“达维”台风作用下连云港海域台风浪数值模拟

为准确模拟"达维"台风过境期间连云港海域波浪场分布,采用Jelesnianski风场模式模拟的海面10m风速作为波浪模式MIKE-SW的驱动风场,再现1210号"达维"台风登陆连云港海域波浪变化过程。模拟计算结果表明,Jelesnianski风场模式成功复演了"达维"台风过境期间风动力变化过程,1210号"达维"台风与1209号"苏拉"台风形成明显的双台风效应;"达维"台风风暴潮期间,连云港海洋站最大风暴增水1.78m,连云港海域风暴增水现象十分明显;利用三重网格嵌套技术,考虑实时风暴潮增水效应的台风浪模型能够较好地模拟连云港近海波浪成长过程,台风过境期间徐圩海洋站处H1/3波高最大值为3.86m,近岸海域波高等值线分布较为密集,分布趋势与水下地形等深线基本一致,破波带以内水域衰减速度明显加快,与连云港海域属于淤泥质海岸类型的性质相吻合。     

ASSIMILATION OF ALTIMETER WIND DATA IN MESOSCALE NUMERICAL MODEL (MM5)

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍｅｔｈｏｄｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇｓｐａｔｉａｌａｎｄｔｅｍｐｏｒａｌｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｏｆｒａｎｄｏｍｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｔｏａｇｒｉｄ ,ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆａｐｐｌｙｉｎｇｄｙ ｎａｍｉｃａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｔｏｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｂｌｅｍｆｏｒａｔ ｍｏｓｐｈｅｒｅｈａｓｌｏｎｇｂｅｅｎｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄ .Ｃｈａｒｎｅｙｅｔａｌ.( 1 969)ｓｕｇｇｅｓｔｅｄｃｏｍｂｉｎｉｎ…     

刚性圆板自由落体在水面上的冲击压力

本文对一个刚性圆板自由落体在水面上的冲击过程建立了比较精确的理论模型,并建立了相应的数值格式。计算结果与已有的实验结果符合良好,通过计算进一步给出了下落质量和下落高度对冲击压力峰值的影响。     

A NEW IMPLICIT SCHEME FOR SOLVING 3-D SHALLOW WATER FLOWS

Based on the improved ADI method, this article proposes an improved implicit finite difference scheme for solving 3-D shallow water flows. The main objective is to design a numerical relation between the horizontal velocity on each layer and the depth-averaged velocity for employing the improved ADI method. With the free surface elevation and the depth-averaged velocity obtained by using essentially 2-D depth-averaged mode, the velocity profiles can be obtained easily and simultaneously. The wind-induced flows, the open channel flows due to the pressure gradient and the tidal flows in coastal waters are simulated, and the results are consistent well with the analytical solution and the field data, which shows that the present implicit scheme is stable and effective, and the established model is practical. Moreover, when only one vertical layer is specified, the present 3-D numerical model is reducea to the 2-D depth-averaged model.     

用密度函数法对自由表面进行数值模拟

本文从二维非定常N-S方程出发，提出了一种处理自由表面问题的数值方法。引入密度函数法(density-function method)追踪自由表面，在密度函数的传输方程中采用TVD格式达到了二阶精度。对均匀来流中的非定常不可压方柱绕流进行了数值模拟。数值结果成功地捕捉了自由表面波动以及漩涡的生成、分离的时间发展历程。同时验证了本方法的有效性。     

基于N-S方程的波浪与可渗防波堤相互作用的数值模拟

采用N-S方程作为波浪场和孔隙流域的控制方程,应用有限差分方法对控制方程进行离散求解,采用VOF方法跟踪自由表面,反复迭代求解得到整个流域的压力场和速度场,并分析堤后渗透波高随入射波高、入射波周期的变化规律。最后结合波浪水槽物理模型试验验证本文所建立的数学模型,验证结果表明,此文所建立的数学模型可较好的模拟波浪与可渗防波堤的相互作用。     

用聚类预报模型预报三峡水库来水量的探讨

为了开展三峡水库入库来水量长期预报,从北半球500 hPa高度场、太平洋海温场、北半球100 hPa高度场、北半球地面气压场与74项环流特征指数作为预报因子,采用回归方程求解和回归效果检验,建立回归聚类预报物理模型,对三峡水库6～8月各月平均来水量进行了长期预报分析。结果表明,三峡水库6~8月份各月来水量回归聚类预报的技术路线是可行的,正、负距平符号一致的概率能达到80%以上,效果较好,基本上可以满足生产需要。回归聚类预报物理模型具有一定的应用推广价值。     

大江河口三维非线性斜压水流盐度数学模型

本文建立了河口三维非线性斜压水流盐度数学模型。该模型通过。坐标变换，使整个水域垂直方向可采用相同的分层。基于过程分裂法，将三维流动分成表面重力波（外模式）和内重力波（肉模式）。外模式采用改进型双步全隐有限差分DSI法进行计算，内模式利用欧拉-拉格朗日公式，改进三维垂直方向隐式格式，减小了数值耗数，提高了计算精度及稳定性。该模型应用于长江口三维盐水入侵计算，结果表明水流盐度分布与实测一致。     

