不规则波抛物型缓底坡波动方程

使用Kubo近似，导出了不规则波抛物型缓底坡波动方程的折射绕射联合模型。对不规则波抛物型缓底坡波动方程进行数值模拟，并对结与实验进行比较。不规则波抛物型缓底坡波动方程能很好地描述波浪传播过程中的变化，由此，可以预测波浪在传播过程中受到地形及波浪间相互用作而发生的变化。     

波浪在双滩地形上的传播

使用抛物型缓坡方程和修改抛物型缓坡方程研究了双圆形浅滩地形的波浪折射绕射。并与单圆形浅滩的波浪折射绕射进行了比较，进而对多圆形浅滩进行数值模拟，从中模拟了陷波现象。     

缓坡方程的有限分析数值模式

基于时间关联的双曲型缓坡方程,采用九点有限分析法,建立近岸波浪传播变形的数值模式,在对时间关联的双曲型缓坡方程数值离散时,空间导数采用九点有限分析法,时间导数仍采用有限差分法,再采用质量集中方法得到本文的数值模式。为了验证本模式的数值精度和有效性,分别对Berkhoff(1972)实验和突堤地形进行数值模拟,结果表明本模式的模拟值与物理模型试验值、解析解及有限差分模式的模拟值吻合良好,表明本模式可以对近岸波浪传播过程中折射、绕射、反射、浅水变形、波浪破碎和弱非线性等因素的影响进行较好的预测。     

辐射沙洲海域潮汐不对称对岸线变化的响应

基于Delft3D建立辐射沙洲海域平面二维潮流数值模型,并与实测潮位流速进行验证,保证了计算精度。分别对1984年和2014年岸线条件下辐射沙洲海域的潮汐不对称性进行了研究。结果表明,辐射沙洲海域潮波变形显著,大部分区域涨潮历时小于落潮历时。近岸地区潮波变形在岸线变化后明显减弱。浅滩和深槽处涨落潮流速相对大小不同。岸线变化使得该海域涨潮占优的特性越发显著。通过分析烂沙洋水道及西洋水道的潮汐不对称性,分别探讨了岸线变化对两个潮波系统的影响特征。岸线变化对传入辐射沙洲南部水域的东海前进波的影响为:大潮期涨落潮潮高不对称性在岸线变化前后差别大,偏度在岸线变化后略微增加。岸线变化对传入辐射沙洲北部水域的黄海旋转潮波的影响为:偏度在岸线变化后增加明显,造成潮汐不对称的主要分潮组合可能发生改变。     

曲线坐标系下波浪传播的数学模型及其比较与验证

引入自适应网格技术,建立了曲线坐标系下考虑能耗影响的缓变水深水域波浪传播的数值模拟模型,通过在模型中引入能量耗散项以更好地处理全透射边界。基于原型缓坡方程,完善了等水深的轴对称双导堤水域内波浪传播的精确解表达式及其计算结果;提供了等水深的环形河道水域内较为详细的精确解。在极坐标系下就等水深的轴对称双导堤水域内波浪的传播,推导了缓坡方程的小角度抛物近似模型的解析解表达式。就上述两水域内波浪传播的数值模拟模型的数值解、抛物近似模型的解、精确解进行了详细比较,说明数值解与精确解相吻合、数值模拟模型比小角度和大角度抛物近似模型具有更高的精度。数值模拟模型能较好地模拟水深复杂变化的地形上波浪的传播,能有效反映波浪传播过程中的多种物理现象。     

一种扩展型缓坡方程的时域计算模式

该文通过引入有效波面函数,把考虑海底摩擦、波浪破碎、陡变和快变地形等因素影响的扩展型缓坡方程,化为最简形式的时间双曲型缓坡方程.基于此方程和非线性振幅频散关系,建立了波浪传播的数值模拟模型,并对数值格式进行了误差分析,结果表明由于耗散项的引入,数值格式的稳定性较文献[1]得到了提高.数值解与物理模型实验值和解析解吻合良好,表明模型可以对近岸波浪传播过程中折射、绕射、反射、浅水变形、海底摩擦、波浪破碎和弱非线性等因素的影响进行较好地预测.     

