感潮河网区风暴潮洪水风险模拟研究——以中顺大围为例

感潮河网区资源丰富且动力复杂,面临着流域洪水和潮水、风暴潮的多重灾害风险。以珠江三角洲感潮河网区的中顺大围保护区为例,探讨了径流洪水与风暴潮洪水的历史遭遇概率,通过两套不同尺度的一、二维联解模型(河网一维与河口近海区二维联解、河网一维与保护区二维联解)模拟了不同情景下风暴潮洪水与径流洪水在三角洲网河区河道遭遇和演进,以及通过保护区薄弱堤段溃决后在保护区内宣泄传播的过程。较成功地模拟再现了河口的复杂洪灾系统,可应用于其他区域风暴潮洪水模拟,也为风暴潮洪水风险分析提供了参考。     

珠江三角洲一维盐度与三维斜压耦合模型

本文将珠江三角洲河网区、河口区以及近岸海域视作一个整体,耦合一维盐度模型与三维斜压模型,并在连接过程中考虑三维模型的分层边界条件,从而构建了珠江三角洲的耦合斜压模型。采用1999年7月和2001年2月的实测资料对模型进行率定及验证,分别模拟了珠江三角洲径流和潮汐共同作用下的洪季、枯季流场及盐度分布。其后分别从验证效果和与单独计算相比是否发生明显变化这两个角度来检验连接计算的效果。研究结果表明,所建立的耦合斜压模型模拟结果与实测值吻合较好;连接计算与单独计算的模拟结果相当接近,模型成功复演了河口区的特征流态与盐度的分布态势。综合分析表明该模型成功描述了珠江三角洲典型的水动力过程,可用以研究咸潮入侵、污染物通量等问题。     

珠江河网与河口一、二维水沙嵌套数学模型研究

利用三级联合解法和“节点含沙量控制法”,建立了珠江三角洲河网区一维非恒定流水沙数学模型,伶仃洋平面二维水沙模型采用了正交曲线坐标下DSI和ADI法。通过虎门、蕉门、洪奇门、横门4个交接面的水位、流量和输沙量等物理量的相互传递,在每一迭代步内进行河网一维与伶仃洋二维水沙模型的嵌套计算。利用2001年2月枯季和2003年7月洪季实测的水文资料进行验证。结果表明,模型计算结果无论在珠江三角洲河网区、交接断面以及伶仃洋区均与实测资料吻合较好,该模型可用来模拟珠江三角洲河网和伶仃洋的水沙运动过程。     

珠江三角洲河网悬沙数学模型分析

物理模型对于复杂多变的河网河道的水力因素变化不易描述,数学模型已成为研究其河道水力、泥沙问题的重要手段。在线性化的Pressmann四点隐式差分法基础上,应用汊点分组思想求解河网流场,采用节点悬沙控制方法对珠江三角洲河网悬沙进行了数值模拟,利用实测资料对模型进行率定与验证,并分析了珠江三角洲流域河网悬沙输移特征。结果表明,数值模拟结果真实、可靠,与实测资料基本吻合,从而再次证明珠江三角洲河网是以径流输沙为主的平原河网。建立悬沙节点控制方法进行河网悬沙的数值模拟,实现了泥沙方程组的分级解法,提高了计算效率与精度。     

基于ADCIRC模式的宁波沿海风暴潮预报

宁波海域岛屿众多、海岸线曲折,每年受风暴潮灾害影响严重,但前人针对此海域风暴潮预报研究较少。基于ADCIRC模式,以宁波近海为研究区域,采用大范围网格为区域精细化网格提供边界条件的方式,建立了高分辨率的天文潮、风暴潮耦合数值预报模型,对该地区的风暴潮预报模式进行了探索研究。对8场典型台风模拟计算所得的潮位数据结果与实测数据进行了比对,相对误差平均值小于5%,表明了此模型计算精度较高,适用于宁波近海地区的台风风暴潮数值模拟预报,能为宁波近海海堤预报预警提供技术参数。     

珠江河口波浪—风暴潮耦合数值模拟

为提高珠江河口风暴潮增水的数值模拟精度,建立了珠江河口高分辨率的波浪—风暴潮耦合数值模型,该模型基于非结构三角形网格,对复杂岸形具有较好的适应能力.采用实测资料对模型计算结果进行验证,有效波高平均绝对误差为0.52 m,最大有效波高相对误差仅5.3％.运用该模型对1822号"山竹"台风风暴潮及波浪过程进行数值模拟,并分...     

