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。     

长江口南支河段悬移质含沙量计算模型

本文给出了一个水平二维悬移质计算模型,对现有的输沙方程作了改进.文章阐述了新输沙方程的推导、差分计算格式及稳定性,讨论了用优化方法确定挟沙能力的理论基础及计算公式。编制了相应的程序、并应用长江口南支河段实测资料进行率定及验证计算. 结果表明,模型给出的输沙方程及优化方法在理论上是正确的,实用上是可行的.其中优化率定方法还可应用于环境等同类问题的计算.     

深水航道工程对长江口流场的影响

该文建立了一个长江口二维流场数值模型,分别对深水航道工程实施前后长江口流场进行计算,计算结果显示深水航道工程对长江口影响区域主要集中在北槽及工程施工地点附近,而对距离较远的测站影响小。通过对各测站水位、流速和断面潮量变化的分析,表明工程对长江口水位的影响较小而对流速和南北槽进口断面潮量的影响较大。     

长江口和杭州湾潮流数值模拟及水体交换的定量研究

利用无结构三角形网格建立了长江口和杭州湾平面二维有限元潮流数学模型,在模拟了长江口和杭州湾潮流场的基础上计算了欧拉余流场,通过长江口和杭州湾交汇处南汇嘴海区水平断面的水交换通道和垂直断面的水交换通量等分析手段和途径,对长江口和杭州湾的水体交换的范围进行了定量计算和讨论.     

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。     

长江口九段沙分流计算模式及工程应用

本文根据流体运动的最小阻力原理，研究了长江口九段沙的分流，导出了它发育长度的理论公式，这一公式的建立加深了对该河段河床演变规律的认识。文中计算了1998年南、北槽的分流比，预测了长江口深水航道整治工程一、二、三期及远景规划实施后，北槽在正常条件下的分流比，以及当丁坝间淤满时的最小分流比，这些计算值和预测值均有一定的精度。对深水航道治理的研究来说，本文又提供了一个新的方法。     

长江口河势近15年变化特征及其对河口治理的启示

1998年长江口深水航道治理工程实施以来,开展了常年定期的长江口河势跟踪监测分析工作。基于此,从宏观角度系统分析和总结了长江口河势近15 a来的总体变化特征,并探讨了河势演变特征对后续河口治理开发的若干启示。结果表明:近15 a来长江口河势变化整体仍符合陈吉余等1979年提出的河口历史发育模式;长江口深水航道治理工程、青草沙水库等重大涉水工程建设对稳定“三级分汊、四口入海”的河势格局起到了重要作用;在2007年之后长江口河床冲淤调整程度总体趋于放缓,年内冲淤变化受径流过程影响仍较明显。从河势发展的角度看,未来长江河口的治理开发,须继续遵循河口向东南方向的演化趋势,综合考虑河口开发的相互影响,以及加快长江口综合整治开发等规划的实施步伐。     

梅山水道避风锚地潮流泥沙数值计算

在地形及水文测验资料收集整理的基础上,建立了梅山水道附近海域平面二维潮流泥沙数学模型,模型经水流泥沙运动相似验证后在典型大、小潮水文条件下进行了工程方案计算,分析研究了梅山水道潮汐通道封闭后其附近海域潮流动力及泥沙冲淤变化情况。研究结果表明,梅山水道潮汐通道涨、落潮量占周边其他水道比例较小,工程的实施未改变周边海域整体潮流场结构及海床冲淤基本平衡的格局,工程后拟建南、北两堤近堤附近海域海床因流速减小形成缓流、回流区,从而使泥沙产生累积性淤积,附近水利设施的运行将受到不同程度影响。     

沿海挡潮闸加固改造中安全技术控制

针对沿海挡潮闸地理环境、工况条件和功能要求的特殊性,结合江苏省盐城市水利工程管理处所属工程加固改造的实践,从结构、施工、运行三大方面阐述了安全技术控制措施,说明在沿海挡潮闸加固改造中,结构稳定安全是前提,施工作业安全是保障,工程运行安全是根本所在。     

香港沿岸台风暴潮灾害联合强度概率分析

以香港东部鲗鱼涌和大埔滘两个验潮站的风暴增水数据为基础,以1999-2018年影响香港的台风过程所引发的风暴最大增水为研究对象,利用广义极值分布分别对两站的最大台风增水进行一元拟合,并基于二元Copula函数,构造两站最大台风增水的联合概率分布,根据其联合重现频率进行潮灾的联合强度概率分析。研究结果表明:两站台风暴潮最大增水变量的联合重现频次能够反映台风在香港东部引发的风暴潮的强度,这种联合概率分析较一元分析有更强的地区适用性。     

