长江口悬沙输运观测中ADCP的应用

在近些年的声学流速测量仪器当中,ADCP（声学多普勒流速剖面仪）是应用非常广泛的仪器之一。该仪器在获得悬沙浓度数值方面,其工作方式主要构建现场取得水样与回声强度的回归关系式,并利用该关系式来计算悬沙浓度数值。通过ADCP（声学多普勒流速剖面仪）在长江口悬沙输运观测中实际应用,结果显示,在长江南槽与南港的全部悬沙输送的过程中,平均流输运作用发挥着非常重要乃至主导的作用,同时,影响潮平均悬沙输运的各种因素中,斯托克斯漂移效应（Storks-drift）导致的输运作用是非常关键的。在本文中,笔者主要探讨了ADCP（声学多普勒流速剖面仪）在长江口悬沙输运观测中实际应用情况。     

ADCP陆上检测装置的设计与实现

声学多普勒流速剖面仪（ADCP）是近20年来发展起来的一种新型海流遥测计,由于其在大深度水中才能进行性能检测,故造成检测困难．为解决ADCP陆上检测的难题,介绍了一种ADCP陆上检测装置：通过设置回波信号相对于发射信号的延时实现了任意深度矢量的模拟,通过设置回波信号相对于发射信号的多普勒频移实现了任意速度矢量的模拟;通过对接阵将模拟的信号耦合到ADCP换能器中,经过ADCP处理后给出相应的高度和速度信息,对比ADCP的返回值和ADCP陆上检测装置设定值达到检测的目的．这样就可以在陆上通过ADCP陆上检测装置来检测ADCP．实验室试验和工程使用表明,该模拟装置使用效果良好．     

基于BP神经网络模型的ADCP倾斜条件下的修正算法研究

针对现有ADCP倾斜条件下修正算法不准确的问题,将BP神经网络模型应用于分析倾斜条件下波浪估计误差与影响因素ADCP俯仰角、横滚角以及安放深度之间的非线性关系。结果表明,BP神经网络模型的预测值和实测值吻合较好,能够提升波浪估计的准确性。     

长江口徐六泾水域余流及潮流垂直结构变化规律研究

基于长江口徐六泾断面3个测站2011年春、夏、秋3个季节对应的不同径流量下的ADCP流速剖面数据,采用调和分析方法对徐六泾感潮河段的余流和潮流进行分离。研究表明,余流流速变化规律与长江口径流流量季节性变化一致,各测站流向沿水深变化平稳,基本与河岸线平行;潮流椭圆极化严重,几乎接近于直线,且基本与河岸线平行;潮流振幅和倾角的垂直变化和季节变化规律与余流的流速和流向的变化规律一致,即潮流的强度与径流强度呈正相关,且潮流椭圆的倾角变化幅度与平均流速变化幅度基本一致。     

河口海岸区悬沙输运量的声学多谱勒流速剖面（ADCP）观测技术的初步研究

基于ADCP的观测原理,推导出ADCP声学信息与水体中悬沙浓度的关系,从而提出用走航式ADCP在河口海岸区域进行悬沙输运量观测的方法。通过分析长江口的观测数据表明,在高悬沙浓度的河口区,用ADCP后向散射强度与采水样得到的悬沙浓度之间具有良好的数学关系。     

变化风场下太湖表层湖流特征及其对蓝藻迁移的影响

为了解太湖表层湖流对变化风场的响应特征,以及风场表层流场对蓝藻迁移的影响,通过GPS粒子示踪器对表层湖流进行观测,结合观测期间风场的变化特征和遥感图像,分析了变化风场条件下太湖的表层湖流特征以及蓝藻水华的迁移聚集过程。结果表明:太湖风场是太湖表层流场的主要驱动力,但受到地形特征、岸线特征等因素的影响,不同水域表层流场对风场的响应并不完全一致;太湖风场影响下太湖表层湖流在空间上的广泛差异性是导致蓝藻迁移过程中在不同区域聚集程度不同的主导因素,也是区域性蓝藻水华暴发的重要原因之一。风场表层流场蓝藻迁移聚集过程是一个依次传导的响应系统,条件适宜风场影响下的流场是触发蓝藻水华短时间、大面积暴发的重要外部因素。     

