泥质海床的黏弹塑性模型

为研究波浪在泥质海床上的波高衰减,该文利用不可压缩流体的基本方程建立了波浪作用下水和底泥耦合运动的数值模型,模型能适应各种形式的底泥本构关系.控制方程组采用有限体积法求解,自由表面和水与泥层的界面采用VOF方法模拟.通过对比研究黏性模型和黏弹塑性模型对于底泥引起波浪衰减现象的有效性表明,当底泥密度较小时,黏性模型可以较好地模拟底泥引起的波浪衰减,但底泥密度较大时,其塑性特征不能忽视,采用更具一般性的黏弹塑性模型才能较好地反映波浪衰减的趋势.     

水滑坡体产生的涌浪特性

入水滑坡体所产生涌浪的波峰高度及传播时间是此类灾害预警和风险评估最为关注的特性参数。本文通过对滑坡体和水波相互作用的耦合数学模型进行数值求解,研究了以上2个特性参数与滑坡体形状及运动过程的关系。数学模型中假设滑坡体兴波区域内水波横向能量扩散可忽略,在立面二维的简化下应用非线性浅水方程描述水波过程;假设滑坡体底部流体法向流速为零,应用简化的Novier-Stokes方程描述底部流动;在滑坡体的运动方程中考虑了惯性力、水波波动压力、底部流体对滑坡体的阻力和浮托力以及滑坡体和滑动面间的摩擦力等。数值结果表明:滑坡体水平速度越大,涌浪传播越快;当滑坡体水平速度接近波速时,滑坡体具体形状对波峰高度有显著影响;当滑坡体水平速度大于波速时,波峰高度随滑坡体速度的增大而减小。因此,以往数学模型中对滑坡体具体形状的忽视,或者设定过大的滑坡体速度,都有可能导致波峰高度的低估,不利于防灾减灾。     

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。