Evaluation of numerical wave model for typhoon wave simulation in South China Sea

The simulating waves nearshore (SWAN) model has typically been designed for wave simulations in near-shore regions. In this study, the model's applicability to the simulation of typhoon waves in the South China Sea (SCS) was evaluated. A blended wind field, consisting of an interior domain based on Fujita's model and an exterior domain based on Takahashi's model, was used as the driving wind field. The waves driven by Typhoon Kai-tak over the SCS that occurred in 2012 were selected for the numerical simulation research. Sensitivity analyses of time step, grid resolution, and angle resolution were performed in order to obtain optimal model settings. Through sensitivity analyses, it can be found that the time step has a large influence on the results, while grid resolution and angle resolution have a little effect on the results.     

台风作用下伶仃洋波浪场的模拟计算

该文运用SWAN模型对“0814”号台风作用下伶仃洋的波浪场进行了模拟研究.计算得到从台风登陆6小时前开始至登陆6小时后的南海北部海域波浪场,并作为伶仃洋海域波浪的外边界条件.在计算珠江河口伶仃洋局部海域的波浪场时,相比之下伶仃洋海域只是一个局部小区域,故风场采用随时间变化的均匀风场.先不考虑流的影响,水位采用伶仃洋内部代表点南沙站的水位并忽略水位伶仃洋内的变化,模拟计算时全面考虑风输入项、白帽作用、底摩擦作用、破波作用、耗散作用以及三波相互作用和四波相互作用.计算结果表明,在台风登陆过程中,南海北部和伶仃洋波浪场的变化基本依赖台风风场变化,并在台风登陆时波高达到最大,波浪的传播方向与风向基本一致.最后,还考虑了在台风登陆时刻加入流场和水位场,以此分析了流场对波浪场结果的影响.     

基于 T/P 资料分析南海海面风、浪场特征及其关系

本文以T/P卫星高度计提供的海面风、浪资料为基础,利用自然正交函数对南海海面风、浪场进行展开,然后找出统计上显著的几个典型场,探讨南海海风、浪场的时空分布特征及其关系。分析结果显示,南海海面风、浪场的第一、第二模态具有很好的相似性,第三模态却表现出明显不同的特征,这一结果可以很好地反映南海海面风、浪场间的关系,从而为海浪场的经验预报和分析提供参考。     

“达维”台风作用下连云港海域台风浪数值模拟

为准确模拟"达维"台风过境期间连云港海域波浪场分布,采用Jelesnianski风场模式模拟的海面10m风速作为波浪模式MIKE-SW的驱动风场,再现1210号"达维"台风登陆连云港海域波浪变化过程。模拟计算结果表明,Jelesnianski风场模式成功复演了"达维"台风过境期间风动力变化过程,1210号"达维"台风与1209号"苏拉"台风形成明显的双台风效应;"达维"台风风暴潮期间,连云港海洋站最大风暴增水1.78m,连云港海域风暴增水现象十分明显;利用三重网格嵌套技术,考虑实时风暴潮增水效应的台风浪模型能够较好地模拟连云港近海波浪成长过程,台风过境期间徐圩海洋站处H1/3波高最大值为3.86m,近岸海域波高等值线分布较为密集,分布趋势与水下地形等深线基本一致,破波带以内水域衰减速度明显加快,与连云港海域属于淤泥质海岸类型的性质相吻合。     

沙纹床面上波流共同作用的数值模拟

海滨地区广泛存在涡动沙纹,它很大程度上决定着波浪衰减和泥沙运动。本文建立了描述波浪、水流共同作用下底层流动特性的立面二维数值模型。模型成功模拟了波浪、水流共同作用下底层分离涡随时间、空间变化的动力特性,文中还进一步对波浪、水流不同对比情况下的涡动力特性及分离涡尺度和紊动特性进行了讨论。     

Kuroshio intrusion into the South China Sea

1. INTRODUCTION Under the role of the geostrophic β -effect, wind driven ocean circulation encounters the western boundary and forms the westward intensification current with the longitude movement along the boundary in the direction of the leaving equat…     

永兴海堤风浪模型试验研究

本试验采用不规则波和风共同作用，并模拟浆砌块石和混凝土护面强度的试验方法，对海堤断面原设计方案进行了风浪越浪量、断面结构的稳定性试验。采用多种型式的挡浪墙，设置在堤顶的不同位置，测定各种情况下的越浪量，供挡浪墙型式的选用和设计参考。     

波浪对渤海近岸海冰冲击作用的数值模拟

海冰在波浪冲击作用下可能会发生断裂,通过数值模拟定量地描述波浪引起的海冰断裂对海工结构的运行安全以及分析海冰断裂处海水与大气之间的热交换有重要作用。该文利用建立的三维数值波浪水池,将海冰视为刚性平板,结合渤海冬季海冰、波浪的相关参数,研究海冰受波浪冲击的垂向冲击力、水平冲击力、弯矩和最大弯曲正应力随波高、冰长及冰厚的变化规律;并结合渤海海冰的弯曲强度,推断海冰发生断裂的极限参数,结果表明:在渤海海域某些特定条件下,海冰断裂极限波高、冰长和最小冰厚分别为0.504 m、4.273 m和0.098 m。     

南海东北部陆架波折处潮-地作用激发非线性内波的数值模拟

南海东北部陆架波折处是大振幅内孤立波的频发地带.普遍的观点认为,这些内孤立波主要源自于吕宋海峡处潮流与海脊的相互作用;而对局地潮流-陆架波折相互作用的生成过程了解较少.本文通过一个二维非静力近似海洋数值模式,模拟了南海东北部陆架波折处潮流-地形相互作用激发内波及内波的演化过程,探讨了潮流周期、跃层深度对内波生成过程的影响.研究表明,潮流与地形相互作用能够激发向岸传播的内孤立子波列,证实了该海区内孤立波局地生成的可能性,但是相比于从吕宋海峡处传入的大振幅内孤立波,局地生成的内孤立波振幅要小得多.     

