江苏东台潮滩下部潮流特征及地形演变研究

为了研究潮滩下部的潮流特征及地形演变过程,本文以江苏东台潮滩下部区域为研究对象,进行了水样采集和连续的定点水文观测,并在白天干滩时沿设定的断面进行了重复的水准测量和表层沉积物采样。研究结果表明,研究区域内涨潮流速明显大于落潮流速,且潮流具有明显的往复流特征,往复流的方向与海岸近似垂直;水体悬沙中砂的含量极低,砂为表层沉积物的主要组分;观测期间滩面处于侵蚀状态,推移质输沙为垂直海岸线向岸净输运。根据研究区域潮流特征和沉积物特征建立了地貌动力学模型,并应用该模型模拟了观测期间潮滩下部的地形演变,并将实测结果和模拟结果进行对比,表明该地貌动力学模型能够模拟潮滩下部的地形演变。     

钱塘江河口沙坎演变的数值模拟研究

运用Delft3D软件模拟钱塘江河口沙坎的形成演变过程,探讨钱塘江河口沙坎的演变机理.将钱塘江河口概化为喇叭形,假定底质泥沙粒径单一,不考虑波浪作用,在径流和潮汐的作用下,建立钱塘江河口沙坎演变的数值模拟,重现沙坎演变的过程.钱塘江河口沙坎的形成演变主要受水动力、泥沙输运、河床演变三者非线性相互作用的控制.流域来水与外海潮汐的相互作用为沙坎提供了水动力条件,外海巨量泥沙输入为沙坎形成提供了丰富的泥沙来源.     

风成沙纹形成过程模拟与形态分析

通过简单的跃移模型、蠕移模型和稳定模型对风成沙纹的形成过程进行了二维数值模拟研究。模拟结果表明沙纹波长和波高与床面蠕移沙粒的移动距离成正比，沙纹的波高随着床面的冲击密度的增加而增大，沙纹的稳定形态与蠕移距离大小有关。     

台阶形陆架上孤立波传播的数值模拟

为了研究孤立波在带有陡升台地的陆架上的传播,用MAC方法求解了二维纳维尔-斯托克斯方程。本文在以下几点,改进了东京大学提出的修正的网格标记法:1.给出交错网格的新的标号系统;2.推导出自由表面上非规则星的新的压力迭代公式;3.对流函数、压力和速度使用了三值悬旗;4.把一维Burgers方程的部分守恒形式扩展用于二维N-S方程。这些使得程序更简单和精确。计算结果证卖,物理上很好地解释了孤立波的传播,入射波分成了反射波和透射波,然后开始分裂、破碎。 本文计算结果与线性波理论的结果很一致,但后者不能给出波运动的过程。     

河口、海岸的水波数值模拟

综合分析了河口、海岸中水波的数值模拟内容,介绍了几种典型的水波数学模型、数值技术、软件系统及其在河口、海岸中水波的数值模拟的应用实例。     

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。     

波浪冲击过程的湍流数值模拟

本文通过无反射数值波浪水槽研究了周期波浪对浪溅区结构物的冲击作用，控制方程为雷诺时均方程，采用ｋ－ε紊流模型及在近壁区应用壁函数。建立了适合ＶＯＦ方法的水体与结构物接触与分离的数值边界条件及动量方程的对流项采用了三阶迎风差分格式以消除数值粘性的影响。通过数模得到了波浪对位于浪溅区结构物底面的波浪冲击压力幅值及沿底面分布的定量结果，讨论了不同结构物尺度及距静水面高度对冲击压力沿建筑物底面分布的影响，     

河冰演变的数值模拟

提出了一种适用于河网的精细河冰模型——ＲＩＣＥＮ模型。该模型由两大部分组成：挟冰河网非恒定水流模型；热力和冰情模拟模型。ＲＩＣＥＮ模型模拟了：包括过冷过程的水温沿河道的变化；水内冰浓度分布；底冰的增长和消融；面冰输移；冰盖的推进、稳定和消融；冰盖下冰的输移、堆积和冲蚀。该模型已应用于尼亚加拉（Ｎｉａｇａｒａ）河上游和黄河下游的冰情研究。     

江苏沿海潮流数值模拟与潮流能估算

潮流能是一种海洋可再生能源,具有广阔的应用前景。通过数值模拟方法,对江苏沿海的潮流能分布进行估算。首先建立了江苏沿海平面二维潮流数学模型,并利用多次现场实测资料进行验证;基于数学模型计算结果,分析了江苏沿海的潮流场特征;其次,利用准调和分析方法对15 d潮流模拟结果进行调和分析得到6个分潮调和常数,并继而得到最大可能流速和潮流能流密度;最后,利用估算方法对海区的潮流能进行了估算。研究结果表明,江苏沿海燕尾港以南水域平均潮流能流密度相对较高,其中废黄河口附近海域、苏北辐射沙洲水道区域潮流能最为集中,平均能流密度最大值为700~1 200 W/m2,理论上具有较高的开发与应用价值。     

江苏沿海滩涂围垦对闸下港道淤积的影响

江苏沿海地区入海河流众多,承担着沿海及腹地片区防洪排涝的重要任务.目前,闸下河道普遍发生淤积,且随着沿海滩涂围垦进程的加快,闸下港道淤积程度还在加剧.以王港为例,基于RS技术,提出了以纳潮汇水区历史外边线、河口现状主体汇水区边线,以及口外主槽演变外边线,作为确定河口滩面控制区域的参考.从海岸地貌学、河口海岸水动力学,以及泥沙运动学等角度,提出了沿海滩涂围垦的最大允许范围.     

