福建海坛海峡峡道动力地貌研究

从海坛海峡的形成演变规律、水动力条件、海底地形地貌及沉积特征等方面分析了海坛海峡的动力地貌特征．研究结果表明,海坛海峡峡道效应明显,因受海峡周边地形影响,区域内水动力环境及地形地貌变化复杂,分别在海峡两侧不同区域发育着岩滩、沙滩和泥滩3种地貌,在海底中发育着水下浅滩、潮流脊系和潮流三角洲3种地貌．海峡南北出口位置及海峡海底深槽海域水动力强,两侧岸滩、海滩发育,水下冲刷槽发育明显,处于弱冲刷状态,海底分布粗粒沉积物．海峡港湾内水动力弱,潮滩较发育,处于稳定至弱淤积状态,海底分布细粒沉积物．     

基于FVCOM的泉州湾海域三维潮汐与潮流数值模拟

基于FVCOM海洋数值模式,采用非结构的三角形网格和有限体积法,建立了泉州湾海域高分辨率(26 m)的三维潮汐、潮流数值模型。模拟结果同2个验潮站和3个连续测流站的观测资料符合良好,较好地反映了泉州湾内潮汐、潮流运动的变化状况和分布特征,给出了M₂、S₂、K₁、O₁ 4个主要分潮的同潮图、表层潮流椭圆分布,以及模拟区域内最大可能潮差、表层最大可能潮流流速和潮余流分布。分析表明,4个分潮的最大潮汐振幅和迟角差分别为219 cm和19°,85 cm和25°,26 cm和12°,26 cm和9°;石湖港以东海域的潮波为逆时针旋转的驻波,以西海域为前进波;最大可能潮差由湾口的8.0m向湾内增加至8.8 m。湾内潮流类型为规则半日潮流,落潮最大流速大于涨潮最大流速,北乌礁水道为强流区,表层最大可能潮流流速为2.4 m/s;湾口潮流运动以逆时针方向的旋转流形式为主,湾内的潮流运动以往复流形式为主,长轴走向主要沿着水道方向,与等深线和海岸线平行;四个分潮流表层最大流速分别为1.4 m/s,0.58 m/s,0.12 m/s,0.10 m/s。余流流速大小与潮流强弱有密切的联系,表、中、底层最大余流流速分别为26 cm/s,20 cm/s,16 cm/s,三者在水平方向基本呈北进南出的分布形态。     

福建沿岸上升流数值研究 Ⅰ.台湾海峡潮汐、潮流的数值模拟

台湾海峡内的潮运动是相当强烈和复杂的,一方面由于自海峡外传入的两支太平洋潮波在海峡内传播、相汇,形成强烈的潮运动;另一方面海峡内地形的复杂和岸线的曲折又使海峡内潮汐、潮流的分布变得特别复杂。自80年代以来,国内学者对海峡内的潮汐、潮流进行了不少研究(丁文兰,1983;方国洪等,1985;叶安乐等,1985,1986;李立等,1990；陈新忠,1983;郑文振等,1982),并获得了有价值的成果。但是,他们对海峡内潮运动的过程、性质等尚有许多不同的看法。例如,关于M2分潮最大流速同潮时线的分布状况,以上学者的结论各不相同,有的甚至差异很大。对海峡内M2分潮最大流速同潮时线聚点(即圆流点)的问题也有两种观点。关于潮流分布状况,由于实测流资料缺乏,尽管已有的研究在潮流极值区的出现位置上基本达成共识,但在潮流流速量值的大小问题上仍有诸多分歧。 鉴于上述研究现状,为了对海峡内潮汐、潮流的分布状况有更准确、细致的认识,以便弄清海峡内潮过程在上升流形成过程中的作用,本文在已有研究的基础上,重新对台湾海峡内的潮汐、潮流作了数值计算。我们将讨论的重点放在以往研究中有争议的问题上,依据计算结果并结合实测资料提出我们的见解。     

