江苏省防御台风“达维”工作实践与启示

江苏是我国东部沿海地区一个重要省份。2012年7月底至8月初,江苏受到极其罕见的2个台风苏拉和达维同时影响,尤其是第10号台风达维是50多年以来第一次在江苏苏北沿海正面登陆的最强台风。面对严峻防台抗台形势,江苏省从强化组织领导、保证生命安全、超前预警预报、加强科学调度、军民团结抗灾等方面开展抗御台风袭击工作,为沿海地区更好地做好防台抗台工作提供了有益经验。     

施工期台风浪作用下沉箱碰撞破坏分析

以“莎莉嘉”台风引起施工期沉箱碰撞破坏为背景,研究台风浪作用下施工期沉箱碰撞破坏模式及机理。提出基于台风浪作用下沉箱碰撞反应分析两步走的数值模拟方法,该方法利用高精度流体模拟软件Flow-3D的造波技术模拟台风引起的波浪传播过程,并与沉箱结构作用获取沉箱波浪力时程曲线;建立沉箱精细化有限元模型,将上述波浪力时程曲线施加于沉箱结构,利用LS-DYNA显式求解器分析沉箱结构的碰撞反应。应用该方法对“莎莉嘉”台风引起施工期沉箱碰撞破坏进行分析,结果表明:数值模拟的沉箱结构在不同波浪方向作用下发生不同角度的碰撞会导致不同的沉箱碰撞破坏模式,波浪作用方向与沉箱前后壁夹角为60°时,沉箱碰撞破坏模式与“莎莉嘉”台风作用期间的现场情况吻合较好。     

浙东沿海"9711"台风波浪场数值模拟研究

使用SWAN模型计算浙尔沿海海域在“9711”台风下的波浪场分布,并采用矩形网格,对浙江省内的大陈、南麂、琵琶门3个海洋站的实测资料进行验证.结果表明,有效波高实测值与计算值符合良好.通过综合分述模型计算的波浪场,说明SWAN模型能够合理地反映浙东沿海的波浪场.     

基于Holland风场的台风浪数值计算

在海岸工程中,台风浪的影响较大。为了提高台风风场模拟精度,基于Holland台风风场模型,选取不同的最大风速半径参数和B参数进行组合,将模型构造风场与实测浮标风速资料进行比较分析,误差统计表明,Willoughby风速半径公式和Vickery的Holland B参数公式组合之后的计算误差最小,对风场的模拟效果最好。然后采用SWAN近岸波浪模型,选取最优风场参数,模拟了1323号“菲特”台风过境期间浙南地区的台风浪。模拟结果表明,最优组合参数生成的台风风场,对台风浪的模拟结果较好。当台风登陆时,温州地区的有效波高超过了10 m,明显高于其他区域,近岸波高等值线分布较为密集,台风移动方向右侧有效波高相对较大。台风进入内陆以后,波高迅速减小至4 m左右。     

台风作用下伶仃洋波浪场的模拟计算

该文运用SWAN模型对“0814”号台风作用下伶仃洋的波浪场进行了模拟研究.计算得到从台风登陆6小时前开始至登陆6小时后的南海北部海域波浪场,并作为伶仃洋海域波浪的外边界条件.在计算珠江河口伶仃洋局部海域的波浪场时,相比之下伶仃洋海域只是一个局部小区域,故风场采用随时间变化的均匀风场.先不考虑流的影响,水位采用伶仃洋内部代表点南沙站的水位并忽略水位伶仃洋内的变化,模拟计算时全面考虑风输入项、白帽作用、底摩擦作用、破波作用、耗散作用以及三波相互作用和四波相互作用.计算结果表明,在台风登陆过程中,南海北部和伶仃洋波浪场的变化基本依赖台风风场变化,并在台风登陆时波高达到最大,波浪的传播方向与风向基本一致.最后,还考虑了在台风登陆时刻加入流场和水位场,以此分析了流场对波浪场结果的影响.     

杭州湾内台风浪模拟研究

杭州湾自然地理条件特殊、社会经济发达,研究杭州湾内台风浪特征对该地区的防灾减灾具有重要的现实意义.现选用藤田台风模型模拟台风场,采用基于动谱能量平衡方程的SWAN模型模拟台风浪,计算了台风Winnie过程中杭州湾内的波浪情况.通过分析台风过程中不同时刻杭州湾内波高分布图,得到波高的空间分布变化规律;并将波高数据进行回归分析,得到了杭州湾内波高与风速和水深的相关关系.     

