汕头南澳海域典型台风过程水动力数值分析

基于MIKE 21数值模式,采用无结构三角形网格,对南澳海域的潮汐潮流的变化情况进行高分辨率的数值模拟,模拟结果同2个沿岸验潮站和2个连续测流站的实测资料符合良好,选取2016年直接影响该海域的典型台风过程,分析台风过程对该海域水动力(主要是增水和潮流)影响,影响程度与台风路径、台风强度以及影响时间等密切相关,"海马"相对于台风"莫兰蒂"对海域水动力影响更显著一些,"海马"台风期间实测增高增水达到了74 cm,"海马"台风对流速的影响主要体现在对落潮时间段的增长作用和对涨潮时间段的抑制作用。     

基于EFDC的九龙江口-厦门湾三维潮流及盐度数值模拟研究

环境流体动力学模型(EFDC)集水动力模块、泥沙输运模块、污染物运移模块和水质预测模块于一体,可以用于河流、湖泊、水库、湿地和近岸海域一维、二维和三维物理和化学过程的模拟。为了研究岛屿多、岸线地形及流态复杂的九龙江口-厦门湾水动力过程,该文将EFDC模型运用于该水域三维潮流及盐度场的数值模拟,对比实测资料校核了模型参数,利用实测潮位、流速和盐度数据对模拟结果进行了充分的验证,吻合度高。该水域属于规则半日潮类型,平均涨、落潮历时约6 h;潮流以往复流运动为主,表层流速最大可达2 m/s;低平潮前后出现面积合计约74 km2的多处露滩;发现河口区分层及不同类型的盐度锋现象均在低潮后1 h时最显著。结果表明,该模式成功复演了九龙江口-厦门湾潮汐潮流和盐度场的时空变化过程,适用于模拟和分析河口及近海海域的水动力场。     

黄河河口潮流和泥沙淤积过程数值分析研究

用有限元方法对黄河河口海域的潮流海洋动力过程进行了数值模拟和分析；通过对典型时刻河口潮流流速矢量图和流速等值线分布图的分析计算，验证了黄河河口门外以及渤海湾和莱州湾交界点存在的两个高流速场；通过入海泥沙淤积厚度等值线平面分布及其变化过程、淤积厚度沿入海流路纵向的变化过程和海底典型高等线+1m，0m和-1m变化过程对河口海岸冲淤、海底变形过程进行了动态跟踪模拟和分析，所得结果与实测资料和遥感解译图像分析基本一致。     

伶仃洋河口环流特征及其动力机制分析

基于FVCOM模型,该文建立了珠江河口三维水动力数值模式,模式覆盖了上游三角洲河网区域、八大口门区域以及伶仃洋等近岸海域。该模式的水位、流速和流向验证结果表明模式能较为准确地反映伶仃洋的潮汐潮流变化过程。对珠江河口枯季水动力特性进行了数值模拟,并基于模拟结果分析了伶仃洋余流的时空变化特征及动力成因。结果表明,伶仃洋深槽中存在表层余流向海、底层余流向陆的河口环流特征,且河口环流特征随大小潮发生明显变化:小潮期间河口环流特征较为明显,小潮后的中潮期间最为显著,大潮时河口环流特征减弱,大潮后的中潮期间表底层余流几乎均为向海,河口环流特征趋于消失。这种纵向上的余流变化特征主要是与河口斜压作用有关。此外受东北风作用,伶仃洋横向上存在一个表层余流向西,底层余流向东的横向风生环流。     

不同潮汐预报模式在近海海域的准确度评估

潮流是海岸河口主要水动力因素之一。为了解海岸河口潮流场特性,一般采用物理模型实验模拟和数值模拟的方法,这两种方法都涉及到开边界的问题。文章介绍两种用于预测潮汐变化从而获得开边界条件的模式,即大洋潮汐同化模式(TPXO)与调和分析模式,并对其在近海海域预测的准确性进行对比分析。结果表明:两种模式均能较好的拟合实测数据,调和分析模式在近海海域的精度更高,更适合计算河口潮流场模拟的开边界条件。     