琼州海峡潮流能资源的数值模拟评估

近年来,我国能源消耗量不断的增长使我们更加重视可再生能源的开发利用,而我国近海拥有复杂的海岸线和广阔的大陆架,其中许多海域蕴藏着丰富的潮流能资源。潮流能资源评估则是其电站站址选择、发电量预测等工程设计的首要工作。结合两个站位的潮流实测数据,本文利用FVCOM海洋环流数值模式较好的模拟了琼州海峡潮波传播状况,分析了该海域潮流能资源水平分布规律和时间变化特征,初步估算了该水道的潮流能的理论蕴藏量,并采用FLUX方法对该水道的技术可开发量进行了评估。结果表明,琼州海峡中心海域功率密度高,两岸资源低;可能最大流速、大潮年平均最大功率密度、小潮年平均功率密度和年平均功率密度等特征值分布基本相似;其丰富区域出现在海峡东口南部海域以及海峡中部海域,其中东口南部海域可能最大流速可达4.6 m/s,表层流大潮年平均最大功率密度为5996 W/m²,小潮平均最大功率密度仅为467 W/m²,年平均功率密度为819 W/m²,代表点超过0.7 m/s的潮流流速年统计时间约为4717 h;海峡潮流能资源理论蕴藏量为189.55MW,利用FLUX、FARM、GC方法得到该水道的潮流能可开发量分别为249GW/yr、20.2GW/yr和263GW/yr。     

北黎湾及邻近海域潮流数值计算

建立北黎湾及邻近海域二维潮流数值模型,重现该海域潮波及潮流的分布规律,计算得到m1分潮和M2分潮的同潮时线与等振幅线、潮流椭圆,m1与M2合成的潮致欧拉余流、最大潮流和不同时刻潮流场分布。     

苏北废黄河口滨海港建设对近海水沙和床面冲淤的影响

以废黄河三角洲海岸盐城市滨海港的建设为背景，通过建立二维潮流泥沙数学模型，模拟建港前后水动力场环境与泥沙运移变化，分析滨海港建设对近海水沙的影响。南北堤建成后，流速变化主要集中在防波堤建设区域15 m等深线以内海域，变化量为-0.8～0.5 m/s。北堤堤头流速增幅明显，除大潮落急外港区均处在流速减小区，流速衰减幅度最高可达0.6 m/s。建港工程造成海域内潮汐不规则性减弱，主要分潮的平均振幅比降低约10%。建港工程对近海地貌格局的影响集中在港区周围8 km范围，且基本在16 m等深线以内海域，淤积区域分布在港区口门周围，冲刷区域分布在北堤堤头，床面变化随着时间推移加剧。     

珠江口及邻近海域潮波数值模拟——Ⅰ模型的建立和分析

采用无结构网格三维有限体积海洋模式FVCOM,基于高精度的水深和岸线资料,建立了覆盖珠江口及邻近海域的三维正压高分辨率数值模型。和验潮站实测资料以及前人研究的对比验证表明,该模型能较准确地再现珠江口及邻近海域的潮汐、潮流变化过程。研究发现,珠江口海域潮汐为不正规半日潮,潮型数大致介于1.1~1.3之间,M2分潮占主导地位。M2,S2,K1和O14个主要分潮向河口内传播时,等振幅线均偏西北-东南向,西侧振幅小于东侧,河口附近等位相线比陆架海域密,西侧相较于东侧更密。从湾口传播到湾顶,半日分潮历时约2h,全日分潮历时约1.3h。潮流呈东强西弱,且落急流速大于涨急流速,河口内潮流流速是陆架海域的1~2倍,最大可达到1m/s;在陆架海域半日分潮旋转潮流强于全日分潮,在珠江口内主要为西北-东南方向往复流,航道区潮流最大。欧拉余流在河口内航道区形成南向流,在河口西侧浅滩处形成北向流,出现了余环流结构。此外,在航道区和深圳湾等区域形成较强余流涡旋结构。外海传入潮流能通量自南向北在珠江口内汇聚,在航道区呈现高值区,最大可达10KW/m。     

渤海海峡水动力分布特征研究

本文采用三维数值模拟的方法,研究了渤海海峡潮位、潮流特征以及各水道的潮通量。结果表明:渤海海峡潮时整体由南向北延迟,南部与北部相差约40 min;渤海海峡潮波兼具前进波和驻波性质,一个潮周期内两次高低潮流速相差较大,最大流速位于老铁山水道,大部分落潮时潮流由北黄海流向渤海,涨潮时相反;落急时表层流速明显大于底层,涨急时表底层流速变化不明显;渤海海峡大潮期落潮潮通量大于涨潮潮通量,总潮通量约1 224.939 6×10~8 m~3,老铁山水道的潮通量占整个海峡潮通量的68.13%。     