Numerical simulation of typhoon-induced storm surge along Jiangsu coast,Part Ⅱ:Calculation of storm surge

The Jiangsu coastal area is located in central-eastern China and is well known for complicated dynamics with large-scale radial sand ridge systems. It is therefore a challenge to simulate typhoon-induced storm surges in this area. In this study, a two-dimensional astronomical tide and storm surge coupling model was established to simulate three typical types of typhoons in the area. The Holland parameter model was used to simulate the wind field and wind pressure of the typhoon and the Japanese 55-year reanalysis data were added as the background wind field. The offshore boundary information was provided by an improved Northwest Pacific Ocean Tide Model. Typhoon-induced storm surges along the Jiangsu coast were calculated based on analysis of wind data from 1949 to 2013 and the spatial distribution of the maximum storm surge levels with different types of typhoons, providing references for the design of sea dikes and planning for control of coastal disasters.     

湍黏系数对浅滩海域三维风暴潮的影响

利用WRF大气模式和基于有限体积法的三维海洋数值模型FVCOM,建立了连云港及其附近浅滩海域的三维风暴潮流数学模型。运用k-ε和MY-2.5两种不同的湍流模型,对"韦帕"台风作用下的三维风暴潮流进行了数值模拟,并对计算得到的三维风暴潮流流场结果和垂向湍流黏性系数结果进行了对比分析。计算分析结果表明,两种不同湍流模型计算所得的风暴潮增水差别很小,可以忽略;但在风生流较强的时间段内,MY-2.5湍流模型计算所得的水平流速流向沿垂向分布并不一致,而k-ε湍流模型的计算结果较好,与实测分层潮流资料更为符合。研究结果表明,垂向湍流黏性系数沿水深的垂向分布对浅滩海域风暴潮流水平流速的垂向结构至关重要,建议选用k-ε湍流模型计算垂向湍流黏性系数和湍流扩散系数。     

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.     

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Ⅱ:模型验证与应用

简述了在我国珠江口应用实测潮位过程、海表温度以及冬、夏季盐度分布资料对模型的验证与参数率定。在此基础上应用中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST),对我国沿海冬季东北季风作用下的环流进行了模拟计算,并对环流特征进行了分析。模型被进一步用来模拟在9316号台风影响下珠江口的风暴潮位、海流过程及分布结构的变化。     

长江河口动力与风暴潮相互作用研究

长江口是我国最大的河口,风暴潮是本地区最严重的自然灾害之一.本文分析了本地区风暴潮发生的特点,建立了中尺度气象模式驱动下长江感潮河段河口海岸风暴潮预报数学模型,分析了风暴潮与长江河口动力的相互作用.结果表明,长江河口地区受风暴潮作用特别明显,河口风暴潮最大增水在江阴与徐六泾之间,其位置受上游径流和河口潮汐的影响而摆动;并指出了长江口天文潮、风暴潮与长江洪水作用的一般规律,预测了长江口风暴潮作用下的洪水位.     

涌潮数学模型在钱塘江河口桥梁工程中的应用

钱塘江河口潮大流急,特别是汹涌的涌潮,对钱塘江河口的桥梁工程破坏力极大.应用以准确Riemann解为基础的Godunov格式,结合WLF方法模拟了钱塘江涌潮.在验证计算的基础上,预测了潮差频率为0.33%、1%、2%、5%条件下环杭州湾萧山通道工程(钱塘江十桥)桥位处的设计流速和设计流量,为桥梁工程的设计提供了依据.     

风暴作用下河口动力过程数值模拟研究进展

回顾了国内外风暴潮作用下河口动力过程数值模拟研究的进展,包括河口动力要素(水位、潮流、波浪、径流、温盐等)对风暴的响应,并根据目前数值模拟技术中存在的不足,讨论了进一步研究的方向和发展趋势。     

风暴潮对太湖流域防洪影响及对策研究

太湖流域城市、人口和财富高度集中,对防洪工作提出了更高的要求。假定流域发生大洪水情况下,台风在太湖流域正面登陆,利用太湖流域防洪规划数学模型,分析了风暴潮对太湖流域的防洪影响。该风暴潮将造成黄浦江干流、上游和嘉北地区水位在短时间内有较大抬高,嘉北部分地区最高日均水位和瞬时水位大幅超过警戒水位,造峰期黄浦江上游地区洪水下泄不畅,可能会在黄浦江上游地区和嘉北地区产生洪涝灾害。建议完善流域防洪工程体系,进一步协调流域、区域、城市的防洪应对措施,通过强化和完善非工程措施,谋求防灾减灾的最大效益。