,并能有效改善复杂区域潮流模拟的健壮性.通过对黄浦江感潮河段潮流的模拟,表明该模型的预测结果与实测资料吻合良好,模型对潮流的模拟结果是可靠的.     

舟山潮流能示范工程水轮机组选址与阵列优化

通过OpenTidalFarm开源代码建立浙江舟山潮流能示范工程海域的水动力数值模型,结合实测数据对其进行验证。模型中通过增加局部底摩擦的方法概化了潮流能水轮机对水动力环境的影响,利用迭代算法快速优化水轮机阵列。结果表明,阵列优化后的舟山潮流能示范工程水轮机组提取的潮流能比其初始布局时提高了15.2%,说明水轮机布局对潮流能提取量有很大的影响。     

人工岛与多工程影响下的潮流动力响应特征

人工岛常与连岛桥、海岸防护等工程构成复杂的人工岛工程系统,科学评估人工岛与多工程对周围海域潮流动力的影响,对海洋空间资源的开发与利用具有重要的指导意义。以海南三亚新机场工程为对象,建立了工程海域潮流数学模型,采用实测的潮位、流速、流向数据对模型进行了验证,模拟研究了人工岛、离岸潜堤和连岛桥等多工程作用下的潮流场响应特性。结果表明：工程海域的主体潮流特征为往复流,人工岛建设后其周围产生绕流,人工岛东北偏北和西南偏南两侧流速增大,西北偏西和东南偏东两侧形成缓流区,流速显著减小;弧形离岸潜堤修建后,其南北两侧由于绕流作用流速增大,弧内与东西两侧因阻水影响流速减小;连岛桥建设对潮流场的影响相对较小,主要表现为连岛桥背流侧的流速总体减小,而在人工岛与离岸潜堤的部分掩护区域,连岛桥则会导致流速有所增加。总体而言,在人工岛、离岸潜堤和连岛桥的共同作用下,工程海域潮流动力的时空变化将更为复杂,工程对不同位置处水流运动的影响规律存在明显的差异。