人工岛与海岸整治工程下波流动力响应特征

针对秦皇岛洋河口至戴河口海岸整治工程,采用数值模拟方法研究该区域潮流和波浪对人工岛及海岸整治工程的响应特征,发现人工岛与海岸整治工程共同存在时对潮流的影响并非二者单独作用的线性叠加,而是存在着非线性的关系,而常浪对人工岛和海岸整治工程的响应基本上为对二者单独作用响应的线性叠加.同时建立海岸整治工程时预留潮汐通道有助于保证工程海域的水体交换,减小对周边环境的影响.这些结果对相似海岸动力的海滩整治工程可提供科学参考.     

山海关旅游海滩生态修复工程水动力变化特性

为改善海滩环境,针对山海关白鹭岛至唐子寨岸段展开了旅游海滩生态修复工程.基于Delft3D软件采用三重嵌套的方法建立了渤海-秦皇岛海域-山海关海域的波流耦合数学模型,并用实测资料进行模型率定和验证.基于验证后的数学模型对工程海域水动力变化特征进行分析,结果表明:潮流场基本不受工程影响,海域的水体交换能力基本不变;潜堤掩护区常浪下的波高减幅约为10%,强浪下的波高减幅约为20%.总体上,山海关旅游海滩生态修复工程的建设既保护了工程海域水动力环境,又削弱了波浪对海滩的侵蚀,有利于维持当地旅游海滩的生态环境与稳定.     

通州沙西水道整治工程对通州沙河段潮流量影响研究

通州沙水道位于长江下游河口段,为增加沿岸深水岸线资源,拟对通州沙西水道进行整治。本文利用一、二维耦合潮流数学模型,对于通州沙西水道整治工程方案进行研究,重点分析整治工程对通州沙河段潮流量的影响。研究结果表明：通州沙西水道的边滩圈围和潜堤工程会减少涨落潮流量,而疏浚工程则会增强潮流量、局部抵消圈围及潜堤工程的不利影响。特别需要注意的是：当航道浚深至-8m时,整治工程对工程河段分流比影响甚微,然而此时潮流量、流速的沿程变化不可忽视。     

人工岛群对弱潮区海岸动力影响的叠加效应分析

为科学评价人工岛群对周边海岸动力产生的影响,基于MIKE21数值模拟软件建立秦皇岛金梦海湾潮流模型和波浪模型,运用验证合理的模型计算人工岛(群)作用下的潮流场和波浪场。在对金梦海湾已建人工岛群影响下的区域动力过程特征分析的基础上,选取合适分析点研究人工岛间的相互作用。研究表明,由于莲花岛与海螺岛的阻流、导流和分流作用,潮流在海螺岛与岸线之间形成较大范围弱环流区,流速几乎为零,并在莲花岛与海螺岛形成的口门处及人工岛群外侧海域形成流速显著增加区域。这3处区域流场受人工岛群影响最大,其中海螺岛起到控制性作用。在人工岛群共同作用下金梦海湾潮流的变化不是各单一人工岛作用下变化的线性叠加,而有效波高受人工岛间相互作用的影响是线性的。人工岛群对金梦海湾起到很好的消浪效果,但却大大削弱了近岸区域的潮流动力。     

基于水动力模型人工岛工程建设方案的决策

从水动力特性分析的角度出发利用层次分析法原理,对人工岛工程不同的建设方案进行综合评价,以便在工程开展前对工程可能造成的周围海域的影响进行预测与评估进而筛选出合理的建设方案.所提出的方法对于人工岛工程建设中规划方案的合理选择、减少由于工程的环境因素负面影响和工程的失误所造成的经济社会损失具有实际工程意义.     

胶州湾潮滩整治工程对潮流泥沙影响及冲淤预测分析

潮滩开挖后回淤问题一直困扰航道建设和港口发展的突出问题,为探究胶州湾北部海湾整治工程在不同开挖方案下潮流场分布情况,本研究通过对胶州湾北部海域进行潮流数值模拟,基于二维平面不可压缩雷诺平均纳维埃-斯托克斯（Navier-Stokes）浅水方程,对比分析两种潮滩开挖方案对航道水动力条件及冲淤变形影响。研究结果表明,工程疏浚后,开挖区及附近海域涨潮流作用明显增强,落潮流深槽流速降低,产生进水加速,出水缓慢的效应,方案二涨潮流作用增强而落潮流减小效应大于方案一。工程完成以后,开挖区有所淤积,方案一潮滩开挖区年平均淤强约15.6cm/a, 方案二约为19.0cm/a,淤积强度由深水区向浅水区逐渐增加,工程疏浚产生的涨潮流增强、落潮流减弱的效应将使淤积加速。     

防城港湾潮流数值模拟试验

根据二维潮波基本方程，采用有限差分方法，计算了防城港湾的潮汐和潮流．由实测值与计算值的比较可知，该项计算结果较好，基本能揭示防城港湾的潮流运动规律．     

有限体积海岸海洋模型模拟泉州湾人工岛建设对水交换的影响

以泉州湾秀涂人工岛的建设为例,基于有限体积海岸海洋模型,建立泉州湾三维数值模型,模拟分析建岛前、后水动力特征、潮致余流和纳潮量的变化.采用欧拉弥散方法模拟污染物浓度的对流扩散,对泉州湾的水交换能力进行分析.结果表明:建岛后,大部分海域的海潮流速约减小0.1 m·s^-1;石湖港区人工岛连线以西大部分区域的潮致余流变化不显著,但湾口的潮致余流出现较为明显的减少;纳潮量的变化较为明显,小潮期间纳潮量的变化率为10.09%,使小潮期间湾内水体与外海的交换能力变弱,更易遭受污染威胁;洛阳江流域和金屿的污染物浓度差变化较大,导致湾内水体的半交换时间约增加3 d.     

