湛江港台风浪分布特征与抗风浪能力分析

基于国际上先进的第三代近岸海浪数值模式SWAN,对影响南海湛江港典型路径台风（西北型、北上型、打转型）过程所产生的台风浪进行了较高分辨率的模拟研究,计算结果较为客观、准确地描绘了这些台风浪过程的主要特征;同时利用该海域硇洲岛测站台风浪观测值与模拟结果进行了比较,二者吻合较好。在此基础上,进一步分析了外海涌浪的传入对湛江港内波浪场的影响以及不同风速、风向控制下港口内波浪场的分布特征。结果表明：外海涌浪对该港口内波浪场影响较小,而不同方向台风风场的直接作用对该港口内波浪场影响极大,研究结果可为该海域的防台减灾和台风浪的预报提供较好的参考。     

杭州湾内台风浪模拟研究

杭州湾自然地理条件特殊、社会经济发达,研究杭州湾内台风浪特征对该地区的防灾减灾具有重要的现实意义.现选用藤田台风模型模拟台风场,采用基于动谱能量平衡方程的SWAN模型模拟台风浪,计算了台风Winnie过程中杭州湾内的波浪情况.通过分析台风过程中不同时刻杭州湾内波高分布图,得到波高的空间分布变化规律;并将波高数据进行回归分析,得到了杭州湾内波高与风速和水深的相关关系.     

长江口海域风浪场的计算与特征分析

以ECMWF数据资料为输入风场,以ETOPO1地形数据和实测水深资料相结合得到计算水深,通过WAVEWATCH III和SWAN模型嵌套数值模拟了长江口海域1996—2015年连续20年的风浪场。为了在保证计算精度的同时提高计算效率,通过台风和寒潮期间显著波高的比较进行敏感性分析,选取合适的计算范围和计算网格。与观测数据进行比较,发现显著波高计算值的变化趋势与观测结果一致,两者的相关系数为0.82。为了使模拟结果更接近实际,基于观测的波高,给出了具有代表性点位显著波高的修正式。根据风场数据资料和修正后的显著波高进行了风场和风浪场的特征统计分析,风浪特性分析的结果既体现了季节的影响,又体现了地形的影响。     

台风浪对长江口深水航道骤淤的影响研究

概述风暴对长江口航槽短期地形变化的影响和研究现状，将缓坡方程、Boussinesq方程和动谱平衡方程进行分析比较，选择后者做为长江口台风浪数值预报模式。介绍球坐标下动谱平衡方程模型及方程右端源汇项的处理方法，以9912号台风对波浪数值模型进行验证。数值预报EES向20m/s风场下深水航道水域波浪要素：有效波高分布和波浪水质点底部轨迹运动速度分布。由泥沙起动底流速公式得到深水航道水域底沙起动底流速场，根据长江口波浪水质点底部轨迹运动速度的均方根值与泥沙的起动底流速之差的分布场进行骤淤机理分析。结果表明在EES向20m／s风场作用下横沙浅滩和九段沙浅滩的大部分水域底部泥沙将被掀扬至水体，部分泥沙在跨槽水流带动下会进入航道而造成严重淤积。最后提出研究长江口深水航道风暴骤淤问题的进一步工作。     

可能最大台风浪影响因子确定的试验研究

福岛核事故后,为了提高我国滨海核电厂的防洪安全水平,提出"利用合理场地高度实现防洪功能"的设计思路,采用水槽断面波浪物理模型试验的方法进行验证和确定可能最大台风浪影响因子。     

台风风浪对长江口航道影响的模拟分析

针对台风风浪对长江口航道淤积的影响,运用Delft-SWAN建立了长江口波浪场数值模型,并以9912号台风对模型进行了验证。根据统计资料,选取两个代表性风速,分别计算长江口在夏季普通风作用下和台风风暴作用下波浪要素,根据计算结果,分析波高在两种级别风速影响下分布的差异,以及对航道通航的影响。特别计算了台风作用下波浪水质点近底运动速度与长江口口门床面泥沙起动速度之差,从而对台风产生淤积的机理进行了分析。计算结果表明：台风不仅引起长江口航道波高剧增,而且巨大的波能冲刷滩地掀起大量的泥沙进入航道淤塞水道,直接影响了通航。     

