德国海岸研究中心的研究工作简介

2000年秋,曾赴德国考查,主要在苏德堡的应用科技大学(University of Applied Sciences,Suderburg)访问,为期月余.其间应邀到汉诺威大学(University of Hannover)作短暂停留,访问了设在该校的近代著名德国治河专家方修斯(Otto Franzius)建立的方修斯水利研究所(Franzius-Institute for Hydraulic,Waterways and Coastal Engineering)与海岸研究中心(Coastal Research Centre-FZK),了解了正在进行的一些科研项目,参观了几个正在进行的河工模型试验,并收集了一些技术资料[1][2].关于德国杰出的治河专家方修斯的学说成就,我国张书农教授在他的早期著作[3]中曾作过多处介绍.现将颇具特色的德国海岸研究中心所进行的各项科研工作内容及进行研究工作的学术思想作一介绍,供有关的同行参考.     

黄河三角洲海岸强侵蚀机理及治理对策

黄河三角洲从挑河湾到孤东临海堤北端是黄河刁口河和神仙沟行水期间发育形成的年轻海岸，为强蚀型岸段。经初步计算，1976～1988年，每公里年均泥沙侵蚀率为320万t，现已建有桩西海堤和孤东海堤进行防护，但侵蚀仍在继续。本文分析了侵蚀的主要原因：一是流路停行初期，波状岸滩地形在涨落潮流往复作用下侵蚀；二是波浪能对底沙起作用的水深区位于强潮流区，波、流结合加剧了侵蚀作用。为此，单一的海岸防护工程，不能消除该岸段的泥沙流失，应同时通过调沙措施使其达到动态稳定。建议采用“二级分汊、多汊并存、人工控制、按需排放”的治理对策，避免海岸侵蚀，同时消除陆域洪灾。     

海岸工程泥沙的研究和应用

对淤泥质海岸航道、港池回淤计算及其拓宽应用进行了探讨。对淤泥质海岸促淤工程、促淤效果的计算和应用，以及沙质海岸突堤工程中的泥沙问题进行了总结和探讨。均取得满意的结果。     

海洋、海岸与河口泥沙运动研究综述

综述了海洋、海岸与河口泥沙运动的基本理论与研究成果,主要内容包括流体力学理论基础、泥沙特性分析、泥沙运动理论基础、床面形态特性、海岸泥沙运动及河口泥沙运动等。     

浙江省海岸形态和滩涂资源变化与预测

通过对浙江东海岸宏观的"分形维数",对三门湾、乐清湾、杭州湾等主要港湾中微观的"形状指数"的量化分析,以及对浙江沿海(江)滩涂界线和资源量变化分析,认为浙江沿海岸线分形维数可维持在1.20~1.25,主要港湾形状指数建议控制值杭州湾为1.3~2.0、三门湾为3.5~4.0;并提出海岸开发"同形态开发优先,稀缺性开发优先,维持和补偿并举"及滩涂资源"促淤储滩保湿、浅涂生态围垦"的可持续发展对策。     

海岸侵蚀及其原因和防护工程浅析

针对我国黄河三角洲和长江三角洲海岸线的侵蚀现状,分析了我国海岸线侵蚀主要因素：河流泥沙的减少;海平面的上升或海洋动力因素的增强以及人为因素的影响。对目前我国所采用的海岸防护措施进行了分析,指出应根据海岸侵蚀的具体特点采用不同的措施或多种形式组合,因势利导,使工程达到最好的防护效果。     

第四届发展中国家海岸和港口工程会议论文概貌

采用检索方式介绍第四届发展中国家海岸和港口工程会议论文概貌和特点。本届会议论文收集论文１８５篇，涉及海岸动力，海岸综合开发和管理，港址选择，河口演变，航道疏浚、回淤和维护，防波堤和港工结构，海岸和港口工程对环境的影响和保护等领域。广泛应用数学模型，重视现场观测，改善试验和量测技术是海岸工程研究的发展趋势。本文对多数文章的内容特点作了介绍。     

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.     