吐噶喇海峡黑潮流速结构和流量的研究

利用1977－1991年日本“KuroshioExploitationandUtilizationResearch”（KER）资料和日本气象厅海洋观测资料计算吐噶喇海峡的黑潮流速和流量。结果表明，海峡处黑潮主轴的平均核心流速为92．0cm／s，平均流量为周．1×106m3/s；揭示了吐噶喇海峡黑潮流速的多核结构和多股流动的突出特征。探讨了海峡中流量分布状况和季节变化。     

胶州湾前湾填海对其水动力影响预测分析

本文采用ECOM-SED模式、算子分裂法和“干、湿”点法建立了胶州湾变边界数值模型。从潮、余流、潮波系统和潮流能几方面预测分析了胶州湾前湾追地对海洋水动力的影响。结果表明,前湾填海对胶州湾的潮波系统影响甚微,振幅和位相的变化都在1％以内。但是在前湾和工程附近海域潮流和余流变化比较大,其他海域的潮流和余流变化不大,潮流流速变化为1％左右,余流流速变化为3．14％～9．16％。填海后,内湾口和外湾口附近潮能通量增加2．6％～5．24％,前湾和工程局部区域潮能通量减小20．21％～87．23％。     

Study on the Tidal Wave System and Formation Mechanism of M2 Tide in the Taiwan Strait

To study the Taiwan Strait （TS）, an unusual sea area, the numerical model in marginal seas of China is used to simulate and analyze the tidal wave motion in the strait. The numerical modeling experiments reproduce the amphidromic system of the M2 tide in the south end of the Taiwan strait, and consequently confirm the existence of the degenerate amphidromic system. On this basis, further discussion is conducted on the M2 system and its formation mechanism. It can be concluded that the tidal waves of the TS is consisted of the progressing wave from the north entrance and the degenerate amphidromic system from the south entrance, in which the progressing wave from the north entrance dominates the tidal wave motion in the strait. Except for the convergent effect caused by the landform and boundary, the degenerate amphidromic system produced in the south of the strait is another important factor for the following phenomena： the large tidal range in the middle of the strait, the concentrative zone of co-amplitude and co-phase line in the south of the strait. The degenerate amphidromic system is mainly produced by the incident Pacific Ocean tidal wave from the Luzon strait and the action by the shoreline and landform. The position of the amphidromic point is compelled to move toward southwest until degenerating by the powerful progressing wave from the north entrance.     

莱州湾潮余流及粒子运移特征

为掌握莱州湾潮余流特征和粒子运移特征,文章采取平面二维数值模拟的方法,计算得到莱州湾的潮流场,并分析潮流结构;在潮流场的基础上,计算和分析欧拉余流场;通过在不同位置释放自由运动的粒子,得到潮流作用下自由运动粒子的运移轨迹。研究结果表明：莱州湾涨潮时的最大流速约为2.19 m/s,落潮时的最大流速约为2.66 m/s,且均在湾口处出现最大流速;莱州湾欧拉余流速度较小,且湾口附近较大而湾内较小;莱州湾分布均匀的粒子在自由运移时出现不同程度的聚集,且整体运移趋势是向岸聚集。     

A numerical study of a tide with four harmonic constituents at the open boundary

The tidal current in Kagoshima Bay is simulated by the two-dimensional subdomain finite-element method. At the open boundary, the sea level is forced to be oscillatory with a linear combination of the four harmonic constituents (M2, S2, K1, O1) of the tide. A calculation having only M2 sea level at the open boundary is also performed and the harmonic constants of M2 are compared with those calculated by the four components.In the calculated velocity vector, a large difference between the two maxima or the two minima in one day appears when the vector is directed to the open sea. On the other hand, when it is directed into the bay, the two extreme velocities are almost equal. In tide-killer residual flow, the flow pattern is almost independent of the tidal age; however, the absolute value of the current velocity depends on the tidal age. The pattern is nearly the same as that calculated by giving only M2 sea level at the open boundary.In relation to the nonlinear interaction, the kinetic energy ratio KER is defined by the ratio of kinetic energy of the induced harmonic components to that of harmonic constituents given at the open boundary. KER is large where the tidal current is disturbed by obstacles,e.g. along the west coast at the mouth of the bay and in the southern sea of Mt. Sakurajima. The distribution of KER seems to be independent of the number of harmonic constituents (one or four) given at the open boundary. The difference of kinetic energy of the M2 tidal constituent between the two calculations.i.e. with the open boundary conditions of four components (M2, S2, K1, O1) and of a single component (M2), is found to be large where the current velocity is large.     

