北部湾风暴潮的数值模拟：三维流速分解模型的一个应用

从三维浅海非线性体动力学模型方程出发，使用进一步发展了的流速分解法，以７１０９号和８００７号台风为例，对北部湾的潮汐与风暴潮的耦合水位及流速进行了数值模拟。计算结果与实测资料基本相符。此外，还对北部湾风潮及天文潮的非线性效应进行了数值探讨，提出了有益的结论。     

渤海湾二维温带风暴潮与波浪耦合数学模型

基于二维温带风暴潮控制方程和动量谱平衡方程理论,建立了二维温带风暴潮与Swan波浪计算模式相结合的波流耦合数学模型,研究了波浪辐射应力对渤海湾二维温带风暴潮过程的影响,通过对发生在该区域的2次温带风暴潮过程的模拟计算,得到了波浪辐射应力作用前后的风暴潮潮流、潮位变化过程,并与塘沽验潮站实测的潮位变化过程进行对比.结果表明:波浪辐射应力对不同风暴潮过程的影响程度不同,与风应力的分布规律有关;考虑辐射应力作用的波浪与风暴潮耦合模型的模拟潮位变化过程和实测潮位变化过程较吻合,波浪辐射应力对岸线附近潮流形态的影响较明显.     

可压缩湍流封闭模型初探：湍流动能K方程

为解决可压缩流的湍流运动方程组封闭问题，对瞬时值的Ｎａｖｉｅｒ—Ｓｔｏｋｅｓ运动方程进行质量加权平均处理，根据湍流封闭理论对各脉动量关联项进行模化，得到可压缩流动的湍流动能Ｋ方程，完成了建立一个适用于三维可压缩流的湍流封闭模型的第一步工作．     

基于模型耦合的北部湾风暴潮增水与风浪模拟研究

台风风暴潮引发的增水和风浪效应是造成沿海低地灾害和损失的重要因素。本文设计了区域嵌套、波-流耦合的有限元数值模拟系统,对北部湾及附近海域风浪和增水过程进行有效模拟,精度达到应用要求。结果表明北部湾在台风影响下引起明显风浪和增水效应。台风中心风浪较小,仅1 m以内;而台风臂扫过海域风浪较大,可达9 m以上。最大增水海域出现在北部湾东侧靠近琼州海峡附近,可达2.5 m。风浪与增水叠加具有非线性效应,最大增水与最大风浪出现时间如与大潮高潮位相遇易形成超高水位,将对北部湾沿岸低地造成巨大淹没风险。本研究意在突破北部湾现有模型局限性,为进一步深化科学研究和工程应用提供基础数据。     

弯曲圆管中矿浆湍流场的三维数值模拟及分析

采用三维、定常、不可压缩,时均Ｎ－Ｓ方程和混合长湍流模型,建立了弯曲圆管中矿浆流动的控制方程和模型,使用有限元法对计算区域进行了离散,并对流动方程进行了求解,为减小用有限元法计算三维湍流场的计算量而采用了加罚有限元法。     

江苏沿海精细化风暴潮模式研究与应用

针对江苏沿海易遭受风暴潮影响的现状,分析了江苏历史上台风风暴潮灾害特征.选用Holland台风风场模型计算风场为强迫场,通过目前被国际上广泛接受的水动力模型ADCIRC建立台风风暴潮模式.建立的江苏海域精细化风暴潮数值预报模型,结合江苏沿海岸线和地形变化特点,采用非结构网格技术对研究区域复杂海域进行重点加密,选取历史上影响江苏沿海典型的四个台风,进行江苏沿海精细化风暴潮后报检验.通过对影响江苏海域的不同时期的台风风暴潮过程的数值预报检验可以得出:台风风暴潮数值预报模型的后报相对误差为18.3%,预报相对误差不大于20%,能够较好的预报风暴潮过程的发展,刻画不同台风过程引起的风暴增水过程,实现了江苏省沿海台风风暴潮的3d数值预报.     