瓯江河口水动力泥沙环境分析

基于现场大量实测资料,研究分析了瓯江河口海域水动力泥沙环境。结果表明,本区潮汐为正规半日潮型,平均潮差超过4 m,属强潮海区。潮流性质属正规浅海半日潮流类型,潮流运动趋势受控于岛屿岸线及滩槽格局,深槽涨落潮最大流速多在0. 5～1. 5 m/s,有时接近2 m/s,其余海域多在1 m/s以下。瓯江属山溪性河流,多年平均径流量为422. 9 m3/s;本区波浪以涌浪或涌浪为主的混合浪为主,常浪向为E～ESE向,频率达到49. 8%;强浪向为E向,次强浪向为ENE向,最大波高达10 m以上(E向),大浪的产生均由台风经过时引起。海域沉积物类型既有细砂、中砂等砂质沉积物,也有黏土质粉砂、粉砂质砂等细颗粒物质;黏土百分含量基本在30%～40%之间,显示出瓯江河口海域淤泥质海岸的沉积特点。近岸含沙量可达0. 1～0. 3 kg/m3,而外海深水区域含沙量基本小于0. 03 kg/m3。瓯江河口悬沙的物质类型主要为粉砂质黏土和黏土质粉砂,悬沙中值粒径多在0. 003 9～0. 007 2 mm之间变化。     

枯季磨刀门河口垂线流速分布特征

流速是反映水动力条件的主要因子,也是进行河口动力、物质输运研究的基础。河口水流在潮流、径流、风等多种动力因子影响下,河口的垂线流速分布与内河相差甚远,分布形式多样且变化快。主要通过枯季磨刀门河口实测流速资料分析垂线流速分布的基本特征。     

湛江湾海砂开采对周边海域水动力特征的影响

基于MIKE21 FM水动力模型建立了湛江湾海域近海潮汐潮流数值模型,对湛江湾海砂开采前后的潮汐潮流进行了模拟计算。从高低潮位、潮流场和断面潮通量3个方面探讨了湛江湾海砂开采对周边水动力特征的影响。结果表明:海砂开采对水动力特征的影响局限于采砂区附近水域。采砂工程实施后,海域高低潮位略有变化,变幅不超过1 cm;由于采砂后地形变化较大,采砂工程对采砂区附近海域影响较大,采砂区内及采砂区南北侧(主流向两侧)潮流流速减小,采砂区东西侧(主流向的前后侧)潮流流速则增大;进入和流出湛江湾的断面潮通量基本不受影响。     

珠江河口潮流的数值计算研究

潮流是潮汐河口地区最基本的物质运动,建立河口地区水动力模型对研究当地的水动力环境和预估海上工程对潮流场的影响有重要意义。利用EFDC模型研究珠江河口的潮流特征并模拟计算试验人工岛对周边潮流的影响。模型计算结果与实测数据吻合较好。研究发现珠江河口潮流性质以不规则半日潮为主,潮流类型以往复流为主,冬夏两季潮流椭圆的旋向相反。人工岛区域最大流速减小,附近水域产生环流现象,并影响潮流流动。     

瓯江口三维潮流和盐度数值模拟研究

环境流体动力学模型(EFDC)集水动力模块、泥沙输运模块、污染物运移模块和水质预测模块一体,可以用于河流、湖泊、水库、湿地和近岸海域一维、二维和三维物理和化学过程的模拟.为了研究多岛屿、地形及流态复杂的瓯江口海区的水动力过程,本文将EFDC模型运用于该海区潮流场和盐度场的数值模拟.对比实测资料校核了模型参数,把模拟结果和实测潮位、流速和盐度进行了比较,吻合较好,并对瓯江口海区的潮流场以及盐度场进行了详细分析,发现近岸和江口及乐清湾大部分区域往复流明显,离岸越远旋转流越明显,河口处盐度在垂线分布上呈强混合型.结果表明:该模式成功复演了瓯江口海区的潮流和盐度变化过程,可以用于模拟和分析河口及近海海域的动力场.     

