杭州湾秦山水域设计波浪数值模拟

根据杭州湾地理、波浪特点及测站布置情况,通过测站波浪变形计算和以风速资料进行风浪成长、传播计算2种途径,采用SWAN模型对秦山水域设计波浪进行模拟和分析,并对计算方法和模型的适用性进行了探讨.     

杭州湾沉积物宏观输运的数值模拟

用Delft3D模拟了杭州湾水动力和粘性沉积物输运过程,探讨了沉积物宏观输运和地貌演变的物理机制。忽略波浪作用,假设底质均一,不考虑粘性沉积物的底部固结作用,建立杭州湾粘性沉积物输运的数值模型。计算结果显示,模型能够反映杭州湾沉积物输运的宏观规律,再现了杭州湾悬沙浓度分布"三高两低"的特征、水体和沉积物"北进南出"的输运格局以及杭州湾总体上受控于淤积的地貌演变过程。杭州湾的沉积物输运主要受浅水分潮潮波变形引起的潮汐不对称性控制,该区潮波自东南向西北的传播方向、舟山群岛对涨潮流的阻隔效应、杭州湾喇叭形态的约束作用等因素造成"北进南出"的水沙输运特征。杭州湾与欧洲斯凯尔特河口狭长型的河口的沉积物输运路径有明显差异。     

长江口水流盐度数值模拟

利用长江口平面二维水流盐度数学模型，模拟计算了4种水文组合条件下径流和潮流对盐水入侵的影响．探讨了长江口拦门沙地区盐度随水流的扩散输移规律．利用长江口北槽三维水流盐度数学模型分析了盐度梯度引起的斜压项对水流的影响，以及航道增深对盐水入侵的影响．     

基于水动力数值模拟的罗源湾水体交换周期及纳潮量计算EI北大核心CSCD

为了分析罗源湾水动力特性及流场情况,建立了基于Mike21的罗源湾水动力数学模型,经率定得到模型湾内海域Smagorinsky系数为0.28,糙率为0.024~0.035,风拖曳系数为0.0010~0.0015。利用该模型模拟计算了罗源湾水体交换周期及纳潮量,结果表明:涨落潮时,罗源湾流速在0.20~1.56 m/s,湾口及可门水道水动力条件好,北岸及西北角水动力条件较差,北岸受湾外海域潮波影响程度低于南岸;罗源湾水体半交换周期约为15 d,15 d、30 d、45 d和60 d后罗源湾水体平均交换率分别为48.5%、69.3%、78.8%和85.5%;秋季时罗源湾平均纳潮量为5.73亿m^(3),大潮纳潮量为7.07亿m^(3),小潮纳潮量为4.40亿m^(3)。建议在罗源湾入海污染源通量管控过程中,综合考虑海域自身水动力条件,合理控制罗源湾西北角入海污染物排放量。     

长江口水环境数值模拟研究--水动力数值模拟

本文基于沿水深积分的平面二维非定常流动数学模型对长江口拦门沙水深水航道工程对长江口水域流场的影响作了细致的数值模拟。模型率定和难证表明本模型稳定性好，可应用于工程计算。数值模拟结果表明长江口挡门沙深水航道工程对长江口水域的流场有明显的影响。     

长江口北支围垦对其水动力影响的数值模拟分析

20世纪50年代以来,上海市和江苏省两地对长江口北支实施了大规模围垦,使北支河宽大幅度缩窄,地形边界显著改变。在利用MIKE21_FM构建长江口—杭州湾二维垂向平均潮流数学模型,并用实测数据对模型进行验证的基础上,对北支大规模围垦前后的潮流场进行了模拟分析。研究结果表明：大规模围垦后,北支全河段平均高潮潮位抬升,平均低潮潮位降低;中上游河段涨、落潮流速增大,下游入海河段涨、落潮流速减小;南北支涨潮流汇流点上提至南北支交汇的崇头,涨潮动力增强。     

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。     

长江口北支咸潮倒灌控制工程水动力数值模拟

运用水流数学模型对长江口北支咸潮倒灌控制工程方案进行模拟,分析了3个控制工程方案实施后的效果及对周边区域的影响。结果表明,综合咸潮倒灌的控制效果、防洪排涝影响及对南支的影响等,中束窄方案为本研究的推荐方案。     

基于数值方法的城市人工湖泊水体交换研究

为定量分析和定性掌握引调水作用下城市人工湖泊的水体交换能力,以某城市人工湖泊为例,建立了水动力和对流扩散模型,通过获得湖内保守性物质含量的分布,计算了人工湖的水体更新时间和水体交换率。模型依据实测水位资料得到校准和验证。计算结果表明,主湖区的水体更新时间较短,不超过10 d,湖区整体更新时间最短可达13 d,水体交换率最大可达94%。内湖水体受其半封闭性形态限制更新时间较长。对内湖及湖周死水区域采取增加抽注水等工程措施,可显著改善湖内水体交换效果。研究结果有助于理解湖内水体中的物质输移过程,可用于人工湖泊的规划设计和调度运行的决策管理,对其他同类型城市人工湖泊的水体交换研究具有一定的参考作用。     

异常大风对胶州湾水交换影响的数值研究

该文基于水体平均存留时间的概念,数值模拟不同风场条件下胶州湾的水交换能力。结果显示:在无风状态下,整个胶州湾的水体平均存留时间为79 d,在夏季统计风场、冬季统计风场、SE风向异常大风和NNW风向异常大风条件下,整个胶州湾的水体平均存留时间相对于无风状态分别减少了15.2%、21.5%、3.8%和2.5%。异常大风持续作用一天,对胶州湾东北、西南海域的水体平均存留时间影响可达10%左右。     

