中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST)研究Ⅱ:模型验证与应用

简述了在我国珠江口应用实测潮位过程、海表温度以及冬、夏季盐度分布资料对模型的验证与参数率定。在此基础上应用中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST),对我国沿海冬季东北季风作用下的环流进行了模拟计算,并对环流特征进行了分析。模型被进一步用来模拟在9316号台风影响下珠江口的风暴潮位、海流过程及分布结构的变化。     

长江口潮流不对称时空分布特征

河口地区的潮流不对称特性对近岸的泥沙输运、地貌改变有着很大的影响。但由于长期且高频的流速或流量数据较难获取,潮流不对称特性的研究较少。利用二维水动力数学模型,模拟长江大通以下感潮河段1 a的动力过程,研究长江口潮流不对称的时空分布规律。结合非稳态调和方法和偏度方法,分析长江口涨落潮流速不对称和涨落憩历时不对称趋势,并进一步分析长江口的粗、细颗粒泥沙运动趋势。研究结果表明:落憩历时更短,有利于细颗粒泥沙向陆运动;径流对落潮流流速的增强作用导致长江口落潮流速大于涨潮流速,有利于粗颗粒泥沙向海运动。研究成果对于明确长江口泥沙运动趋势及潮流不对称的影响有一定参考价值。     

流量调节对长江口潮流不对称的影响

长江上游人类工程的建设使得长江口来水来沙条件发生变化,改变了河口地区洪枯季径流量,并进一步影响潮流不对称特性。而潮流不对称对河口近岸的泥沙输运及地貌演变有着重要的影响。利用二维水动力数学模型对长江口感潮河段进行水动力模拟,研究洪枯季流量调节对潮流不对称的影响。采用非稳态调和方法(NS＿TIDE)并结合偏度指标分析长江口涨落潮流速不对称和涨落憩历时不对称的变化趋势。研究结果表明：潮波在河口的上溯过程中,潮流不对称呈现先增大后减小的趋势。河口枯季径流的提高在加强中下游区域落潮流占优的趋势同时也延长河口大部分区域落憩的历时。主汛期洪峰的削弱加快了中上游区域的落潮流速,缩短了上游区域落憩历时,而潮流流速和涨落憩历时不对称在下游区域则表现出相反的趋势。     

中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST)研究Ⅰ:模型结构与设置

以POM为基础,采用Semi-prognostic方法对POM动量方程的压力项进行修正,以减少模型运行过程中的漂移问题;采用三重双向嵌套技术,在中国的河口及沿海建立了三重嵌套的风暴潮及三维海流、温盐数值预报模型CHINACOAST.对三雏内模态基本方程、初边值条件、模型驱动力,特别是多河流入海的淡水径流和温盐边界设定、模型求解方法以及模型参数设置等作了较为详细的介绍.     

长江口径潮相互作用下洪枯季余水位变化

余水位即潮周期内的平均水位，是河口径潮动力非线性作用的典型结果。为探究径流、潮汐及其相互作用对余水位的影响，对摩阻项进行分解，通过潮平均摩阻的各分量对余水位的变化展开研究。采用二维水动力数学模型，模拟得到长江口余水位时空变化特征；利用连续小波变换方法和摩阻计算公式，分析长江口潮平均摩阻的主要来源，建立线性回归模型，通过潮平均摩阻各分量的变化解释余水位的变化。研究结果表明：长江口余水位具有明显的洪枯季变化和大小潮变化特征，洪季余水位沿程增幅更大，大潮时余水位较小潮时更高；长江口潮平均摩阻以径流作用和径潮相互作用产生的摩阻为主，因径流量巨大，前者对潮平均摩阻的贡献始终更大；潮平均摩阻控制余水位，长江口余水位的变化由径流作用控制，在下游站点径潮相互作用的影响不可忽视。