胶州湾潮余流和物质输送之间的关系

基于MIKE21的HD模型,通过模拟得到胶州湾的潮流场,胶州湾在涨急时最大流速1.04m/s,落急时最大流速约为0.96m/s。胶州湾余流总体较小,平均为0.03m/s左右。并在湾内不同位置释放自由粒子,以MIKE21的Particle tracking模型计算出其在潮流作用下的运移轨迹,结果表明粒子大多数运移到湾内近岸区域,少部分在湾口区域附近;在潮流场基础上计算了欧拉余流场,并和粒子运移结果进行对比,表明欧拉余流场在区域流向比较一致时可以表示粒子运动的趋势,为物质迁移、控制污染等方面提供了一定的参考借鉴意义。     

渤海湾海域潮流数值计算

采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立渤海湾海域二维变边界潮流数值模型,重现该海域潮波及潮流的时空分布,计算得到M2分潮和K1分潮的同潮时线与等振幅线、潮流椭圆及不同时刻潮流场分布。计算结果与实测资料对比验证吻合良好。     

广东流沙湾4个测站2个周日潮流观测的准调和分析

采用短期资料的潮流准调和分析方法,对水深为4.4～17.0 m的流沙湾4个测站2个周日潮流观测获得的表、中、底层的潮流资料进行了分析,分别计算了4个测站O1、K1、M2、S2、M4、MS4共6个主要分潮的潮流调和常数,并给出了各观测站位在各层的潮流椭圆要素.计算结果表明：流沙湾主要为日潮流海区,其中湾外为规则日潮流,湾内为不规则日潮流;湾外主要分潮流的北分量一般大于东分量,而湾内主要分潮流的北分量一般小于东分量.观测期间余流的流向主要呈西北向,最大余流流速出现在湾内地形突然收窄处,且在湾内中层余流流速要大于表、底层余流流速.整个海区潮流的可能最大流速表层在57～107 cm/s之间,中层在53～106 cm/s之间,底层在34～98 cm/s之间.流沙湾湾外潮流主要为顺时针的旋转流运动,湾内为带有旋转流的往复流运动.     

广东红海湾海流季节性特征分析

基于2017年春季和冬季的海流资料分析了红海湾海区海流特征、潮流状况、涨落潮流特性、余流特征及表层漂流特征。研究海域共布设3个临时潮位观测站和11个全潮水文观测站。根据流速、流向过程曲线和潮位过程曲线的关系,得出涨(落)潮流速最大的时刻和最小流速发生时刻与潮位关系并非固定在高(低)潮时或半潮面左右,由此看出,研究海域的潮波介于驻波与前进波之间,属于不规则半日潮流主导的海域。研究海域中大部分站位潮流属于往复流,少数站位潮流运动具有一定的旋转性,平均涨潮流速最大为7 cm/s,平均退潮流速最大为14 cm/s。春季大潮期和中潮期各站余流流向整体为偏东向,小潮期,除少数测站余流流向偏向南东向,其余测站余流流向偏西向;冬季大潮期和中潮期各站余流流向整体为偏西向,小潮期,湾西侧余流流向偏西向,湾东侧余流流向偏南东向。垂向上各层余流流速由表至底逐渐减小,流向基本一致。     

胶南近岸海域海流实测资料分析及数值模拟计算

基于2005年胶南近岸海域海流的周日连续观测资料,对该海域观测日期内的海流特征、潮流性质及余流特点进行了初步分析;进而在实测资料分析的基础上,利用分步杂交法对潮流场进行了数值模拟计算,展现了M2分潮的潮波系统、潮流椭圆分布、最大流速分布及逐时潮流场。数值计算结果与实测资料分析结果相一致,较好地反映出该海域M2分潮潮流场时空分布的基本特征,对该海域的水动力状况有了更进一步了解,为胶南近岸海域的环境保护规划的制定提供了一定条件下的科学依据。