二维潮流数值计算的一种显式模式

提出一种数值求解二维潮流的任意多边形单元显式计算模式，便于模拟计算具有复杂地形和边界条件的潮流场问题，由算例的计算表明，本方法具有稳定性好，计算精度高，程序编制简单等优点。     

含倾斜砂土夹层的人工岛地震液化灾害分析

强地震易造成地基中倾斜砂土夹层液化后产生永久变形和位移,并诱发流滑现象,进而对上部结构产生严重破坏.基于FE-FD耦合有限元方法,综合考虑倾斜砂土夹层的坡度、厚度、埋深以及海水水位因素,对某近海人工岛二维结构模型进行了数值模拟分析.结果表明:砂土层的坡度、厚度、埋深以及水位因素对人工岛的地震液化灾害有着不同程度的影响,其中坡度的影响最显著,而水位的影响最不明显,特别是水位对超孔隙水压力增长的影响非常小.人工岛的侧向扩展是在地震过程中饱和倾斜砂土夹层完全液化被触发后才得以发生,而且是在地震作用过程中某段时间内沿液化层斜面的有限滑动,其灾害程度比水平砂土层液化造成的破坏要大得多,而且易造成岛体不均匀沉降,对护岸造成严重破坏.该分析结论可为近海岸工程地震液化灾害评价分析提供参考依据.     

国内外跨海通道的比较及启示

 在回顾世界跨海通道发展历程的基础上,总结了铁路轮渡、跨海大桥、海底隧道、桥隧组合等跨海工程形式的优缺点。分析了国内外代表性跨海工程的技术、投融资和运营模式等进,展望了跨海工程的发展趋势,提出中国跨海工程建设应加强工程项目的前期调查、研究和设计,重大跨海工程由国家作为建设主体,前期研究开发经费由国家财政予以支持,对工程方案、投融资模式等结合工程所在地情况进行科学决策。     

龙凤头海滩修复工程与波流动力响应特性

基于MIKE 21软件建立平潭龙凤头海滩修复工程海域双重嵌套二维潮流和波浪耦合数学模型,并将验证后的模型运用到工程设计方案实施前后潮流场及波浪场的模拟,比较分析水动力的变化.研究结果表明:平潭海域潮汐类型属于正规半日潮,8月大潮潮差约为5m,潮汐强;海坛湾内潮流总体表现为往复流特征,湾口流速最大,湾内流速较小,湾顶流速最小;北端防波堤大大减少了南北水体交换,内侧落潮流调整为沿堤流;堤头处挑流作用明显,流速增加,形成明显的旋转流;南北端防波堤对其内侧一定范围海域有掩护作用,波高削减显著,受掩护岸线长度略大于防波堤长度;堤头处受波浪折射作用影响,波能辐聚,波高增大.工程后海滩中部岸段波高及流速削减不明显,建议增设离岸堤加强海滩保护.     

Application of adjoint assimilation technique in simulating tides and tidal currents of the Bohai Sea, the Yellow Sea and the East China Sea

Considering the interaction of different tidal waves, an adjoint numerical model is developed to simulate M2, S2, K1 and O1 tidal waves in the Bohai Sea, the Yellow Sea and the East China Sea （B-Y-E） simultaneously. Compared with previous researches, by using the adjoint assimilation technique to inverse open boundary conditions and bottom friction coefficients based on altimetric data from TOPEX/Poseidon （T/P） and tidal gauges data, the precision of the numerical simulation is significantly improved. Selecting 14 days of simulated results after the initial wanning run to conduct harmonic analysis, the results can show the characteristics of M2, S2, K1 and O1 tidal wave systems perfectly in B-Y-E. Compared with 9 current stations, the calculated harmonic constants of tidal currents for M2 and K1 are in good agreement with the observed ones.     

烟台外海潮波的特征

在烟台外海,潮汐属于正规半日潮性质,而潮流属于日潮流性质.用数值模拟和实测潮流分析两种方法研究了该特征并解释造成这一现象的原因:在烟台外海M2分潮具有驻波振动,存在着M2分潮流的辐聚、辐散现象,因而该海域M2分潮流很小.该海域日分潮流没有辐聚、辐散现象,因而日分潮流相对较强,从而造成了该海域的潮汐、潮流性质相异的特殊现象.     

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.     

Numerical simulation of tides and tidal currents in Liaoning Bay with POM

A three-dimensional ocean circulation model, called Princeton Ocean Model (POM), is employed to simulate tides and tidal currents in Liaodong Bay. The nested grid technique is adopted to improve the computation precision. Computed harmonic constants of m1, M2 tides at five tidal gauge stations and surface elevations at two oil platforms are compared with those observed, and show good agreements with them. Based on the calculated results, the co-amplitude and co-phase lag lines of m1 and M2 tidal constituents, the residual current field of M2 constituent, tidal form, tidal current ellipse and the moving style of tidal current are given. It is found that diurnal tidal constituents have no amphidromic point whereas semi-diurnal constituents have one in the region of interest. Meanwhile, some meaningful results are concluded and presented, which are conducive to a thorough knowledge of the characteristics of tides and tidal currents in the Liaodong Bay.