“烟花”台风对钱塘江涌潮影响的数值模拟

2021年7月25日“烟花”台风登陆于浙江舟山,恰逢天文大潮期,对钱塘江涌潮产生了较大的影响。为研究该强台风对涌潮的影响,建立了台风暴潮作用下的涌潮数学模型,采用“烟花”台风登陆期实测数据进行数学模型的验证,模型较好地复演了台风登陆期潮位和涌潮的变化过程。拟定计算方案以分离台风的直接和间接影响,计算结果表明:受“烟花”台风登陆时的逆风影响,台风对盐官河段涌潮的直接影响明显较间接影响小。“烟花”台风登陆时盐官潮差为3.59 m,盐官—老盐仓的涌潮传播速度增加7.7%,一线潮和回头潮的潮头高度平均增加0.30和0.22 m。“烟花”台风使盐官一线潮和老盐仓回头潮的潮到时间分别提前62和65 min。     

典型台风暴雨情景下洪涝过程模拟分析

2018年台风"温比亚"和2019年台风"利奇马"对我国东部沿海地区造成了广泛影响,给地处山东东北部渤海湾的东营市带来严重的暴雨洪涝灾害,两场台风期间降雨历时分别为22 h和43 h,全市平均降水分别为250.4 mm和342.2 mm,均超过东营市百年一遇暴雨级别,连续两年刷新当地多个雨量站历史极值。针对现有洪涝监测体系仅关注重点断面或区域、无法全面系统地反映洪涝过程,且两场台风暴雨在当地均为现象级、洪涝监测系统难以全程有效监测的问题,为了深入认识和分析台风暴雨极端情景下东营当地洪涝特性,选取SWMM构建东营市暴雨洪水模型,对两场台风暴雨期间的洪涝过程进行模拟再现。结果显示:两场台风暴雨模拟结果的径流演算连续性误差分别为1.076%和0.692%,流量演算连续性误差为-0.135%和-0.004%,模拟结果较合理。结果表明:两场台风暴雨产流量分别为5.7亿m³和7.6亿m³,重点河道断面水位涨幅在1.2～2.6 m之间,未发生溢流现象;中心城区典型易涝点分别有35处和38处产生积水,管网平均满管率为87.4%和97.5%。两场台风期间,河道...     

麦莎台风期间渤海风暴潮数值模拟

利用平面二维水流模型反演了2005年麦莎台风期间渤海风暴潮、天文潮及最大增水时空分布,分析了风应力系数对渤海流场的影响,认为风应力系数取0.000 63比较合适.模拟结果表明:麦莎台风期间最大增水主要在渤海西岸,为0.8～1.6 m;最大增水发生时遭遇天文潮高潮,加剧了麦莎台风致灾的力度.     

舟山本岛海域“烟花”台风风暴高潮位研究

近年来登陆或严重影响浙江的强台风频率上升,北移次数增多,对舟山本岛及邻近岛屿经济活动威胁越来越大,开展舟山本岛风暴高潮位研究十分必要。分析了"烟花"台风在舟山本岛造成的风暴高潮位分布,基于海区的实测潮位资料及构建的风暴潮模型计算的风暴高潮位,揭示了本次风暴高潮位总体东部低、西部高、中部局部低值区的特征,中部局部低值区与天文高潮位的分布有关。本岛海域“烟花”台风风暴高潮位差异可达0.5 m以上;“烟花”台风若在本岛天文大潮高潮位登陆,定海至岱山风暴高潮位会继续抬高0.1~0.4 m;若南移至大目涂位置且在高潮位登陆则会造成本岛周边更高的风暴高潮位,超过本次风暴高潮位0.2~0.8 m。应高度重视风暴潮高潮位的区域差异性和变化特征,进一步提高区域风暴潮灾害防御能力。。     

气旋生浪的数值模拟研究及其特征分析

利用Holland模型、Jelesnianski模型构造飓风风场,并针对快速移行气旋其风场不对称性明显的特征构造一种基于实测数据的风场,驱动第三代海浪模式WAVE WATCHⅢ,对飓风Juan影响下北大西洋的海浪进行数值模拟。通过对比试验结果与观测数据的误差,比较3种方法对于合成高速移行飓风风场的适用性,并选择最优模拟结果对海浪组成特征进行分析。结果表明:基于实测数据的合成风场与真实风场最接近,海浪模拟效果最优;飓风中心海域有大片的风浪大值区,风浪4 m波高等值线内基本无涌浪,涌浪主要分布在风浪大值区外围左侧海域;风浪波高比涌浪波高大,涌浪影响范围广。     

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.     