铁山湾海域风暴潮的数值模拟

铁山湾海域风暴潮灾害频发,为研究该海域风暴潮特征,基于Delft 3D模型和Holland台风模型,建立了一个高分辨率的风暴潮数值计算模型。通过对1409号"威马逊"和1415号"海鸥"台风风暴潮进行模拟,验证了模型的精确性。计算结果表明,由于铁山湾是个半封闭的喇叭形状港湾,港湾内侧的增水值大于港湾外侧,"威马逊"台风引发的内侧最大增水值达到3.5m,因此应更加重视港湾内侧的防灾减灾工作;同时,铁山湾海域风暴潮对台风参数的变化较为敏感,台风强度越大、路径距离铁山湾越近,其产生的增水越大。     

三维强弯管内湍流场的数值分析

应用加罚有限元方法求解三维、定常、不可压缩、时均ＮａｖｉｅｒＳｔｏｋｅｓ方程和Ｋε湍流模型方程,对Ｔａｙｌｅｒ实验弯管内的三维湍流场进行了数值分析,数值计算结果与文献中的实验结果吻合．     

基于改进Sargin方程和过-徐模型的混凝土三维损伤模型

利用混凝土已有本构关系建立混凝土三维损伤模型.针对基于Ottosen本构关系建立的损伤模型中的不足之处,提出基于改进Sargin方程和过-徐模型建立混凝土三维损伤模型的方法.该方法利用改进的Sargin方程作为混凝土三维应力状态的等效单轴方程,基于等效单轴方程的割线弹性模量的下降率定义损伤指标,对典型比例加载情形全过程进行损伤计算.与Mazars、Ottosen损伤模型进行对比,该模型更符合试验结果,更能够描述不同加载比例下的损伤.     

跳点法在风暴潮数值预报模型中的应用

将跳点法的基本思想应用于求解二维水位抛物型方程，从而构造了一种用于风暴潮数值预报的高效率差分格式。文中给出了这一格式的稳定性证明，并通过对实际风暴潮过程的模拟，证实了这一格式的稳定性和时效性。     

Simulating a typhoon storm surge in the East Sea of China using a coupled model

A coupled numerical model with a 2’?2’ resolution grid has been developed and used to simulate five typical typhoon storm surges (5612, 7413, 7910, 8114, 9711) in the East Sea of China. Three main driving forces have been considered in this coupled model: wave radiation stress, combined wave-current bottom shear stress and wave-state dependent surface wind stress. This model has then been compared with in situ measurements of the storm set-up. The effect of different driving force components on the total storm surge has also been investigated. This study has found that the coupled model with high resolution is capable of simulating the five typical typhoons better than the uncoupled models, and that the wave-dependent surface wind stress plays an important role in typhoon storm surge-wave coupling in this area and can increase the storm set-up by 1m. The study of the five typhoon cases has shown that the general coupling effects could increase storm set-up by 20% to 32%. Thus, it is suggested that to predict typhoon storm surges in the East Sea of China, a storm surge-wave coupled model be adopted.     

杭州湾湾内天文潮与风暴潮耦合模式建立与应用

区域水资源复合系统的可持续利用演变呈不同S形增长模式.基于线性假设的Logistic模型不能够反映演变模式的多样性,所以引入更有弹性的Richards模型来描述区域水资源复合系统的演变过程,将其演变模式分为前后相近型、迅速崛起型和缓慢崛起型;并通过分析不同演变模式的特征得出,迅速崛起型的顶峰期前期、缓慢崛起型的起步期后期也是可持续利用的理想区间.在此基础上,进一步分析了区域水资源复合系统可持续利用长期演变轨迹,表明演变是连续性渐变和间断性"涨落"的结合.最后,以大连市为例,做了定量的应用研究.结果表明,大连市水资源复合系统1980～1988年、1990～1998年的演变轨迹呈规则的S形,其演变模式均属于迅速崛起型;1980～2007年的演变轨迹渐变中存在着"涨落",基本符合S形,属于缓慢崛起型.     

风暴潮漫堤风险分析——以茅洲河为例

重现期风暴潮灾害评估及最大可能风暴潮预测,对风暴潮灾害防灾减灾具有重要意义.本研究在分析实测资料基础上,构建南海潮汐风暴潮耦合模型,对历史上对茅洲河影响较大的风暴潮灾害进行计算分析,在验证准确的基础上对近20 a的106场风暴潮进行计算,得到每年的最大潮位值,采用极值Ⅰ型进行统计分析,得到不同设计频率风暴潮条件下的茅洲...     