Responses of thermal structure and vertical dynamic structure of South China Sea to Typhoon Chanchu

The response of the South China Sea (SCS) to Typhoon Chanchu (2006) was examined using the MM5 and POM model. In the POM model, sea surface boundary conditions were forced by the simulation wind field from MM5, the velocity forcing was introduced in the eastern boundary and the computational schemes of heat fluxes at the surface were introduced. Comparison with the observation data shows that the simulated results are reliable. In the response process of the SCS to Typhoon Chanchu, the influence of the heat fluxes on thermal structure of the SCS was regionally different. Strong wind forcing would lead to upwelling phenomenon in the lateral boundary of deep water basin. Furthermore, the Ekman pumping theory was used to discuss subsurface upwelling and downwelling phenomenon in typhoon forced stage.     

钱塘江口北岸超强台风潮水淹没数值模拟研究

针对陆域保护区低于外江高水位的钱塘江河口地区,以1949年以来登陆我国沿海最强的"5612"号台风为典型超强台风控制条件,对河口北岸平原潮水淹没情况进行了数值模拟研究。首先对地形进行概化,将平原内的二线堤防及具有挡潮作用的道路单独处理;然后以海堤极限防御能力计算分析为依据,确定超强台风作用下海堤损毁程度;最后采用覆盖两侧区域的二维风暴潮模型对北岸平原的淹没情况进行计算分析。结果表明,在超强台风作用下,钱塘江河口淹没区可随时段累积沿后方二线堤防及道路逐步推进,此类线状建筑物具有较好的挡潮作用;现状条件下,钱塘江河口北岸遭遇超强台风后,其最大淹没水深可达2.87 m,淹没面积达到127.52 km2。     

南海北部海域海底沙波演化特征

在对沙波的成因、形态以及运移机制充分探讨的基础上,给出了预测计算海底沙波形成与运移规律的理论模式。以此为基础建立了南海北部海域海底沙波波长及沙波移动的数学模型,对较大范围内的沙波形态及其运移规律进行了计算,成果表明计算区域海底沙波在正常水流条件下迁移速率相对较小,可视为比较稳定的地貌类型,为该海域海底工程实施提供参考。     

用守恒元和解元法数值模拟二维溃坝洪水波

本文采用守恒元和解元方法（简称CE／SE法）来求解二维浅水方程,该方法从守恒积分型方程出发,严格遵守物理意义上的守恒律,通过设立守恒元和解元,从而提出一种新的数值模拟方法。用该方法计算得到的全溃的溃坝洪水波的数值解和理论解与文献中的实验值符合的较好。在此基础上,进一步对二维局部溃坝洪水波的演进过程进行模拟,结果表明,CE／SE法精度较高,稳定性较好,其溃坝洪水波的间断具有很高的分辨率,能很好的模拟溃坝洪水波的运动过程。     

基于卓越波长的瞬态表面波法的应用

本文概述了传统的SASW(Spectral Analysis of Surface Waves)和f-k(frequency-wave number)等瞬态表面波法的原理和解析方法,并介绍了一种新的基于卓越波长的瞬态表面波法的测试原理。与SASW和f-k法相比,该方法测试原理简单明确,检测数据处理中不需进行复杂的数值分析。实际工程应用表明其抗干扰能力强,获得的频散曲线离散性小,可靠性好,能够比较准确地评估水工结构表层混凝土在一定深度范围内的质量分布状况和耐久性劣化程度,为制定合理的修复加固方案提供科学依据。     

波浪潮流共同作用下长兴岛海区二维悬沙输运数值模拟研究

根据近岸地区波浪、潮流与泥沙运动的规律,把波浪运动概化为在潮周期中具有时均意义的波浪流分布场,将波浪辐射应力以及波流底部剪切应力耦合到潮流运动方程和悬沙输运方程中,建立了非结构网格下近岸波浪和潮流共同作用下的二维悬沙输运数值模型。时间离散采用欧拉向前格式,空间离散采用有限体积法的显式格式。将模型应用于矩形海湾实验和大连长兴岛附近海区悬沙冲淤过程的实际算例。结果表明:波浪对潮位影响很小,但是对近岸流速有较为明显的影响;波流共同作用对近岸泥沙浓度影响比单纯考虑潮流作用可提高40%～100%的幅度。     

基于加权本质无振荡格式的二维溃坝水流数值模拟

将加权本质无振荡WENO(Weighted essentially nonoscillatory)格式和Runge-Kutta时间离散的思想应用于二维浅水控制方程的求解中,建立了模拟大坝瞬间全溃或局部溃倒所致的洪水演进过程的数学模型。应用该模型对一维矩形明渠中大坝瞬间全溃所致的水流运动进行了数值计算,并与理论解进行了比较,证实了方法的可靠性。最后用该模型预测了矩形河道中大坝瞬间局部溃倒时的洪水演进过程,模拟结果与实际相符。算例表明采用WENO格式所建立的高分辨率溃坝模型能够很好地模拟溃坝波的演进过程。