湛江港台风浪分布特征与抗风浪能力分析

基于国际上先进的第三代近岸海浪数值模式SWAN,对影响南海湛江港典型路径台风（西北型、北上型、打转型）过程所产生的台风浪进行了较高分辨率的模拟研究,计算结果较为客观、准确地描绘了这些台风浪过程的主要特征;同时利用该海域硇洲岛测站台风浪观测值与模拟结果进行了比较,二者吻合较好。在此基础上,进一步分析了外海涌浪的传入对湛江港内波浪场的影响以及不同风速、风向控制下港口内波浪场的分布特征。结果表明：外海涌浪对该港口内波浪场影响较小,而不同方向台风风场的直接作用对该港口内波浪场影响极大,研究结果可为该海域的防台减灾和台风浪的预报提供较好的参考。     

Numerical simulation of sea surface directional wave spectra under typhoon wind forcing

Numercial simulation of sea surface directional wave spectra under typhoon wind forcing in the South China Sea （SCS） was carreid out using the WAVEWATCH-Ⅲ wave model. The simulation was run for 210 h until the Typhoon Damrey （2005） approached Vietnam. The simulated data were compared with buoy observations, which were obtained in the northwest sea area of Hainan Island. The results show that the significant wave height, wave direction, wave length and frequency spetra agree well with buoy observations. The spatial characteristics of the signifciant wave height, mean wave period, mean wave length, wave age and directional spectra depend on the relative position from the typhoon center. Also, the misalignment between local wind and wave directions were investigated.     

水电站非正常运行下库区涌浪数值模拟

水电站非正常运行情况下，引水系统流量突变往往会引起库区及下游河道涌浪传播，对于有航运要求的水利枢纽，这种涌浪往往会影响引航道附近的水流流场，恶化通航条件。本文建立了库区涌浪计算的平面二维水流数学模型，并应用于凌津滩水电站和琅琊山抽水蓄能电站中，表明该模型具有较强的计算模拟能力。     

钱塘江河口台风暴潮增水预报及可视化

钱塘江河口杭州湾由于独特的海湾地理位置和形态，引起台风暴潮强烈增水。为给防汛部门提供技术支持，提高减灾防灾的效益，研制了界面友好，操作方便，图文信息直观的台风暴潮增水预报可视化软件，预报台风对钱塘江河口水位带来的影响，预报结果直观，形象。     

钱塘江口北岸超强台风潮水淹没数值模拟研究

针对陆域保护区低于外江高水位的钱塘江河口地区,以1949年以来登陆我国沿海最强的"5612"号台风为典型超强台风控制条件,对河口北岸平原潮水淹没情况进行了数值模拟研究。首先对地形进行概化,将平原内的二线堤防及具有挡潮作用的道路单独处理;然后以海堤极限防御能力计算分析为依据,确定超强台风作用下海堤损毁程度;最后采用覆盖两侧区域的二维风暴潮模型对北岸平原的淹没情况进行计算分析。结果表明,在超强台风作用下,钱塘江河口淹没区可随时段累积沿后方二线堤防及道路逐步推进,此类线状建筑物具有较好的挡潮作用;现状条件下,钱塘江河口北岸遭遇超强台风后,其最大淹没水深可达2.87 m,淹没面积达到127.52 km2。     

海面热作用对台风发展的数值研究

本文在Hoskins关于斜压涡旋研究的基础上，研究了来自洋面热量通量对台风的影响。本文着重讨论了不同加热区域以及有、无热量通量的输送对台风扰动场型态和强度的影响。我们发现，海面加热作用不仅对台风扰动场的强度有显著的影响，而且对其型态也有明显的作用；加热范围的空间差异是决定扰动场分布型态差异的关键因子，而不是由加热场本身所能决定的。