波浪对台风风暴潮过程的影响分析

利用胡克林等建立的长江口及邻近海域的二维风暴潮数值计算模式,对2007-2008年有较大影响的4次台风风暴潮进行加波浪和不加波浪的后报计算.将计算结果与实测资料进行比较分析,得出结论:波浪对于风暴潮的影响程度取决于台风的路径、登陆地点和不同时刻.在台风登录前后一两天内,加波浪计算比不加波浪计算出的风暴潮水位精度总体要高;当台风传播到近岸时,波浪破碎对近岸增水影响较大,需要加波浪计算台风风暴潮;对南登陆北上转出型台风风暴潮计算时需加波浪,而对南登陆型可不必加波浪,以提高计算效率.     

广西沿海8007号台风暴潮数值模拟及台风暴潮某些特性的分析

以广西沿海台风暴潮数值模型为基础，模拟了８００７号台风期间，广西沿海台风暴潮的生消过程，并对其某些特性进行了数值分析．     

气候变化影响下2050年广东沿海地区风暴潮风险评估

 随着气候变化的影响,广东沿海地区台风风暴潮灾害时空分布逐渐发生变化。本文根据近30年来广东沿海地区18个验潮站的风暴潮资料以及近60年来西北太平洋热带气旋资料,结合前人对西北太平洋热带气旋与海表温度关系研究以及对珠江三角洲地区海平面上升趋势的预测研究,利用ArcGIS空间分析技术,对2050年广东省沿海地区风暴潮淹没范围进行了预测,并对不同区域风暴潮的危险性进行了分析评价。从社会经济、土地利用、生态环境、滨海构造物和承灾能力5个方面构建风暴潮承灾体脆弱性评估体系,完善了广东省沿海地区风暴潮脆弱性指标预测模型,通过该模型对2050年该地区风暴潮脆弱性进行了评估。在未来气候变化影响下风暴潮灾害危险性评价和脆弱性评估的基础上,对2050年广东沿海地区风暴潮灾害风险进行了综合评估,绘制了该地区风暴潮灾害风险评价图。     

北部湾潮汐数值计算参数的试验

选不同的海底摩擦系数以及水平湍流摩擦系数,对北部湾的ki分潮进行了数值模拟试验。结果表明,当底摩擦系数取0.002~0.003,而水平湍流摩擦系数取1×10²~5×10³ m²/s时其模拟结果与实测潮波系统比较吻合。潮波动力学方程中的底摩擦项对数值结果影响较大,而水平湍摩擦项对数值结果的影响不甚明显。     

北部湾及广西近海潮流数值模拟

该文采用二维浅水模型模拟分析了北部湾海域潮流系统,并在此基础上建立了广西沿海一、二维耦合水动力模型,模型中考虑了广西沿岸6条主要入海河流对近岸水动力的影响,进一步分析了广西近海海域潮致余流场及其对近海污染物输移扩散的影响。模型潮位计算值和实测值符合良好。结果显示:K1分潮在北部湾口形成一个逆时针旋转潮波系统,M2分潮在湾顶越南海防附近形成逆时针旋转潮波系统,广西近海海域K1分潮占优。广西沿海海域内,离岸较近的海域余流场相对较强,余流速度受浅水效应及湾口等地形缩窄影响而增强;离岸较远海域余流明显减弱,水体交换能力降低。     

近17年福建沿海台风及风暴增水特性统计分析

根据1990~2006年的台风资料,对这17年登陆及影响福建沿海的台风特性进行了统计和分析,包括年际分布、年内月际分布、台风登陆点统计分析、台风强度统计分析.结果表明,与已有研究结果相比,台风的频率是下降的,登陆的台风集中发生在6~8月,提前了1个月,登陆台风的气压和风速成反比.对福建沿海崇武、东山、厦门、沙埕及梅花5个站点的实测潮位进行了调和分析和潮位预报,得出6个台风在各个站点引起的增水,对风暴增水分析表明,大风区范围越大则台风引起的增水越大,大风区覆盖台湾海峡的南部比覆盖北部更有利于增水,台风强度越大或台风与站点距离越近则台风引起的增水越大,位于台风右侧的站点比左侧的站点增水要大.