超声波流速仪在凌海水文站的应用设想

本文介绍锦州凌海水文站的基本情况以及多普勒流速流量仪基本原理，通过对测流断面的判定以及历年洪水资料与仪器性能的比较，达到正式应用的目的。     

北京区域夏冬季风场、温度场的观测研究

用北京及市郊地区共14个地面气象观测站的全月数据顺序文件“D文件”提供的风场及温度资料,采用逐时月平均的方法对北京及周边地区的冬夏两季的风场,温度场特征进行了研究。研究结果表明:（1）北京区域夏季边界层风场受西北特殊地形的影响,夜间低层大气流场常表现为由北向南的下坡风,白天逐渐转为由南往北的上坡风。而在冬季,这种山地—平原的局地环流的现象消失。（2）夏季,城市西部海淀到丰台一带处在一个高温区,构成北京“热岛”的一个主要区域。而在冬季,海淀及海淀以北到丰台南部的地区是夜间的高温中心。     

基于FLUENT的明渠平板闸门淹没出流流场研究

为了研究明渠淹没出流下平板闸门测量流量,采用进口断面上自编UDF程序的水位边界条件方法,结合标准的k-湍流模型和VOF方法,利用Fluent软件建立了水流流体域和明渠平板闸门的三维模型,对不同开度下明渠平板闸门淹没出流进行数值模拟,获得了过闸流量和水面线、流速分布,闸门处动水压力以及闸后梯形断面的流速分布等规律,结合现场试验验证,结果表明:平板闸门测量流量能够达到灌区矩形量水堰的测量流量精度;采用数值模拟所得流量与平板闸门测量流量的相对误差在3%以内,说明数值模拟能够用于明渠淹没出流下平板闸门的流场研究,为明渠平板闸门测量流量提供理论依据。     

温度对流场中液滴运动轨迹偏转作用的研究

推导了扩散相液滴运动轨迹模型和温度场中平均流修正模型,并优化了计算方法.直接数值模拟结果表明:平均温度和温度分布方式不同都会引起温度剖面和平均流剖面发生相应的变化,但它们的表现形式各不相同.因为温度场的变化会改变液滴所受到的不平衡剪应力,所以温度不同液滴的运动轨迹也不同,这种变化的动力来源于温度剖面和平均流剖面发挥的作用,它显著地影响液滴的聚结效率,因此,适当地调节流场温度可以改善流场的聚结条件.在层流流场中液滴的运动方式受温度分布的影响具有一定的随机性,但随机变化因素中包含确定性因素.液滴的聚结效率在一定程度上依赖于流场的平均温度,但温度分布方式也是影响聚结效率的不可忽视的因素,温度是理论反演计算和简化工程计算的必要条件.     

长江-鄱阳湖交汇处三维水流结构研究

为解决长江与鄱阳湖交汇处由于尺度大、流速快、结构复杂而导致的水流结构测量困难的问题,基于声学多普勒流速剖面仪(ADCP)对该交汇处17个横断面的流场进行测量,并采用动能校正系数(α)和动量校正系数(β)表征交汇水流的掺混特征。通过测量长江与鄱阳湖交汇前后的水体pH、溶解氧和电导率,分析交汇前与交汇后水质的变化规律。结果表明:长江经官洲分流后的交汇由于流速相近和河床高差导致水流迅速掺混,而长江与鄱阳湖的交汇在交汇处下游约2.6 km才实现完全掺混,掺混完全时α、β分别约为1.3和1.15。长江-鄱阳湖交汇处出现长约300 m的停滞区。停滞区下游形成成对反向螺旋流,环流强度可达0.6 左右,并向下游衰减。受宽深比减小和码头等局部地形的影响,最下游2个断面出现单向逆时针螺旋流,环流强度低于0.1。     

双基地雷达合成风场仿真与莫兰蒂台风的风场试验

双(多)基地多普勒天气雷达适于构建局域探测网,对于需进行气象保障的局部区域的对流性降水探测尤为重要。利用双(多)基地多普勒雷达网监测其强降水以及风场结构,通过风场反演了解其风场结构,能够更好地认识中小尺度天气的演变机理,改进短临预报。研究了双基地雷达的合成风场反演方法,通过仿真试验,可获得大气的辐合辐散、旋转以及上升或下沉等三维风场特征。借助福建厦门和泉州的两部多普勒天气雷达的实测资料,构成仿真的双基地雷达探测,分析了"莫兰蒂"台风的降水强度与径向风场回波特征,并反演了二维和三维的合成风场。结果表明,双基地雷达的合成风场方法,可以有效地反演台风的二维和三维风场,为监测台风的精细结构和演变提供了丰富信息。     