基于Holland风场的台风浪数值计算

在海岸工程中,台风浪的影响较大。为了提高台风风场模拟精度,基于Holland台风风场模型,选取不同的最大风速半径参数和B参数进行组合,将模型构造风场与实测浮标风速资料进行比较分析,误差统计表明,Willoughby风速半径公式和Vickery的Holland B参数公式组合之后的计算误差最小,对风场的模拟效果最好。然后采用SWAN近岸波浪模型,选取最优风场参数,模拟了1323号“菲特”台风过境期间浙南地区的台风浪。模拟结果表明,最优组合参数生成的台风风场,对台风浪的模拟结果较好。当台风登陆时,温州地区的有效波高超过了10 m,明显高于其他区域,近岸波高等值线分布较为密集,台风移动方向右侧有效波高相对较大。台风进入内陆以后,波高迅速减小至4 m左右。     

基于QN混合风场的东中国海风能资源分析

利用1999年8月～2009年7月近10年的QN混合风场资料,计算了东中国海的风能密度,并就其特征进行分析.结果表明:我国的渤海风能资源相对黄海和东海较贫乏,但仍处于可开发的范围,东海属于风能资源的较富集区.     

长江口深水航道海域悬浮泥沙光谱特性研究

 长江口深水航道治理和维护的核心问题为泥沙问题。对长江口深水航道 7 个浮标所在海域进行了不同浓度含沙水体的反射光谱测量,并且结合“长江口深水航道水文、泥沙、波浪自动遥测系统”遥测数据和野外现场取样数据,对其光谱特性进行了分析,发现这些海域悬浮泥沙的敏感波段在 730 ～ 930 nm 之间,并且 731 nm 附近的一阶微分与悬浮泥沙浓度相关性较好。在对其光谱特性进行分析的基础上,分别建立了悬浮泥沙光谱反射率、光谱反射率均值和反射率一阶微分的指数反演模型和二次反演模型,结果显示 900 nm 波长的指数模型可以较准确地定量反演出悬浮泥沙浓度。     

“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。     

长江口水流盐度数值模拟

利用长江口平面二维水流盐度数学模型，模拟计算了4种水文组合条件下径流和潮流对盐水入侵的影响．探讨了长江口拦门沙地区盐度随水流的扩散输移规律．利用长江口北槽三维水流盐度数学模型分析了盐度梯度引起的斜压项对水流的影响，以及航道增深对盐水入侵的影响．     

Numerical simulation of water quality in Yangtze Estuary

In order to monitor water quality in the Yangtze Estuary, water samples were collected and field observation of current and velocity stratification was carried out using a shipboard acoustic Doppler current profiler (ADCP). Results of two representative variables, the temporal and spatial variation of new point source sewage discharge as manifested by chemical oxygen demand (COD) and the initial water quality distribution as manifested by dissolved oxygen (DO), were obtained by application of the Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) with solutions for hydrodynamics during tides. The numerical results were compared with field data, and the field data provided verification of numerical application: this numerical model is an effective tool for water quality simulation. For point source discharge, COD concentration was simulated with an initial value in the river of zero. The simulated increments and distribution of COD in the water show acceptable agreement with field data. The concentration of DO is much higher in the North Branch than in the South Branch due to consumption of oxygen in the South Branch resulting from discharge of sewage from Shanghai. The DO concentration is greater in the surface layer than in the bottom layer. The DO concentration is low in areas with a depth of less than 20 m, and high in areas between the 20-m and 30-m isobaths. It is concluded that the numerical model is valuable in simulation of water quality in the case of specific point source pollutant discharge. The EFDC model is also of satisfactory accuracy in water quality simulation of the Yangtze Estuary.     