基于WOA09温盐数据的TEOS-10方程在南海的验证

采用TEOS-10方程建立计算南海密度场的数值模型,分析南海的密度特征,并对模型计算精度进行分析.研究表明,南海冬季的表面等密线主要沿东北-西南方向分布,等密线分布密集,密度最大和最小处分别位于北部湾和南沙群岛北部海域,其值分别是1 023.5和1 021.5 kg/m3;夏季表层等密线呈区域涡旋式分布,各海域密度差异小,在1 021 kg/m3左右;垂向浅水层密度和表层密度在数值上相差不大;密跃层在50 ～ 150 m,密度为1 022～1 025 kg/m3;水深在700 m时密度约为1 027 kg/m3,再往下密度变化缓慢,从700 ～1 000 m变化不超过0.5 kg/m3.选取两个特定地点验证模型计算结果的精度,计算所得密度与参考密度的最大误差为0.04％,平均误差约为0.02％,研究表明基于TEOS-10方程建立南海密度数值模型的准确性.     

开阔海域越洋海啸波高计算的一种简化方法

该文研究了开阔海域中越洋海啸波高的简化计算方法。基于选取具有一系列断裂带长宽比的震源参数,采用Okada弹性变形理论生成初始海底变形,运用基于有限体积法的非线性浅水方程数值模型,模拟地震激发海啸在4 000 m水深的平底地形上的传播过程。通过监测布置在相对震源中心不同距离及方位角上测点的波面时间序列,研究海啸波高在不同距离及方位角上的分布规律,给出不同断裂带长宽比下越洋海啸传播过程中首波幅值的分布关系式;进一步分析了断裂带长宽比对模型参数的影响,得出了归一化的越洋海啸波高计算经验公式,并与日本2011年海啸实际记录进行对比,验证了该近似方法的有效性。     

滑坡涌浪近远场划分及其水波特性分析

滑坡涌浪是一种危害较大的次生灾害,会对人民的生命财产安全造成重大威胁。为探究滑坡涌浪在不同场域的涌浪水波特性,及时发现危害并采取防范措施,对滑坡涌浪全程进行数值模拟。通过CFD软件FLOW-3D建立滑坡涌浪数值模型,并将其模拟精度与有效性,与经典滑坡涌浪试验进行验证。对比结果表明数值模拟涌浪首浪高度与物理模型试验结果一致性较好,数值模拟能反映滑坡涌浪传播的整个过程。基于数值模型,制定关于滑坡体密度、滑坡体体积及滑坡体初始入水特征的27组数值模拟试验。结果表明:近场涌浪回弹及首波波谷出现时间与滑坡体密度呈负相关;近场涌浪首波势能占全程涌浪势能的70%左右;远场涌浪周期约为滑坡体水下运动时间的2倍;通过涌浪势能给出了特定条件下距滑坡体入水点22 m处为远场涌浪波起始位置。研究成果为滑坡涌浪灾害的预警和防治提供一定的参考,可避免发生更大灾害,减少损失。     

A NEW APPROACH TO THE SIMULATION OF UNSTEADY SUBCRITICAL FLOW

ＡＮＥＷＡＰＰＲＯＡＣＨＴＯＴＨＥＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＵＮＳＴＥＡＤＹＳＵＢＣＲＩＴＩＣＡＬＦＬＯＷ￥ＭａｏＺｅ－ｙｕ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＢｅｉｊｉｎｇ１０００８...     

NUMERICAL ANALYSIS OF SATURATED-UNSATURATED SEEPAGE FLOW IN FRACTURED ROCK MASS DUE TO SURFACE INFILTRATION

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｐａｒｔｆｒｏｍｗａｔｅｒｔａｂｌｅｔｏｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｉｓａｎｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｒｅｇｉｏｎｗｈｉｃｈｉｓｎｏｔｆｕｌｌｏｆｗａｔｅｒ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ,ｓｅｅｐａｇｅｆｌｏｗｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｄｕｅｔｏｓｕｒｆａｃｅｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｉｓａｓａｔｕｒａｔｅｄ ｕｎ ｓａｔｕｒａｔｅｄｓｅｅｐａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓ .Ｄｕｒｉｎｇｒａｉｎｆａｌｌ (ｏｒｆｌｏｏｄｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇａ…     