东莞水乡河网区排涝优化研究

东莞水乡河网区长期遭受洪水、内涝和风暴潮灾害,现状排涝能力与区内经济社会发展需求不适应。通过建立一维水动力数学模型,模拟上游洪水、下游潮水及围内涝水的水流运动过程,分析现状排涝规模,研究排涝优化方案,为有效提高水乡河网区排涝能力提供参考依据。     

大亚湾海域典型和可能最大台风冲淤数值模拟研究

基于MIKE 21建立大亚湾海域风暴潮海浪数值模型,利用实测资料对海域的潮位、潮流和悬沙浓度进行了验证,结果显示,模型计算与实测值吻合较好。由此表明,所建模型能正确反映大亚湾海域的潮流泥沙运动特征。在此基础上通过加入典型台风"山竹"与可能最大台风风暴潮,以此研究台风对大亚湾海域的冲淤状况。结果表明,"山竹"台风和可能最大台风风暴潮对大亚湾海域以微淤为主,仅在马鞭洲、芒洲、白沙洲和喜洲附近出现冲刷,最大冲刷为0.3 m左右。     

波浪辐射应力在渤海湾海域对风暴潮影响的研究

基于N-S方程建立了风场与波浪非线性耦合作用下风暴潮数值预报模型。采用MM5中尺度数值预报计算模式得到所需风场数据,同时应用莆田站方法来预报风浪波要素,从而计算风暴潮影响因素风应力及波浪辐射应力。利用ADI差分格式离散控制方程。模拟了2007年3月份渤海湾一次风暴潮过程,分别计算了受风应力、波浪辐射应力及二者综合作用下的渤海湾海域风暴潮潮位及潮流过程,并将计算潮位与实测潮位资料作对比,得到风应力是渤海沿岸风暴潮的主要影响因素,而在波浪辐射应力作用下风暴潮潮位极值处的增水较为明显,且在地形与波浪辐射应力作用下渤海湾风暴潮潮流过程受到明显扰动的结论。     

基于MIKEFLOOD阳澄湖一二维水动力耦合模型研究

针对河湖串联河网区湖泊水力边界受河网动态变化的影响,基于MIKE模型系统,建立了一维河网和二维湖泊水动力耦合模型,为阳澄湖引调水科学决策提供了工具。结果表明,应用MIKE FLOOD建立的MKE 11和MIKE 21耦合模型能够较好地模拟阳澄湖及外部河网的水位过程,模拟误差均在可接受范围之内,且模拟精度可满足计算要求。     

珠江三角洲水文水动力耦合模型研究

粤港澳大湾区国家战略的实施对珠江三角洲河网区防洪保安提出了更高的要求。珠江三角洲地区除受本地暴雨影响外,上游受西、北、东江干流洪水威胁,下游受台风暴潮影响,洪涝灾害成因复杂,急需对珠江三角洲的洪涝特性进行深入研究,而数学模型是最为经济便捷的研究方式。水文水动力耦合模型是当前的研究热点,在珠江三角洲地区,水文水动力耦合模型大范围、跨区域的应用仍是空白。以珠江三角洲为研究区域,以具有三角洲洪涝特色的前山河流域中珠联围为重点研究区域,采用紧密耦合的方式,构建珠江三角洲水文水动力耦合模型。将研究区域的水动力模型与重点研究区域的水文模型耦合,采用2020年6月和2008年6月的实测水文资料进行了率定与验证计算。计算结果表明：模型计算值与实测值吻合较好,满足精度要求,可投入使用。本研究可为大湾区防洪保安研究及相关业务奠定技术基础,为国家战略的顺利实施提供保障。     

珠江三角洲地区河网水动力学

对珠江三角洲河网区河道进行了概化,利用一维非恒定流基本方程组、河网节点连结方程及边点方程建立了珠江三角洲河网区水动力学模型;将参加计算的方程分成微段、河段、汊点三级,采用逐级处理再联合运算的方法(即所谓的三级联解法)[1],求得河网中各计算断面的水位、流量等值;利用丰、平、枯三期的实测资料对模型参数进行了率定.率定后的模型计算值和实测值吻合较好.     