EFDC模型在长江口及相邻海域三维水流模拟中的开发应用

基于公开代码的EFDC(Environmental Fluid Dynamics Computer Code)模型,建立了范围包括长江下游段、长江口、杭州湾及邻近海域的三维水流数值模型。用Deflt3D附带软件得到了长江口海域正交曲线网格剖分,更好地实现了网格与地形边界的拟合;并在模拟浅滩动力过程中,设置最小水深条件限制,成功地消除了复杂浅滩地形情况下原模式运行出现负水深的局限。利用10个潮位站的实测潮位以及9个流速测站的水流流速资料对模型参数进行了验证和率定。模拟结果能够与实测值较好地吻合,各站模拟计算潮位值相对误差小于10%,。率定、改造后的模型不仅能够较好地模拟反映长江口海域三维潮汐及水流运动,而且还能对潮流运动特征进行分析。该模型可用于长江口海域相关问题的进一步研究。     

长江口盐水入侵研究

根据长江口盐水入侵的历史和现状 ,指出流域大量蓄引提供水工程、北支入流条件恶化、湖泊和河槽调蓄能力减弱等是导致长江口盐水入侵加剧的主要原因 ,而南水北调工程将使入海径流减少以及北支河势继续恶化、海平面上升加剧 ,河口整治与开发是今后所面临主要的问题。在总结长江口盐水入侵研究现状的基础上 ,提出了一些初步想法。     

Numerical simulation of water quality in Yangtze Estuary

In order to monitor water quality in the Yangtze Estuary, water samples were collected and field observation of current and velocity stratification was carried out using a shipboard acoustic Doppler current profiler (ADCP). Results of two representative variables, the temporal and spatial variation of new point source sewage discharge as manifested by chemical oxygen demand (COD) and the initial water quality distribution as manifested by dissolved oxygen (DO), were obtained by application of the Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) with solutions for hydrodynamics during tides. The numerical results were compared with field data, and the field data provided verification of numerical application: this numerical model is an effective tool for water quality simulation. For point source discharge, COD concentration was simulated with an initial value in the river of zero. The simulated increments and distribution of COD in the water show acceptable agreement with field data. The concentration of DO is much higher in the North Branch than in the South Branch due to consumption of oxygen in the South Branch resulting from discharge of sewage from Shanghai. The DO concentration is greater in the surface layer than in the bottom layer. The DO concentration is low in areas with a depth of less than 20 m, and high in areas between the 20-m and 30-m isobaths. It is concluded that the numerical model is valuable in simulation of water quality in the case of specific point source pollutant discharge. The EFDC model is also of satisfactory accuracy in water quality simulation of the Yangtze Estuary.     

感潮河段悬沙数学模型——以长江口为例

感潮河段的水流、泥沙运动有其独特的性质。本文针对其特点 ,水流的挟沙力由水动力因素、泥沙因素共同决定 ,以此建立非均匀悬沙的二维数学模式。模式用于模拟长江口感潮河段的悬沙含量的分布和变化 ,计算的结果与 1996年 9月实测资料拟合的较好 ,并在此基础上分析了感潮河段流速、含沙量与水流挟沙力的确定之间的关系。     

杭州湾滩涂管理的区划方法与应用

杭州湾滩涂资源丰富,开发利用需求强烈。为规范资源开发利用秩序,形成科学、合理、可持续的开发利用局面,开展滩涂资源管理的区划工作,划定保护区、保留区、控制利用区和开发利用区,既保证滩涂资源有序开发利用,又保护河口自然环境、涌潮景观,以维持重要基础工程安全运行。阐述杭州湾滩涂资源管理区划的具体方法、考虑因素和区划成果,为其它水域的滩涂资源管理和保护提供有益借鉴。     

长江口及近海区沉积物重金属与底质环境评价

为了评价长江口及毗邻海域重金属环境污染情况,用评价区49个站位的实测资料对表层沉积物重金属含量与分布变化情况进行了分析。结果表明：调查海域中,沉积物中锌的含量最高,其次为铜、铅,而汞的含量最低,且铜和锌具有明显的线性相关关系;重金属含量分布呈南高北低（特别是调查区东北部）、近岸高远岸低的特征,高值区不仅出现在长江口水质浑浊水域,也出现在杭州湾湾口海域,杭州湾可能已经成为长江口海域重金属元素的另一重要的沉积“汇”。长江口及邻近海域表层沉积物中重金属元素含量整体上呈逐步降低的趋势,2005年沉积物各项指标均符合国家《海洋沉积物质量》一类标准,原因可能是三峡工程蓄水和近年来流域及河口的治理。     

长江口水资源开发利用对策措施

依据最严格水资源管理制度及考核办法,针对长江口水资源存在的新情况,探讨了新制度对其开发利用的影响及应采取的措施。提出为应对水资源数量的变化,应提前规划,调整产业发展;标本兼治,加强流域管理;加强监测,构建共享机制。为应对水环境质量的制约,应控制上游污染物的排放,深化污水处理厂处理工艺,同时要合理配置长江流域水资源。要多角度、多层次地保护长江口水资源,才能最大限度地发挥其作用。     

瓯江口潮流数值模拟

建立了时间二次插值的三角形网格显式差分数学模型,从而提高了原三角形网格显式数学模型［1］的稳定性和精度。使用三角形网格全自动剖分技术进行网格剖分,使用"干湿"判别法处理了露滩问题,用两套节点关系处理潜堤问题,对大范围(既有细长河道又有大面积海区)、多岛屿、地形及流态复杂的瓯江口海区的潮流场进行了成功的模拟。并根据模拟结果,对瓯江口海区的潮流特征进行全范围的分析介绍。