一个模拟密度分层流特征的改进三维数值模型

为实现对强密度分层流的数值模拟,本文对Boussinesq近似及静压假设进行了讨论。并根据密度分层流的特点,在质量流量守恒条件下对通用POM模型的连续方程、动量方程及湍流模型方程进行了必要的改进。应用改进的三维数值模型,对两组盐度差下的分层流动进行了模拟。结果表明：在环境水体垂向密度变化不明显的情况下,采用静压假设是可取的。但对于环境水体存在明显密度分层的情况,由于垂向密度变化较大,静压假设并不适宜。相对原模型,改进模型得到的盐度等值线更加平稳,盐度垂向变化的梯度更大,计算结果更符合密度分层流的特征。     

NUMERICAL INVESTIGATION OF FLOW OVER A WEIR

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＷｅｉｒｉｓｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｎ ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ.Ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｆｌｏｗｓｏｖｅｒａｗｅｉ     

THREE-DIMENSIONAL NONLINEAR NUMERICAL MODEL WITH INCLINED PRESSURE FOR SALTWATER INTRUSION AT THE YANGTZE RIVER ESTUARY

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｅｓｔｕａｒｉｎｅａｒｅａｓ,ｂｅｓｉｄｅｓｔｈｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ ,ｔｈｅｃｏｅｘｉｓｔｅｎｃｅｏｆｗａｖｅｓ ,ｃｕｒ ｒｅｎｔｓ,ｔｉｄｅｓ ,ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ,ｓａｌｔｗａｔｅｒａｎｄｔｈｅｉｒｍｕｔｕａｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｈａｖｅｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｖｅｒｙｃｏｍ ｐｌｅｘｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｃｅｓｓｅｓ .ＴｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＥｓｔｕａｒｙｉｓａｍｅｄｉｕｍｔｉｄａｌｒａｎｇｅｒｉｖｅｒｍｏｕｔｈｗｉｔｈｓｔｒｏｎｇｒ…     

条带覆盖下土壤水热动态的田间试验与模型建立

描述了夏玉米生长期间麦秸条带覆盖(行间覆盖)条件下土壤水热动态的田间试验.在此基础上，采用交替方向有限差分法建立了模拟苗期条带覆盖下土壤二维水热迁移的数值模型.其中覆盖部分土壤表面的边界条件由能量平衡方程确定.模型的输入只需常规气象资料、土壤水热迁移参数及覆盖参数.数值计算结果表明，该模型具有一定的实用价值。     

基于台风参数模型的江苏海域风暴增减水研究

以正面袭击江苏的"达维"台风为例,运用台风参数模型、第三代波浪模型和基于浅水方程水动力模型对台风期间江苏沿海的风暴增减水进行模拟研究。首先,运用Je氏台风参数模型模拟了台风的梯度风场,并与NECP再分析风场数据对"达维"台风场进行合成,与观测值进行比较,拟合结果良好;然后,以模拟的台风风场为驱动,模拟台风经过期间江苏海域的波浪场,同时计算台风期间江苏海域的天文潮;最后,运用浅水方程计算江苏海域的增减水,并研究了沿海增减水分布情况。研究结果表明:灌河口附近最大风暴增水达1.9 m左右,由于台风中心位置的影响,江苏沿海最大增水从北往南呈先增大后递减的趋势。     

THE EFFECTS OF RADIATION STRESS ON WAVE HEIGHTS AND SEA LEVEL IN THE INTERACTION OF COUPLED WAVE-TIDE-SURGE IN THE COASTAL AREA

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＷｉｎｄｇｅｎｅｒａｔｅｓｂｏｔｈｗａｖｅｓａｎｄｓｔｏｒｍｓｕｒｇｅｓ,ｓｏｔｈｅｉｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄ .Ｆｕｒｔｈｅｒ ｍｏｒｅ ,ｓｔｒｏｎｇｌｙｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｉｄｅｓａｎｄｓｔｏｒｍｓｕｒｇｅｓｅｘｉｓｔｉｎｓｈａｌｌｏｗｗａｔｅｒ .Ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｗａｖｅａｎｄｔｉｄｅ ｓｕｒｇｅｍｏｔｉｏｎ ,ｂｅｔｗｅｅｎｗａｖｅａｎｄｔｈｅｍｅａｎｆｌｏｗｏｒｗａｔｅ…     

基于隐格式水动力模型的庄河养殖海域污染物运动轨迹的数值模拟

基于非结构四叉树矩形网格,建立了近岸海域深度平均二维隐格式水动力数学模型,通过耦合拉格朗日粒子追踪法和粒子云团随机走动原理计算水体污染物的运动轨迹。水动力数学模型采用有限体积方法离散方程,使用Rhie-Chow的动量插值方法对同位网格不合理的压力波加以抑制,并使用SIMPLEC程式导出水位校正方程。通过对"工"字型理想海湾的水动力、风与流共同作用下正方形海湾的油膜输移及扩散状况进行模拟验证后,将该模型应用于计算北黄海庄河养殖海域的水动力特性以及污染物在海中的输移过程和运动轨迹,最后给出该海域模拟期间的污染物运移规律。研究结果对庄河养殖海域的水环境管理有重要的意义。