坡度对三维山丘风场特性及绕流机理分析

为研究坡度对山丘地形风场特性的影响,采用基于空间平均的大涡模拟方法进行了非定常绕流数值模拟研究。首先,通过与试验结果的对比,验证了模拟方法及参数的有效性;然后,研究了15°、21.8°、30°和45°四种坡度对山丘的近地绕流平均和脉动风速场的影响,着重从时均和瞬态流场角度进行了影响机理分析;最后,分析了坡度对地形加速效应的影响,并与不同国家规范结果进行了对比。结果表明：大涡模拟方法可以较有效地模拟不同坡度山丘的平均和脉动风速特性;不同坡度山丘迎风面处的平均和脉动风速场的变化规律基本一致,差异主要在山顶和背风面处。在山顶位置,随着坡度的增加,脉动风逐渐增大,以坡度30°为界,山顶处的流向平均风速呈现先减小后增大的趋势,背风面流动分离点逐渐向下游移动,引起涡旋中心位置逐渐向下游移动且远离山丘壁面。在背风面山腰近壁区,以坡度30°为界,当坡度较低时,随着坡度增大旋涡尺度不断增大,旋涡尾迹变宽,能量逐渐集中,流向平均风速逐渐减小,脉动风速逐渐增大;坡度大于该值时变化趋势则相反。不同坡度的地形加速效应趋势基本类似,主要差异在近壁区,结合各国规范本文给出了不同坡度地形加速效应的最大值曲线。     

风向对后向进气装置外流场影响的数值研究

为探索船舶后向进气装置在行驶过程中受不同风向影响下的气动性能,采用三维数值模拟方法结合标准κ-ε模型,并通过Polyhedra多面体网格重组技术,在保证计算精度情况下,计算效率提高了3倍.计算结果表明,在保证百叶窗左、右两侧进气流量相仿时,后向进气装置气动参数差异变化幅度不大,较有利于避免燃气轮机进气畸变的产生,可为船用进气装置设计与改型提供一定的参考数据.     

基于长期实测数据的西北地区风力发电场风速风向联合概率分布分析

为更准确地研究风力发电结构在风荷载下的结构响应,基于甘肃气象局提供的1981-2017年甘肃六地风速风向实测数据,对各地区的风速风向联合概率进行分析.抽取每天的最大极值风速及其对应风向为极值样本,统计分析得到各地区风速风向联合分布.将Gumbel,Frechet和Weibull分布函数线性化的基础上,利用最小二乘法拟合各分布函数参数,根据参数拟合结果推算各地区10,50和100年重现期的极值风速,并和各地区最大基本风速规范建议值进行对比.研究结果表明,考虑风速风向概率影响的基本风速更加符合实际情况,最大基本风速规范建议值偏于保守.     

风廓线雷达测风和气球测风资料对比分析

在简述风廓线雷达及气球测风原理的基础上,把风廓线雷达探测资料与当地探空资料进行对比分析,发现风速风向一致性较好.利用大理风廓线资料与云南5部探空雷达资料对比发现,风廓线资料与丽江探空雷达资料最为接近,利用风廓线与丽江探空逐日U风、V风资料对比分析发现在700 hPa以上基本一致,说明风廓线雷达资料是可信的.     

地形起伏变化下的边界层参数化台风风场模型

对于登陆台风来说,采用平坦下垫面和单一的地表粗糙长度假设并不能与实际情况相吻合.为了更准确地模拟台风近地面风场,基于现有参数化台风风场模型,采用随地形变化的坐标系建模方法和高精度地形与土地覆盖资料,考虑了台风登陆过程中地形起伏和土地覆盖变化的影响.针对历史上影响广东省的3个台风案例,利用大量观测数据对比和验证了改进后的台风风场模型.对比结果表明:改进后的参数化台风风场模型对风速的模拟并没有表现出明显的系统偏差,并且能较好地模拟出台风登陆过程中风速风向的时程变化.     

基于Labview的虚拟风场算法的研究

在风力发电模拟系统中,风场模拟是一个关键环节,虽然通常认为风场符合Weibull分布,但它并不能很好的反映实际风场;后来提出了四参数混合模型,该模型弥补了Weibull分布的缺点,但其参数的估计计算相当繁琐;针对实验室模拟风场,该文提出了一种计算简便的风速数学模型,该模型将自然风速分为基本风速、阵风、缓慢变化风速和噪声风速4部分组成,而每个部分计算较为简便,并通过LabVIEW语言实现了对风场的模拟,模拟结果较为理想。     

Southern Hemisphere mean zonal wind in upper troposphere and East Asian summer monsoon circulation

1 Introduction Variability of the East Asian summer monsoon (EASM) has been detected by considering roles of El Nino and Southern Oscillation (ENSO) cycle, snow cover over Eurasia and Tibetan Plateau, and signals from the soil (namely, the soil temperatur…