钱塘江涌潮对风场响应的三维数值研究

台风作用下钱塘江涌潮观赏性强,破坏力大。结合台风期实测潮汐资料分析,基于三维数学模型研究了顺风和逆风条件下恒定风况对钱塘江涌潮水流的影响,得到了不同风况对涌潮高度、流速、传播速度和涌潮潮景的影响程度。顺风作用导致涌潮高度、流速和传播速度均增大,风速愈大,增加幅度愈大,涌潮流速沿水深分布愈不均匀。在顺风30 m/s风况下,盐官涌潮高度增加5%,涌潮流速增大33%,涌潮传播速度加快37%;顺风作用下,老盐仓回头潮更强,回头潮水位更高,反映了台风期间老盐仓经常出现回头潮翻越海堤堤顶的情况。逆风作用与顺风作用相反。计算结果与实际情况在定性上一致。     

钱塘江海宁三期治江围涂工程对涌潮影响的数值模拟研究

应用KFVS格式建立了钱塘江二维涌潮数值模型,在实测涌潮资料验证的基础上,模型预测了钱塘江北岸海宁三期治江围涂工程对钱塘江涌潮的影响.研究结果表明:实施围涂1万亩后,在走南河势下,大缺口及盐官的涌潮高度分别抬高0.23m和0.09m,海塘堤前涌潮流速增加5%,涌潮到达时间提前约3分钟,盐官涌潮后5分钟内的水位和流速变化率加大;围涂工程对涌潮潮景的影响较小:盐官附近的一线潮将更为壮观,尖山附近的交叉潮位置有所下移,老盐仓附近的回头潮基本不变.     

杭州湾天文潮长周期变化对涌潮的影响

基于长系列实测潮汐资料和调和分析方法,分析了涌潮起潮点下游杭州湾实测潮汐和天文潮长周期变化,进而分析了天文潮变化对钱塘江涌潮的影响。结果表明：乍浦站实测潮汐每年八月初三和八月十八同日同潮实测潮差、潮到时间和涨潮历时变化幅度很大,最大变幅分别为1.95 m、102 min和122 min;乍浦站天文潮每年八月初三和八月十八同日同潮潮差、潮到时间和涨潮历时最大变幅分别为1.52 m、93 min和46 min。天文潮变化对涌潮影响很大,盐官站同日同潮涌潮高度最大相差1.12 m,涌潮到达时间最大相差93 min,涌潮流速最大相差2.05 m/s,涌潮陡度最大相差18.1%。     

涌潮的水槽模拟及验证

在涌潮玻璃水槽中,通过调节水槽两端变频器的频率控制潮前水深的稳定,使水体具有一定的潮前落潮流速,并以此为工况,增加下游变频器不同的运行频率模拟各种强度的涌潮,测试涌潮的传播速度、涌潮高度、流速垂向分布等水动力学特征参数,捕捉涌潮形态.在此基础上,选用2010年10月钱塘江河口盐官河段的现场实测资料对试验结果进行比较分析,结果表明涌潮水槽试验结果与盐官河段实地观测资料匹配良好.这说明涌潮玻璃水槽物理模型能成功模拟涌潮,适用于涌潮的测试研究.     

钱塘江涌潮特性及其数值模拟

在钱塘江涌潮实测资料的基础上,分析了钱塘江涌潮高度、涌潮传播速度、涌潮流速、涌潮形态及景观、涌潮压力等涌潮特性.同时,应用基于KFVS (kinetic flux vector splitting)格式的二维涌潮数值模型模拟了钱塘江涌潮的形成、发展和衰减的全过程,复演了"交叉潮"、"一线潮"、"回头潮"等现象.通过对计算结果的比较分析,对涌潮特性有了进一步的认识.     

钱塘江嘉绍大桥对强潮河口水动力的影响

为研究嘉绍大桥对钱塘江涌潮形态及水动力的影响,在分析现场涌潮观测资料的基础上,建立基于KFVS格式的平面二维涌潮数学模型,计算比较了建桥前后涌潮及潮流场的变化。结果表明：受嘉绍大桥阻隔影响,涌潮经过桥位时其形态的整体性被破坏,过桥后约500m涌潮形态基本恢复,桥位下游涌潮高度增加,桥位上游涌潮高度降低;建桥对涨、落潮流的影响主要在桥位近区,对上下游的潮位和流向影响较小,桥位上下游涨、落潮流速减小0～5％,桥轴线断面桥跨中间流速增加2％～10％;建桥对涌潮的影响是局部的,桥位上下游近区的潮动力有所减弱。     