上海长江口风暴潮数值预报模型实例研究

风暴潮是一种灾害性的自然现象。为了有效提高风暴潮数值预报精度,以上海长江口沿海为研究对象,构建了长江口风暴潮数值预报模型。该模型能够模拟风暴潮与天文潮等多重因素作用下潮水位过程变化。为了验证模型,选取201718号超强台风"泰利"作为典型案例,并对该场台风过程引起的风暴增水进行了跟踪预报。经验证,台风"泰利"的中心位置距上海沿岸400 km以外,未造成超过1.00 m的风暴增水;且预报潮位精度良好,能够满足风暴潮预报要求。     

河网非恒定流数值模拟及应用研究

基于平面二维圣维南方程以及下游水位流量关系,采用非正交的四边形网格,以及水面-流速校正的Simple算法,建立了复杂河网区二维非恒定水流数值模型,采用有限控制体积法(FVM)进行数值计算.为了减少长河段或流量剧烈变化河段的计算误差,模型的数值计算中对下游断面水位流量与内点的数值离散进行了耦合求解.利用大渡河下游沙湾至乐山的河网河段天然实测及拟建安谷水电工程物理模型实验资料,对模型参数进行了率定和验证,并计算出工程前后河段槽蓄量变化.研究成果表明,该数值模型能够模拟复杂河网洪水演进并获得了较高的数值精度.     

珠江三角洲氯化物扩散模型研究

珠江三角洲地区河网交错,水流受潮汐影响显著,在径流与潮汐的共同作用下,河网的水量分配以及氯化物的扩散规律较复杂。为了解它们之间复杂的扩散规律,需建立水流运动和氯化物扩散模型进行研究,以便为淡水资源利用和供水工程措施提供依据。经验证,本珠江三角洲网河中氯化物扩散模型可较好地反映珠江三角洲网河中水和氯化物的时空分布规律。     

珠江三角洲大系统洪水模拟分析及防洪对策探讨

本文在综合分析了珠江三角洲水系构成和水动力条件、洪水数值预报研究现状和既往研究成果的基础上，开发了涵盖三角洲河网及八大口门全水域的河口大系统水动力模型。模型将三角洲河网、八大入海口门、伶仃洋和黄茅海海湾作为一个整体，模拟其在径流和潮汐共同作用下复杂河网区各河道的水位、流量，河汊的分流比，口门的泄量分配比及海湾流态。模型用1999年7月最新的地形和水文同步资料进行了模型的大规模率定和验证。并计算分析了全三角洲水域的洪水情势，研究了三角洲目前受洪水威胁的主要问题所在，探讨了问题的成因和治理对策。成果可为科学制定三角洲水系的防洪规划和治理措施提供技术依据。     

珠江河网分流比之研究

珠江三角洲是世界公认最复杂的河口之一,因此,建立的水动力模型,往往由于复杂的地形条件、初始条件,边界条件等原因,使得模型的稳定性、收敛性不好,且模拟精度不高。该文对平面河网水动力模型的主要3种模型进行简单的比较,着重对其中的节点河道模型进行详细的求解推导,并用此法对西、北江三角洲建立一维河网数学模型。作为检验,该模型对主要控制节点进行了分流比的验证。     

填海工程悬浮物对海域环境影响的数值模拟研究——以中国海监唐山维权执法基地建设工程为例

耦合二维浅水水动力数值模型及物质输运数值模型,对京唐港区中国海监唐山维权执法基地填海工程周边海域的潮流场及工程建设过程中产生的悬浮物的输移、扩散趋势进行了数值模拟研究。潮流数值模拟结果与海域实测结果吻合良好,在此基础上对抛石围堰、吹填溢流两种施工方式产生的悬浮物浓度分布状态、超标面积进行了数值预测,分析了该工程对海域水质环境的影响。     

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。     

基于MIKE模型的珠江三角洲洪潮数值模拟分析

珠江三角洲口水系纵横,水动力条件复杂多变,造成对河口地区进行数值模拟存在一定困难。尝试利用MIKE建立水动力模型对该地区洪潮进行数值模拟;对于河道的数值模拟,采用“半耦合”技术,一维出口边界固定为水位边界,一维计算结果为二维提供流量边界条件;二维进口固定为流量边界,二维计算结果为一维提供水位边界条件。结果表明：主要站点计算潮位特征值与实测潮位相比,误差均小于0.10 m,计算潮位过程与实测潮位过程吻合,相位误差基本小于0.5 h;最大流速出现时间偏差小于0.5 h,流速过程线的形态基本一致;主要站点断面计算最大涨落潮流量与实测最大涨落潮流量误差一般小于10%,河网区各水道糙率值基本为上游河道大于下游河道,符合河道糙率沿程变化的自然规律。说明基于MIKE水动力模型在进行珠江三角洲数值模拟是可行的,对于相关生产项目的开展具有一定的参考价值。