基于非结构网格的长江口横沙东滩新陆域数值模拟

为探讨长江口横沙东滩新陆域不同成陆方案对长江口北槽水动力条件的影响,基于CJK3DWEM模型,建立了新陆域数学模型,划分计算水域三角形单元138 281个,网格边长平均约150.0 m。计算结果表明:横沙东滩新陆域形成后,北港上断面、南槽下断面落潮分流比略有减小,分流比变化均在1.00%以内;南港河段、北槽中上段涨落急流速不同程度增加,增加幅度为5~15 cm/s;北槽下段涨落急流速略有减小,减小幅度为5~10 cm/s;北港沿程落急流速有不同程度减小,减小幅度为5 cm/s左右;工程区北侧和南侧高潮位降低,低潮位变化相对较小,原因在于圈围工程主要布置在横沙东滩高程-5.0 m以上浅滩区域,圈围后明显阻隔了涨潮漫滩流。     

长江口悬沙含量垂向分布数值模拟

根据长江口北槽和南槽实测的水沙资料，利用垂向一维悬沙数学模型模拟了长江口悬沙含量及其分布，并对摩阻流速和临底悬沙含量进行了简要分析。结果表明，计算值与实测值较为吻合。     

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.     

长江口北支咸潮倒灌控制工程水动力数值模拟

运用水流数学模型对长江口北支咸潮倒灌控制工程方案进行模拟,分析了3个控制工程方案实施后的效果及对周边区域的影响。结果表明,综合咸潮倒灌的控制效果、防洪排涝影响及对南支的影响等,中束窄方案为本研究的推荐方案。     

Sea level variability in East China Sea and its response to ENSO

Sea level variability in the East China Sea (ECS) was examined based primarily on the analysis of TOPEX/Poseidon altimetry data and tide gauge data as well as numerical simulation with the Princeton ocean model (POM). It is concluded that the inter-annual sea level variation in the ECS is negatively correlated with the ENSO index, and that the impact is more apparent in the southern area than in the northern area. Both data analysis and numerical model results also show that the sea level was lower during the typical El Nio period of 1997 to 1998. El Nio also causes the decrease of the annual sea level variation range in the ECS. This phenomenon is especially evident in the southern ECS. The impacts of wind stress and ocean circulation on the sea level variation in the ECS are also discussed in this paper. It is found that the wind stress most strongly affecting the sea level was in the directions of 70o and 20o south of east, respectively, over the northern and southern areas of the ECS. The northwest wind is particularly strong when El Nio occurs, and sea water is transported southeastward, which lowers the sea level in the southern ECS. The sea level variation in the southern ECS is also significantly affected by the strengthening of the Kuroshio. During the strengthening period of the Kuroshio, the sea level in the ECS usually drops, while the sea level rises when the Kuroshio weakens.     

长江口登陆台风增水数值模拟

1810号强台风“安比”是1990年以来直接登陆上海的最强台风,却并未诱发较大风暴增水。采用ERA-Interim数据集作为背景风场资料建立了双重嵌套的高分辨率风暴潮与天文潮耦合数学模型,研究了台风“安比”在长江口地区风暴潮增水特征及成因。结果表明:台风期间增水主要集中在长江口北支出口沿岸,而长江口南支在台风登陆后出现明显的减水过程,台风登陆位置导致了长江口南、北支增水分布的差异;移行风对台风路径右侧增水影响更大,除梯度风场的向岸风作用外,落潮期间移行风场的作用致使连兴港附近岸段风暴增水平均增幅26.8%;除台风强度外,台风路径也是影响长江口地区风暴增水大小的重要因素之一。     

黄海和东海的环流数值模拟研究

本文从海洋三维原始动力学方程出发,考虑真实地形及(1/4)°×(1/4)°的水平网格,同时考虑黑潮和潮流,数值模拟黄海和东海的环流系统,主要结论是:1)模拟调和常数与分布于该区的81个台站的实测调和常数相比,日分潮振幅和位相的平均绝对误差分别为1.7cm和5.2°,半日分潮M_2振幅和位相的平均绝对误差分别为4.1cm和3.7°;2)模拟的黑潮路径与长期观测结果相吻合;3)黑潮进入研究区域后,一分支从台湾东北部分离出来后进入东海,影响可达29°N,这与海洋普查的调查结果以及文献中的结果一致;4)黑潮的一个分支北上形成对马暖流的一部分,且对马暖流是多源的,对马暖流通过对马海峡进入日本海,同时模拟结果显示一支由日本海进入研究区域的海流,后者需进一步调查和研究;5)黄海表层流主要沿南下方向,在近底层。中国和朝鲜的沿岸流为南下,黄海底层海盆由一顺时针方向的环流控制着,在中国成山头以外的北黄海底层,存在一较弱的逆时针环流。