第五届海峡两岸水动力学研讨会征文通知

<正>为促进海峡两岸水动力学的学术交流,由《水动力学研究与进展》编委会和河海大学、高雄海洋科技大学联合主办的第五届海峡两岸水动力学研讨会订于2015年11月6―11日假江苏南京河海大学举行。第一、二届海峡两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会分别于2008年8月在山东济南和2009年10月台湾基隆举行,获得两岸与会专家学者的热烈响应,为持续举办本研讨会奠定良好基础。为能扩大两岸水动力学的学术交流,并多方面展现水动力学     

海岸带三重双向嵌套三维环流数值模型及其应用

在极坐标条件下，考虑流体等密度面的斜压性，建立了具有4阶精度的三重双向嵌套海洋环流三维原始方程数值模型，模型垂直方向采用z坐标不均匀分层，具有完全非线性和计算效率高的特性。嵌套系统由大模型（19km）、中模型（6km）和小模型（2km）嵌套而成，上一级模型为下一级模型提供动力和边界条件，且下一级模型将自己的动力要素反馈给上一级模型，各模型间相互作用相互交换资料。在具体实施时，每一个模型占用一个CPU，实行同步计算，三模型间每天交换信息一次。模型用体积输送流函数、不同水深处实测海温过程等资料进行验证，在此基础上，应用模型计算了西加勒比海及海岸带浅水区的水流分布特征、温度和盐度分布。计算结果表明，加勒比西海岸带的海流具有明显的季节性变化过程。     

非结构有限体积法海洋模式垂向计算的一种改进方法

多维正定平流输运算法(MPDATA)通过迭代计算反向虚拟平流,在达到二阶精度的同时保证保守量正定性。基于非结构有限体积法的海岸和海洋模型(FVCOM),设计了一个耦合MPDATA和通量修正格式(FCT)的方法,并与水平方向有限体积法兼容。通过两个数值试验,将新方法FVCOM模型与原始FVCOM模型计算结果进行了比较。结果表明,MPDATA方法在一定程度上消除了FVCOM海洋模型原有格式引起的振荡,而MPDATA和FCT耦合方法严格保证了FVCOM计算结果正定性,同时保留了原有计算精度。     

基于生态保护的河流与近海水域的管理

德国是人口居住稠密的国家,大部分地区因经济和社会发展的需要而被开发利用,纯天然的自然环境已所剩无几.为了保护剩下的宝贵资源,与河流、近海水域管理有关的工程活动应以生态保护为导向,以尽量减少,甚至要努力防止对环境的不良影响.为了实现这个目标,德国联邦水文学会已经成功制定并实施了大量的以生态保护为导向的指导方针.     

光滑粒子水动力学在水利与海洋工程中的应用研究进展

将光滑粒子水动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)在水利及海洋工程中的应用分为纯水流模拟、流固耦合模拟、泥沙模拟和水气两相流模拟4大类问题,系统地介绍了SPH在解决这些问题时的技术手段与研究现状,指出了SPH独特的计算方法及其在处理无反射造波、进出流边界、流固界面运动、底床冲刷等问题中面临的困难,阐述了不同类型的SPH模型的优缺点,总结了SPH在过去十几年的发展特点,并提出未来SPH在水动力学领域的发展方向应该集中在开发高精度与高效率的新算法模型、成熟的紊流模型和高效的并行计算模型方面。     

三角形网格生成法在海岸工程潮流数学模型中的应用

基于Ｐｏｉｓｓｏｎ方程网格生成法，考虑到海岸工程的复杂性，分区处理了Ｐｏｉｓｓｏｎ方程的源项，得到了适应海岸工程布置的三角形网格。该网格在庄河海域港池航道开挖潮流数学模型计算中，较好地反映了工程建设前、后的潮流形态，还避免了由于网格划分不理想带来的计算误差。     

影响我国热带气旋的频数与强度预测研究及其在海洋工程中的应对

应用滑动平均的方法,对近58年影响我国的热带气旋频数,强度和年极值强度进行趋势分析,并应用Spearman非参数趋势检验法进行了显著性检验。在此基础上应用基于分形理论的R/S方法对未来的热带气旋频数、强度和年极值强度进行了趋势预测。分析表明:未来影响我国的热带气旋频数、强度、年极值强度都是呈增加增强趋势的。最后,给出了面对热带气旋强度增强的海洋工程的应对方法。     

海流动力场的试验研究

为了得到海流环境下内部流场真实信息,利用ADV测量3组不同流量条件下海洋深水试验池内各个测点的流速,绘制出相应的流场图、流速图以及紊流强度图等。通过图与图之间的直观比较,判断和分析造流系统所模拟出的海流的一些特性,为未来进行实际的工程深水试验模拟积累了相关经验。     

河口海岸近底泥沙的超声波特性

通过在试验室里进行的用超声波方法识别浮泥和部分固结的细颗粒泥沙底床的试验，发现粗、细颗粒泥沙在声速和声衰减方面表现出明显不同的特性。试验表明，超声波方法检测水沙交界面具有较高的分辨率并可用于对细颗粒泥沙底床固结状态的研究。尽管该测量方法有待进一步改进，但它为野外测量提供了一种新的手段。