三门湾猫头深潭对“烟花”台风的冲淤响应

极端台风天气下,台风浪可能会造成海湾泥沙大幅起悬,从而引起湾内深槽骤淤。以浙江中部三门湾为研究对象,建立波流共同作用下的泥沙冲淤数学模型,研究猫头深潭在台风“烟花”过境期间可能产生的泥沙骤淤风险。经验证,数学模型较好地复演了“烟花”台风过程中的风暴潮与台风浪过程。研究结果表明,在台风浪作用下,下洋涂南侧浅滩及猫头深潭南北侧浅滩的含沙量均有明显增加,局部可增加至无浪情况下的3倍以上,“烟花”台风使猫头深潭最大淤积达0.15 m。台风浪导致的含沙量增加是三门湾深潭骤淤的主要原因。     

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。。     

钱塘江涌潮影响因素研究

钱塘江涌潮影响因素研究对保护涌潮和涌潮防灾具有重要意义。基于长系列实测水文、地形资料，系统分析了潮汐、径流、河床等自然因素以及治江缩窄、流域建库等人类活动对钱塘江涌潮的影响。研究结果表明：潮差越大、涨潮历时越短，涌潮越强；径流对涌潮存在直接和间接影响，间接影响是径流通过河床冲淤，间接影响潮汐和涌潮，一般是丰水期径流量越大，汛后涌潮越强；同时，河床冲淤影响涌潮平面分布和潮景。治江缩窄后，起潮点和最大涌潮位置下移，下游河段涌潮增大，同时涌潮变化幅度减小。新安江水库建成后，造成涌潮变幅减小。     

“烟花”台风影响下长江南通以下河段的增水分布特征

为探讨台风对河口区域的影响,构建了覆盖中国东南沿海大范围数学模型,对2106号台风“烟花”产生的风暴潮进行了模拟,与实测气象及水位数据对比表明该模型可靠、合理。基于此模型,研究了“烟花”台风在长江口地区风暴潮增水的时空分布特征。研究表明,“烟花”台风期间,长江口区域整体表现为增水状态,最大增水大于0.5 m区域北至连云港、南至台州。南通以下河段最大增水值分布较均匀,均在1.5 m左右;上游区域增水幅度随潮汐过程呈规律波动,增水在涨潮中间时刻达到最大,于落潮中间时刻降至最低,至下游区域,波动规律逐渐消失;0.5 m以上增水历时从上游至下游逐渐减小。     

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。     

运用神经网络理论研究钱塘江涌潮的影响因素

 在定性分析涌潮主要影响因素的基础上,借助BP神经网络建立了盐官站潮头高度的预测模型,经检验该模型具有较好的泛化能力。结合正交试验设计理论,定量地分析了各因素对涌潮的影响程度。研究结果表明：潮头高度与下游潮汐呈正相关关系,而与河道地形呈负相关关系,当径流流量小于7 000 m3/s时,潮头高度与上游径流也呈正相关关系,超过此范围,则呈负相关关系。     

Effect of dike line adjustment on the tidal bore in the Qiantang Estuary,China

In this paper,the effect of the dike line adjustment on the Qiantang Tidal Bore(QTB)is studied by physcial experiments.A lab-scale physical model of the Qiantang Estuary is built and the tidal bore is generated.With this model,the formation and pro-pagation processes of the tidal bore are simulated with or without the dike line adjustment.It is shown that the adjusted dike line changes the direction of the reflected tidal bore.The height of the tidal bore increases in the upstream region where the dike line is contracted.In the tested bent and forking regimes,the bore height at the upstream station is increased by 0.10 m and 0.04 m,respectively.Furthermore,the crossing bore still exists near the Daquekou station and the location slightly moves by about 3 km to the downstream region.     

A preliminary study of the turbulence features of the tidal bore in the Qiantang River,China

In this paper, the turbulence characteristics of the tidal flow in the Qiantang River, China, the world-famous Qiantang bore, are studied. A detailed field observation at the Yanguan section of the Qiantang River was carried out during the spring tide in October 2010 with a continuous collection of high frequency turbulence data. The data analysis shows that the hydrodynamic processes are characterized by a strong tidal bore. Statistics of the turbulence such as the probability distributions of the turbulent components, the variance terms and the covariance terms are found consistent with those of previous studies of estuaries without the tidal bore. However, along the vertical profile, the distributions of all variables become more scattered downwards. The horizontal turbulence fluctuations are of a similar magnitude while the vertical turbulence has a fluctuation magnitffde about 1/3 of that of the horizontal turbulences. The fluctuation strengths and the Reynolds stresses are much larger than those of other estuaries when the bore arrives. The bottom shear stress varies periodically with the tides, less than 0.44 N/m2 during the ebb but is increased drastically at the bore arrival, with the maximum being 0.92 N/m2. A good linear relationship is found between the bottom shear stress and the bottom suspended sediment concentration.