黄河河口水沙运动的二维数学模型

本文针对黄河河口河道水沙潮波的特点，从水流连续方程、运动方程，泥沙运动方程出发，补充了潮流挟沙能力的计算公式，建立了黄河河道河口二维数学模型。以1982年实测资料，从潮位过程、流速大小和方向及海底冲淤变形等方面对数学模型进行了验证计算。在此基础上开展了典型水沙条件下黄河河口泥沙运动规律的模拟研究。其结果揭示了黄河河口清水沟所处海域的潮流潮汐特性和泥沙输移规律。这些成果与实测资料以及卫星遥感分析结果一致，进一步表明了模型的可靠性。     

温州瓯飞浅滩海域悬沙输运特征及其来源探讨

基于2011年温州市瓯飞浅滩海域冬、夏季大、小潮共4次大面同步海流和悬沙观测资料,利用统计和物质长期输运机制分解方法,初步分析研究海域悬沙时空分布和水体、悬沙三维输运特征.结果表明,海域悬沙浓度平面上呈现近岸高、外海低,高浓度区出现于河口,浅滩外沿存在相对低值区的分布格局;垂向分布受复杂水动力(包括波浪、潮流、径流和沿岸流等)影响具有准直线型、抛物线型以及混合型分布等多种分布形态,且底层悬沙浓度与流速变化趋势具有虽同步但存在一定滞后的特性.水体与悬沙长期输运受径流、风生表层流、闽浙沿岸流等多种作用影响,存在明显季节变化和区域特征;其中河口站因径流作用表层输运强度大于其它区域,中底层泥沙由于波流共同作用影响、河口区显著的潮泵效应使得冬、夏季输运特征迥异;浅滩站表层水沙输运主要受风生表层流影响,中、底层的悬沙因潮致余流作用多指向岸线,外海受闽浙沿岸流的影响加强,垂向上输运强度差异减小.浅滩海域泥沙的主要来源为海域来沙(浙江沿岸流输沙和外海沉积水下沙洲的再搬运)和瓯江、飞云江的河流陆域输沙.     

珠江三角洲河网地形和径流条件变化对潮动力格局的影响

针对上游建库及航道疏浚等人类干预引发的河床不均匀下切与径流年内分配调整导致珠江三角洲河网内径流、潮汐、河口地形间相互作用随之变化的问题,基于连续小波变换方法,结合实测水文资料与河网一维水动力模型,对比分析了地形与径流变化前后河网潮动力格局的调整,并将一维圣维南方程中的非线性摩擦项分解为径流成分、径潮作用成分、潮汐成分,量化了各成分对于潮动力格局调整的贡献。结果表明：地形与径流变化后,洪季各潮族动力均显著增强,枯季高频潮族动力衰减更迅速,枯季径流量增加对潮汐的调制作用在大部分河道抵消了地形下切造成的潮汐动力增强;河网上游非线性摩擦项中径潮作用成分对于潮动力格局调整的贡献增大,径潮非线性作用增强。     

连云港附近海域潮汐与潮流特征分析

进入21世纪以来,连云港向大型化、深水化发展,进行了大量海岸工程资料的观测和研究。利用连云港海域近年来多次大范围水文测验资料结合数值模拟计算结果,对连云港及南北翼海域潮汐和潮流进行统计分析,从潮汐潮流性质、流速大小和方向平面分布、垂线分布以及余流等角度对潮汐和潮流特征进行分析和探讨,为连云港和南北翼海域海岸工程开发和研究提供基础资料。     

黄河口孤东及新滩海域流场调查分析

根据黄河口孤东海堤及新滩海域流场调查实测资料，分析了孤东海堤及新滩海域水文泥沙因子和流场特征及流场与现黄河口海域岸线蚀退的关系。结果表明：黄河口孤东海堤及新滩海域的潮流主要是往复流、不规则半日潮流、沿岸流，潮流椭圆的旋转方向为逆时针；南向流为涨潮流．北向流为落潮流，涨潮流底层流速小于表层流速，落潮流底层流速大于表层流速；余流有定向输送泥沙的特点，对泥沙长距离搬运的作用非常明显，并且余流流速一般为5～6cm／s，余流的方向以北方向为主；海岸区域主要受风浪掀沙、潮流输沙作用，河口泥沙输送于外海，很少扩散到近海岸，海岸处于蚀退状态。     

兴化湾潮汐潮流特性及工程影响分析

福建省兴化湾内大量围填、疏浚工程建设直接影响湾内水动力环境。依据2009年2月水文观测资料,对实测资料进行分析,并利用潮汐调和分析、潮流准调和分析、潮流数值模拟等方法得到了兴化湾海区的潮汐、潮流特性以及湾内工程前后的潮位、潮流场和余流场特征。分析研究表明,兴化湾潮汐属于正规半日潮,浅水效应较弱;潮流为不正规半日潮流,浅海分潮作用较强;湾内潮波逐渐有驻波特征,形成湾内潮波的两股潮流流向稳定,呈往复流,其中兴化水道潮流涨潮占优,南日水道潮流落潮占优;工程实施后,基于调和常数的2013年7月潮位预报与实测潮位吻合较好,同时潮汐潮流性质不变,在港池、航道水域流速有所增加;兴化、南日两水道涨、落潮通量均减小,全湾纳潮量有所减少;湾内余流场整体不变,口门处涡漩有所加强。     