不恒定非均匀流场中随机波的折绕射联合数学模型

根据考虑流影响的缓坡方程，运用波动叠加原理，导出了一种适合大范围缓变地形情况下，不恒定非均匀流场中随机波的折绕射联合的数值模式。应用该模式进行了概化的半椭圆斜坡海底及渤海湾西部海域不恒定非均匀流场中随机波传播的折绕射联合的数值计算，获得了比较满意的结果。     

非线性抛物型缓坡方程的数值模拟

参考Lo对MNLS方程中非线性项的处理方法,但不转换到频域求解,同时采用Li修正的非线性弥散关系,对非线性抛物型缓坡方程在复数域进行数值模拟,并分别在Berkhoff椭圆地形及淹没圆形浅滩地形验证了该模型,得到了较好的结果。此模型可以有效地模拟非线性波浪问题。此非线性项的处理方法使得数值计算过程中不需迭代求解,同时减少了边界周期性的限制,易于操作编程,提高了计算效率。     

海平面上升背景下辐射沙脊风暴潮增水研究

海平面上升将对沿海环境构成严重威胁,风暴潮灾害频发和加剧是其中的重要表现。相关研究揭示水深和潮波变化是引起风暴潮增水与海平面上升之间非线性关系的两大主要因素。在地形和潮波系统较为复杂的苏北辐射沙脊海域这种非线性关系尤为明显。总结了该海域潮波、风暴潮特征和海平面变化趋势,利用WRF模式和Delft 3D风暴潮模式相结合,建立了东中国海和南黄海二维天文潮-风暴潮耦合数学模型。分析研究了海平面上升以后,相同路径和强度的两种典型台风作用下,辐射沙脊海域风暴增水极值和高潮位变化。分析结果表明:海平面上升后,辐射沙脊海域增水作用普遍减弱,近岸较外海明显;而在辐射沙脊中、南部,海平面上升对天文潮高潮位的增强作用要强于对风暴增水的减弱作用。     

新抛物型缓底坡波动方程

应用变分原理导出修改抛物型缓底坡方程和扩展抛物型缓底坡方程。通过数值模拟方法数值求解具体地形上的波浪折射绕射，同Kirby抛物型缓坡方程的线性方程和非线性方程进行比较。结果表明新的抛物型缓底坡方程具有适用性。提供了一种模拟波浪折射绕射的新方法     

COMPARISON BETWEEN BOUSSINESQ EQUATIONS AND MILD-SLOPE EQUATIONS MODEL

1. INTRODUCTIONWave transformation,one of the most i mpor-tant near-shore hydrodynamic processes , has closerelations to human activities as well as i mpact on o-ceanic environment , resources and engineeringstructures .So it is of greater i mportance to …     

WATER WAVE SIMULATION IN CURVILINEAR COORDINATES USING A TIME-DEPENDENT MILD SLOPE EQUATION

The purpose of this article is to model the detailed progress of wave propagation in curvilinear coordinates with an effective time-dependent mild slope equation. This was achieved in the following approach, firstly deriving the numerical model of the equation, i.e., Copeland's hyperbolic mild-slope equation, in orthogonal curvilinear coordinates based on principal of coordinate transformation, and then finding the numerical solution of the transformed model by use of the Alternative Directions Implicit (ADI) method with a space-staggered grid. To test the curvilinear model, two cases of a channel with varying cross section and a semi-circular channel were studied with corresponding analytical solutions. The model was further investigated through a numerical simulation in Ponce de Leon Inlet, USA. Good agreement is reached and therefore, the use of the present model is valid to calculate the progress of wave propagation in areas with curved shorelines, nearshore breakwaters and other complicated geometries.     

Process control of the sand wave migration in Beibu Gulf of the South China Sea

Based on the environment characteristics of the Beibu Gulf of South China Sea, a quasi-three-dimensional physical model is built.By coupling the bottom boundary layer with the two-dimensional tidal current field near the seabed surface, the quasi-three-dimensional hydrodynamic numerical simulation is carried out.The sand wave migration process is dealt with by coupling the hydrodynamic model with the sediment transport model.The computational results are shown to be in good agreement with the observed data,...     

