长江河口水位上升对流场和盐水入侵的影响

基于长江河口水动力和盐水入侵三维数值模式ECOM-si,通过数值模拟分析长江河口水位上升对径流、潮流和风生流的影响,以及在多种动力因子综合作用下对流场和盐水入侵的影响.数值实验结果表明,在长江河口水位上升30 cm的情况下,各河道横截面面积增大,向海的径流流速减小;潮流随水深增深略微增大;枯季北风作用产生的北港进、南港出的水平风生环流加强,在北支向陆的风生流有所加强.水位上升后,北支盐水入侵增强;南支中段盐度变化不明显;北港、北槽盐水入侵随水位增加变化最为显著,小潮期间盐度增大值大于1,大潮期间增幅有所降低,北港北汊受水深增加盐水入侵变化最为强烈;南槽口门处滩地由于水位增加,非线性效应减弱,盐度不同程度的降低.水位上升后南支水源地三个水库取水口盐度均有所上升,减少了可取水时间,不利于供水安全.     

河流海岸水动力学综合模型

为研究在波浪、潮流及河川径流等多种动力因素共同作用下河口海岸地区的水动力环境,建立了一个河口海岸地区的综合水动力学模型。该综合模型应用了基于改进型Boussinesq方程的近岸模型、基于Saint-Venant方程的河道模型,并考虑了波浪破碎及底部摩擦的影响,将近岸水动力模型和河道水动力学模型进行耦合求解。将该模型用于研究长江口及口内感潮河道径流与潮流的相互作用,涨潮及落潮过程中水流运动。计算所得到的各测站水位、流速及流向与观测资料吻合良好。     

河流海岸水动力学综合模型

为研究在波浪、潮流及河川径流等多种动力因素共同作用下河口海岸地区的水动力环境,建立了一个河口海岸地区的综合水动力学模型。该综合模型应用了基于改进型Boussinesq方程的近岸模型、基于Saint-Venant方程的河道模型,并考虑了波浪破碎及底部摩擦的影响,将近岸水动力模型和河道水动力学模型进行耦合求解。将该模型用于研究长江口及口内感潮河道径流与潮流的相互作用,涨潮及落潮过程中水流运动。计算所得到的各测站水位、流速及流向与观测资料吻合良好。     

瓯江河口连岛工程对周围水动力环境的影响

采用不规则网格的有限体积海洋模型(FVCOM),建立了瓯江河口潮流数值模型,模型与实测数据在潮位、流速,流向上吻合,模型验证结果良好。以瓯江河口温州浅滩连岛工程为例,分析了无连岛工程,全围连岛工程,设1 000 m潮流通道连岛工程,只有北堤的连岛工程四种不同工况下的水动力特性,从水动力和围垦方面说明工程的合理性。     

秦皇岛海域洪季水动力及污染物扩散数值模拟

基于实测资料验证的秦皇岛近岸海域二维水动力和污染物扩散模型,研究了秦皇岛近岸海域洪季大潮水文条件下的水动力和污染物扩散分布特征,并在此基础上分析了风对秦皇岛近岸海域水动力和污染物扩散的影响.研究发现,秦皇岛近岸海域落潮流为东北(NE)向,涨潮流为西南(SW)向.在渤海夏季风作用下,秦皇岛近岸海域整体水位略有降低;落憩时刻,石河口以北海域流速降低,石河口以南海域流速增加;涨憩时刻,石河口以北海域流速略有增加,戴河口至滦河口间海域流速降低.化学需氧量(COD)扩散方向与涨落潮方向一致,涨落憩时刻,COD浓度均在滦河口以南海域降低,洋河口以北海域增加.     

银洲湖水域强潮河段悬移质输运模型

利用平面二维水动力及泥沙输运模型、有限元法对银洲湖及邻近水域内的悬沙输运、流速分布、水流平面形态等进行了数值模拟计算.其中黏性泥沙输运模型考虑侵蚀和沉积剪切应力.计算结果与实测结果比较表明:银洲湖水域的潮流大体上呈现沿航道南北向的往复流,径流和潮流是银洲湖水域的主要动力因素,细颗粒悬浮泥沙输运是该水域泥沙的主要运动形式;平面二维水动力及泥沙输运模型能较好地复演银洲湖水域的潮流泥沙场,可用于实际工程潮流泥沙场的计算.     

基于对数线性流速分布的含沙量垂线分布

为解决河口海岸地区非恒定流条件下的流速剖面常偏离传统的对数流速分布问题,以对数线性流速分布为基础,推导出动量交换系数,并基于扩散理论得出含沙量垂线分布公式。利用长江口及杭州湾金山海域各层含沙量实测资料对含沙量垂线分布公式进行验证,结果表明,该公式不仅克服了Rouse公式表面水体含沙量为零的缺点,而且在整个水深上与实测含沙量吻合得更好,能够较好地反映河口海岸地区含沙量垂线分布特征。     