江苏辐射沙洲水道含沙量变化动力响应

以辐射沙洲海域两个潮周期的风速、水、沙实测资料为例,利用小波分析和最大熵功率谱分析结合的方法揭示了潮流水道流速、水深、风速、各层含沙量5个层次的小波分析信号的频谱关系和相位关系.对水体各层含沙量的潮过程中的各频段信号进行了分析,明确了其响应变化机制.潮流水道水体含沙量与风速、流速、水深的变化存在着复杂的响应关系.潮流水道悬沙含量的变化与风速(风浪)、流速、水深都有关系.涨落潮流的不对称性,水体背景含沙量,水流紊动,重力作用,响应延迟效用都影响着各层悬沙在潮动力过程中的悬浮与沉降过程.在不同的小波分析层次上的流速、水深、风速对水体含沙量变化所起的相对作用大小是不同的.在同一小波分析层次中的流速、水深、风速分别对不同水层的含沙量变化所起的相对作用大小也是不同的.含沙量的高频变化主要是水流流速的变化起作用.从风速和流速的频谱结构上来看,风速与水流之间有耦合响应关系,风速对含沙量变化起作用是通过影响潮流流速和产生波浪进行的.动力强迫与含沙量响应并不是线性对应的,而是具有非线性的特征.     

黄河三角洲强侵蚀岸段海域的悬沙输运机理研究

基于2010年10月黄河三角洲强侵蚀岸段海域各站位的现场水文观测资料,分析了各站位流速和悬沙浓度的垂向分布,并采用水深对瞬时物质输移量分解法,估算了各站位的余流、单宽净输水量和悬沙单宽净通量以及潮流输沙各影响项的贡献。结果表明:研究海域潮流为流向与岸线大致平行的往复流,各站位潮周期内垂向流速的空间分布表现为十八井外海域的最大,其次为刁口河外海域,最小的为五号桩外海域。潮周期内单宽输水量的空间分布为十八井和五号桩外海域的较大,刁口河外海域的较小,且输水方向与欧拉余流方向一致。悬沙输移量分解计算表明各站位潮流输沙的主要贡献项为平均流输移项(T1)和斯托克斯漂移项(T2)。研究海域13m水深以浅区域的底沙可在相应区域的常见波浪作用下起动、悬浮,被潮流输运,造成水下三角洲侵蚀,这与根据1976-2005年的实测水深资料分析的结果相吻合。     

基于高频地波雷达观测的连云港近岸海表流时空特征分析

利用连云港近岸高频地波雷达系统在2019年1—12月的观测资料进行海表流的时空特征分析。结果表明:潮流运动类型为规则半日潮流;潮流运动形式表现为靠近海岸一侧基本呈现往复流,流向呈现西南—东北向,涨潮落潮流向比较集中;近岸向外海往复流减弱,潮流逐渐转变为旋转流,M_2分潮的潮流椭圆的长轴平均值为44.34 cm/s, S_2分潮为11.71 cm/s, MKS_2分潮为12.85 cm/s。海表流实测最大流速大小在100～199 cm/s之间,且主要在秋冬季节,空间差异不显著。四季平均的海表流流场时空变化特征差异显著,流速矢量场有逆时针旋转的趋势。海域最大流速可能的范围是44～158 cm/s,其平均值为89 cm/s,流速大小由东南向西北逐渐减弱。     

非结构网格FVM模型及崖门水道三维模拟研究

模型采用二维三角形网格、三维四面体网格的非结构网格形式,利用有限体积法离散控制体积内积分后的控制方程.通过求解沿水深积分方程作为外模式计算水位,垂向采用坐标系简化表面和底部边界条件,求解三维浅水运动控制方程,计算流速垂向分布.将模型用于崖门水道三维潮流场的计算,利用实测资料对计算结果进行了验证,并对该潮汐河口水动力流场分布及控制因素进行了分析探讨.