沿海滩涂开发研究综述

回顾总结国内外沿海滩涂开发研究在利用模式、开发技术、对生态环境影响及管理方法等方面所取得的主要成果。指出当前学者主要研究的重点在于滩涂综合利用、关注水陆相互作用、重视与环境的影响以及加强综合管理方面。提出滩涂环境问题、水沙条件分析以及围垦技术及其行业标准的制定将是未来滩涂开发研究的重点。     

涌潮河口桩式丁坝的护滩保塘效果分析

针对以散抛块石为材料的传统堆石丁坝基础较浅,处于低潮位上下时散抛块石在涌潮动力作用下往往出现冲散、滚失、沉落,招致丁坝损毁的情况。本文提出了一种桩式丁坝型式,该桩式丁坝除基础深、整体性好外,水上和水下部分的坝头,做成适合流势接近流线的体型,从而可改善邻近丁坝头的流场,减小滩地与近坝头河床的冲刷。本文通过现场观测,分析了桩式丁坝的护滩保塘效果,探究丁坝护滩保塘的机理。分析表明,桩式丁坝可减轻“兜潮”现象,能直接抵御最大涌潮动力的作用,有效地减弱涌潮对坝基的淘刷,削减坝头及丁坝上游侧的局部冲刷强度,较好地解决了丁坝坝身周围局部冲刷坑的问题,大大增强了坝身结构稳定性。与传统的堆石丁坝比较,桩式丁坝具有设计合理、施工简易、便于维护检修等特点,可在各类河道整治、海塘保护等工程中应用。     

江苏辐射沙洲潮流水道挟沙力的分析与构建

根据江苏省辐射沙洲潮流水道21个站位的连续两个潮周期的潮流、含沙量实测资料,利用比较分析和数据回归研究方法,对各潮流水道的挟沙力计算式进行分析,拟合构建了江苏省辐射沙洲海域主要潮流水道相应的挟沙力动力表达关系式。利用4#~15#站位测量数据及相应计算结果计算拟合得出了相应所在潮流水道的挟沙力关系式。同时拟合给出了4#~24#站位所在水道的水流挟沙力计算式,并发现16#~24#站位所在潮流水道的水流挟沙力关系和4#~15#测站所在水道的水流挟沙力关系式有所差别,为此,另外拟合得出了16#~24#站位所在潮流水道相关性更强的实用挟沙力经验关系式。     

潮滩围垦对近海潮流及污染物输移的影响研究

为研究潮滩围垦对潮流和污染物输移的影响,基于二维嵌套的水动力水质模型,以通州湾为例分别模拟了不同潮滩围垦工程前后的潮流场及污染物浓度场,并用实测资料对模型进行验证,据此分析潮滩围垦作用下的流速变化和以COD为污染指标的物质输运特征。研究结果表明:通州湾围垦工程具有一定的阻水作用,且在围垦一、围垦二的堤头出现了局部挑流现象,其余海域的流速流向基本没有变化;潮滩围垦阻碍了通州湾南侧海域高浓度污染物的输移扩散,改变了该海域的污染物浓度场,且随着围垦范围的扩大,局部污染物浓度有所增加。综上所述,潮滩围垦改变了潮滩地形、水动力环境特征和污染物输移扩散能力,进而影响到潮滩的水文状况和水质环境。     

潮流数值模拟中动边界处理方法研究

论文提出了一种新的干湿判断方法来处理潮流数值模拟中潮间带上的动边界问题。文中的干湿判断方法主要是通过显式求解所得的“预估水深”和流速方向确定单元边的干湿状态。干湿判断过程中不仅考虑到水位对干湿状态的影响，而且包含了流速、流向和风应力等因素；判断过程不必分成“干”判断和“湿”判断两步进行。对三个测试算例进行了干湿判断模拟，模拟结果显示：干湿判断方法无明显的数值振荡，模拟结果的水面光滑；可以较准确的估计浅水处水体的蓄留能力，能保证干单元的水深均小于门限水深且为有限的正值；可以较准确的模拟潮间带上的动边界问题。     

上海沿海潮汐变化趋势及其影响研究

通过分析上海沿海主要水文测站芦潮港、堡镇和高桥3站的历年潮位、潮差、潮时等水文要素变化趋势,研究得出上海沿海潮汐主要受海平面上升、上游洪水等因素影响。平均潮位变化趋势基本与海平面上升趋势一致,潮差情况呈现杭州湾变大,长江口北港变小的趋势。杭州湾涨潮潮时也出现增大。并对可能出现的影响进行分析。     

Application of equivalent resistance to simplification of Sutong Bridge piers in tidal river section modeling

This paper describes some details and procedural steps in the equivalent resistance (E-R) method for simplifying the pier group of the Sutong Bridge, which is located on the tidal reach of the lower Yangtze River, in Jiangsu Province. Using a two-dimensional tidal current numerical model, three different models were established: the non-bridge pier model, original bridge pier model, and simplified bridge pier model. The difference in hydrodynamic parameters, including water level, velocity, and diversion ratio, as well as time efficiency between these three models is discussed in detail. The results show that simplifying the pier group using the E-R method influences the water level and velocity near the piers, but has no influence on the diversion ratio of each cross-section of the Xuliujing reach located in the lower Yangtze River. Furthermore, the simplified bridge pier model takes half the calculation time that the original bridge pier model needs. Thus, it is concluded that the E-R method can be use to simplify bridge piers in tidal river section modeling reasonably and efficiently.