舟山本岛海域“烟花”台风风暴高潮位研究

近年来登陆或严重影响浙江的强台风频率上升,北移次数增多,对舟山本岛及邻近岛屿经济活动威胁越来越大,开展舟山本岛风暴高潮位研究十分必要。分析了"烟花"台风在舟山本岛造成的风暴高潮位分布,基于海区的实测潮位资料及构建的风暴潮模型计算的风暴高潮位,揭示了本次风暴高潮位总体东部低、西部高、中部局部低值区的特征,中部局部低值区与天文高潮位的分布有关。本岛海域“烟花”台风风暴高潮位差异可达0.5 m以上;“烟花”台风若在本岛天文大潮高潮位登陆,定海至岱山风暴高潮位会继续抬高0.1~0.4 m;若南移至大目涂位置且在高潮位登陆则会造成本岛周边更高的风暴高潮位,超过本次风暴高潮位0.2~0.8 m。应高度重视风暴潮高潮位的区域差异性和变化特征,进一步提高区域风暴潮灾害防御能力。。     

基于三角形网格的浅水间断流动泥沙输移数值模拟

浅水间断流动条件下泥沙输移具有广阔的工程应用背景.采用基于准确Riemann解的Godunov格式求解法向数值通量,应用干底Riemann解计算动边界问题,建立了基于无结构三角形网格空间二阶精度的二维水流和泥沙输移有限体积法数值模型.模型在纯对流问题检验的基础上,模拟了孤立波在滩面上传播变形以及对圆柱周围的局部冲刷,复演了孤立波变形后流场和泥沙场突变的过程,并且圆柱周围局部冲刷坑计算结果与实验基本吻合.     

钱塘江海塘防洪御潮经济效益评估研究

钱塘江海塘经过1950～1957年、1997～2003年二个阶段的系统建设,大大提高了防洪潮标准,发挥了显著的减灾效益.本文在对风暴潮溢流、溃堤数值模型以及两岸资产价值推求方法研究的基础上,采用实际发生年法和频率曲线法,分别对钱塘江海塘一期,二期工程防洪御潮的经济效益进行了评估.一期工程以1950年为基准年,共投入资金1.82亿元,防洪效益为20.64亿元,效益费用比为11.34;二期工程以1997年为基准年,共投入资金25.56亿元,防洪效益为109.64亿元,效益费用比为4.29.评估结果表明钱塘汀海塘工程的防洪潮经济效益是十分显著的.     

钱塘江二维涌潮数值模拟及其应用

分析了涌潮数值模拟的困难,综述了钱塘江涌潮数值模拟的进展,应用有限体积-KFVS格式建立了钱塘江二维涌潮数值模型.模型在验证计算的基础上,预测了杭州湾规划设想方案、治江围涂工程和桥梁工程等对涌潮的影响,并已推广到溃坝波和海啸传播过程的数值模拟.结果表明,涌潮数值模型分辨率高,计算稳定,守恒性好.该模型不但适用于无涌潮水域的模拟,也适用于传统数值模型不能模拟的涌潮等间断流的模拟.     

二维溃坝波数值模型及其应用

本文从Boltzmann方程出发,应用有限体积-KFVS(Kinetic Flux Vector Splitting)格式建立了基于无结构三角形网格的二维溃坝波整体数值模型,采用改进的干底Riemann解处理动边界问题.应用上述模型模拟了浙江某水库溃坝后溃坝波的传播过程,计算结果反映了溃坝波所到之处,水位暴涨、流速从零迅速达到极值的现象.结果表明,本文建立的二维溃坝波整体数值模型具有水量守恒、计算稳定,特别适用于强不规则地形下的溃坝波计算.     

浅水动边界的干底Riemann解模拟

浅水动边界(干湿边界)问题具有广阔的工程应用背景,准确模拟动边界条件下的间断流动,并保证水量守恒是动边界计算的最大困难.论文针对有限体积法,应用能模拟间断流的干底准确Riemann解求解干、湿单元界面的数值通量.模型在动边界条件下静水、溃坝波和水面自由振荡等算例检验的基础上,应用到实际水库的溃坝波模拟.结果表明该方法能准确模拟动边界条件下的间断流动,具有稳定性好、精度高、水量守恒等优点.     

钱塘江涌潮一维数值模拟

应用有限体积法离散一维圣维南方程,对界面通量采用迎风格式求解,对水面坡降项采用迎风和顺风的加权平均计算。模型模拟了溃坝波、亚临界流等典型算例,并经实测涌潮资料验证,较好地模拟了钱塘江涌潮形成、发展和衰减的全过程。分析涌潮计算成果,加深了对钱塘江涌潮的认识。     

二维风暴潮实时预报模型及其在杭州湾的应用

风暴潮实时预报模型的最大特点是要求计算速度快、计算范围大以及模型通用性和操作方便性.考虑风暴潮与天文潮的耦合作用,基于无结构网格有限体积法建立了二维风暴潮实时预报模型.该模型适合任意复杂形状的计算区域,采用基于OpenMP的并行计算技术,具有计算速度快,计算稳定,通用性好等特点,可用于我国沿海风暴潮实时预报.以杭州湾风暴潮实时预报为例,建立了包括东海、黄海、渤海大范围风暴潮模型,并集成为杭州湾风暴潮实时预报系统,模型参数经10场典型风暴潮及其相应天文潮的率定和验证.应用该模型实时预报了“莫拉克”(0908#)台风暴潮,结果表明,建立的模型能满足风暴潮实时预报的精度和时效性的要求,具有较大的推广应用价值.     

台风天气下通州湾港区附近海域风暴增水分布研究

为规划通州湾港区建设,考虑极端天气下海域风暴增水的影响。以Holland台风模型和ERA5再分析气象资料作为驱动,基于Delft3D模型与ADCIRC模型构建大小嵌套的风暴潮数学模型。根据移行路径对1945—2021年间影响通州湾海域的台风进行科学分类,包括北侧掠过型、东侧掠过型、南侧掠过型、西侧掠过型和直接穿过型,每类选取3场典型台风,复演选取的15场典型台风过程,计算分析极端天气下通州湾港区海域的风暴增水分布特征。研究结果表明：通州湾港区附近海域在台风风暴极端天气下最大增水为0.5～1.0 m,以大洋港深槽、冷家沙外侧水道为中心往外海逐渐减小,南侧掠过型台风期间出现风暴增水极大值。通州湾增水大小与台风风场引起的风暴流场时空变化直接相关。     

径向基函数网络在平原河网水质评价中的应用

利用MatLab神经网络工具箱构建了径向基函数神经网络(RBF-ANN)模型,并用于平原河网和水库的水质评价.该模型以国家地表水环境质量标准(GB 3838-2002)为依据,随机生成网络的训练样本集,对网络进行学习,并将训练好的网络模型应用于温黄平原河网和境内水库的水质评价.结果表明,基于径向基函数网络的水质评价模型是合理、简便和快速的.