长江口杭州湾及邻近海区潮汐潮流场三维数值模拟

把长江河口、杭州湾及领近海区作为整体,应用三维高分辨率非正交曲线网格河口海洋模式,模拟了4个主要分潮M2,S2,K1,O1。在长江口外半日分潮M2、S2从东南方向传入长江口和杭州湾,全日分潮K、,O1从北向南传播。这4个分潮的振幅在长江口南支向上游逐渐减小,但因杭州湾和长江口北支呈喇叭状,而向上游逐渐增加。计算潮差变化过程和实测值基本一致,4个分潮潮位振幅和位相的计算值与验潮站观测值相比,误差大部分在10％以内。结合1996年2－3月长江河口现场观测,考虑了径流的作用,三维数值木匠敢计算域内流场。结果表明,即使在斜压效应不太明显的口门内,流速在垂直方向存在着明显的差异,上层流速明显大于下层流速;潮流具有不对称性,由于径流的作用,落潮时间明显大于涨潮时间,落潮流大于涨潮流,但在象北支涨潮槽中,涨潮流反而比落潮流大。模拟出的以上结论与观测结论为一致。     

龙穴南航道整治工程对潮流泥沙影响的模拟

建立了覆盖珠江河口河网区与口外海滨区的大范围整体平面二维水沙数学模型,模拟计算了珠江河口的水沙空间分布特征。利用近期伶仃洋水域实测水文资料进行了验证,验证结果表明模型能够较好地模拟珠江口的潮流泥沙运动。在此基础上,通过局部加密,模拟了龙穴南航道整治工程实施前后潮流泥沙运动过程变化,计算并分析了工程实施对周边水域水动力条件的影响和航道沿程的水流条件变化以及航槽泥沙回淤状况等。研究结果表明:龙穴南水道内,潮流为西北-东南方向往复流;整治工程后,上段流速略有增大,下段流速略有减小,但总体流速变化较小。泥沙回淤预测结果显示,出海口以上航道有冲有淤,以淤积为主,平均淤积强度为0.12 m/a;出海口航道整体处于淤积状态,平均淤积强度为0.64 m/a。     

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。     

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.     

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。     

渤海典型余环流及其影响因素研究

以大阪大学海湾模型（ODEM）,三维斜压水动力模型研究了渤海夏、冬季节典型余环流结构及其控制园子的影响．浅析了不同计算工况下余流结构对海域不同部分水交换能力的影响．通过分析渤海中部流速的垂向分布,探讨了潮汐、季风和表面热交换对杂环流的贡献．从表面和底层的潮余流结构可以看出渤海的余环流由多个而不是一个旋涡构成,海域的地形和海岸线形状是控制沿岸潮余流结构的主要因素．渤海典型风向下的夏季风和冬季风对余环流的影响差异较大;区域性热盐效应导致的密度流不管是否引起层化现象都会对凤生流和潮余流产生较大的影响．     

防城港外海海域夏冬季周日潮流的准调和分析

为深入研究防城港外海海域的潮流特征,通过引入差比关系,对防城港外海海域4个站点夏、冬季2个周日观测所得的表、中、底层海流的短期资料进行准调和分析。结果表明：防城港外海潮流属于混合潮流,部分海域属于正规全日潮流;潮流中旋转流和往复流同时存在,以旋转流为主,潮流椭圆长轴为东北-西南向;最大可能流速出现在表层,由表层至底层余流流速逐渐减小。夏季,防城港湾西侧余流方向为西南向或西北向,而东侧余流方向为东北向;冬季,除湾口为西南向外,其余海域余流方向均为东北向,余流与地形、风场、温度和盐度等因素有关。周日潮流资料时间较短,受天气、海况、观测时间等因素影响较大,计算的潮流性质略有差异。     

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.     

相似路径台风风暴潮过程对比

基于MIKE 21模型和Holland台风风场模型,构建了1909号利奇马和0509号麦莎2次相似路径台风期间的风场和气压场,并模拟了相应的风暴潮过程。结果表明：台风中心附近增水变化显著,浙江东北部海域在台风登陆期间的增水更大;受台风强度影响,台风利奇马期间增水高值区更大,部分海域2次台风期间最大增水差值接近1.0 m;潮致欧拉余流速度较大值主要分布在100 m水深以浅的海域,量值超过20 cm/s,江苏沿海、台湾东北部海域存在欧拉余环流;台风利奇马期间近海斯托克斯余流值普遍小于麦莎期间;斯托克斯余流项对台风期间长江口、浙闽等近海浅水区短期物质输运过程起一定主导作用。用EMD方法和Hillbert变换分析了典型站点风暴潮位的特征,发现站点IMF1模态和天文潮位较吻合;水深和IMF3模态的最大功率谱密度呈现出较高的相关性,并且随着水深的增加,IMF3模态的最大功率谱密度逐步变大。     

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．     

廉州湾潮余流特性的初步分析

根据近期的调查资料，计算廉州湾海区的潮余流，结果表明，廉州湾的潮流为不正日潮，落潮流大于涨潮流，落潮流速１０４ｃｍ／ｓ，涨潮流速８８ｃｍ／ｓ余流以风劣绅流为主导地位，海面在西南风的作用下，海水向湾内东北部流动，海面在东风和东南风的作用下，海不向流动，余流最大流速仅２９．３ｃｍ／ｓ。