洋山深水港区大直径砂桩加固优化分析

洋山深水港区是世界上第一个外海孤岛建港的工程,该工程在外海深水区首次采用大直径砂桩进行软弱淤泥质地基加固.根据实际工程地质概况,建立了接岸结构以及砂桩加固土层的三维有限元模型,对不同砂桩地基加固方案进行了数值模拟,研究了不同加固方案下接岸结构桩基内力、承台位移、加固土层的变形特征及影响接岸结构的稳定因素;针对砂桩加固软土地基的方法与机理,对洋山深水港区砂桩加固范围、砂桩加固深度以及砂桩置换率进行了优化分析,为外海深水区类似工程采用大直径砂桩加固软土地基的设计提供了理论基础和实际依据.     

Numerical solutions for two nonlinear wave equations

The split-step pseudo-spectral method is a useful method for solving nonlinear wave equations. However, it is not widely used because of the limitation of the periodic boundary condition. In this paper, the method is modified at its second step by avoiding transforming the wave height function into a frequency domain function. Thus, the periodic boundary condition is not required, and the new method is easy to implement. In order to validate its performance, the proposed method was used to solve the nonlinear parabolic mild-slope equation and the spatial modified nonlinear Schr dinger (MNLS) equation, which were used to model the wave propagation under different bathymetric conditions. Good agreement between the numerical and experimental results shows that the present method is effective and efficient in solving nonlinear wave equations.     

LNG项目排水中余氯对近岸海域水环境影响的数值模拟

根据LNG项目排水受纳水域潮流特征以及不同季节的设计典型水文条件,利用二维水动力模型模拟了江苏近岸辐射状沙脊群浅海区的潮流场,并以此作为模拟冷排水中余氯在受纳海域迁移转化的时间变化、空间分布特征的水动力条件,同时考虑余氯在水体中的衰减效应,建立余氯二维对流-扩散模型,预测受纳水域余氯浓度空间分布、时间变化特征。根据海洋生物余氯慢性毒性阈线,定量分析了含氯排水对近岸海域水环境的影响范围,结果表明:LNG项目冷排水中余氯对近岸海域水环境影响较小。     

深厚软基上海堤工程现场试验及有限元反分析

对打设了塑料排水板的深厚软基上的璇门二期蓄淡围垦工程试验段海堤施工过程进行了监测,并在现有砂井地基数值计算方法的基础上,改进了砂井向砂墙的转换方法.介绍了复合型法在土体参数反分析中的应用理论,并根据现场工程实测沉降资料对计算参数进行了反分析,再将反分析得到的参数应用有限元法进行计算.计算结果表明,结合现场测试结果进行反分析,能较好地估计地基本构模型参数,与砂井地基表面沉降、孔压的计算结果和实测值吻合较好.     

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.     

台风浪对长江口深水航道骤淤的影响研究

概述风暴对长江口航槽短期地形变化的影响和研究现状，将缓坡方程、Boussinesq方程和动谱平衡方程进行分析比较，选择后者做为长江口台风浪数值预报模式。介绍球坐标下动谱平衡方程模型及方程右端源汇项的处理方法，以9912号台风对波浪数值模型进行验证。数值预报EES向20m/s风场下深水航道水域波浪要素：有效波高分布和波浪水质点底部轨迹运动速度分布。由泥沙起动底流速公式得到深水航道水域底沙起动底流速场，根据长江口波浪水质点底部轨迹运动速度的均方根值与泥沙的起动底流速之差的分布场进行骤淤机理分析。结果表明在EES向20m／s风场作用下横沙浅滩和九段沙浅滩的大部分水域底部泥沙将被掀扬至水体，部分泥沙在跨槽水流带动下会进入航道而造成严重淤积。最后提出研究长江口深水航道风暴骤淤问题的进一步工作。     

大尺度圆柱周围的波流场的耦合计算

本文利用波浪弥散关系的迭代计算求得波向与流向的夹角，并用有限元法求解含流的缓坡方程，得到在缓变地形和定常流场共同影响下的大尺度圆柱周围的波流场的耦合解。