台州湾浅海滩涂大规模围垦下水动力变化分析

基于开源软件TELEMAC-2D建立了台州湾近海潮汐潮流数值模型,对台州湾浅海滩涂大规模围垦前(1984年)和围垦后(2013年)的潮汐潮流进行了模拟计算。从主要分潮潮波分布、潮流场、高低潮位和椒江河口纳潮量4个方面探讨了台州湾浅海滩涂围垦对周边水动力特征的影响。结果表明:滩涂围垦工程对水动力特征的影响局限于围垦区附近水域。围垦后,海域M2分潮波振幅减小,且潮波向岸传播的速度减慢;围垦区附近海域涨落急流速大幅度降低,涨潮流向北偏转,落潮流向南偏转;海域大潮高潮位呈现一定程度的降低,大潮低潮位基本不变;椒江河口纳潮量有较大程度的减少。     

南黄海辐射沙脊群西洋水道污水输移扩散研究

采用沿深平均二维数值模型对南黄海辐射沙脊群西洋海域的潮流场和物质扩散场进行了模拟,计算和分析了大潮情况下海域5 m、7 m和10 m 3种水深(理论基准面下)排放位置处达标污水输移扩散的范围及分布规律。结果表明,污水排入海后,会很快被稀释,各排放位置200和500稀释度等值线包络面积均较小,且包络面积随水深增加有明显变小的规律。拟合了不同污水排放量对应的200和500稀释倍数包络面积,发现两者呈良好的幂级数关系。     

河口海岸三维水流数值模型中几种垂向坐标模式研究述评

回顾了近年来国内外河口、近岸海域三维斜压水流数值模式研究的进展,着重讨论了不同垂向坐标下三维水流模式的发展状况以及存在的问题。地形拟合坐标(σ坐标)模式可以很好地拟合床面地形和自由面,已在物理海洋学中被广泛使用。但在地形变化剧烈,尤其在密度层结效应明显的海域,σ坐标模式中的水平压强梯度力误差会引起伪密度流。寻求高精度的数值模式以及更加有效的拟合坐标变换将是值得努力的方向。     

基于EOF法的长江口高潮位时空变化特征研究——长时间序列的高潮位EOF分析

根据长江口6个主要潮位站1993-2008年潮位资料,通过经验正交函数分析法(EOF法)分析了长时间序列和三峡工程前后月平均高潮位变化规律以及2000年的日高潮位变化规律,并探究其影响因素。结果表明:EOF分析前三个主成分贡献率为98.19%,可以反映潮位变化的主要过程。EOF1的影响因子是径流量,在空间上均为正值,呈上游至下游递减趋势,时间系数呈季节性变化;EOF2的影响因子是月平均海平面变化,在空间上有明显的分布差异,时间系数总体有上升趋势。三峡工程前后影响因子的作用有一定变化,径流量的影响增强,海平面减小。徐六泾以上河段的潮位站受径流丰枯影响,徐六泾以下高潮位受平均海平面控制更大。     

曹妃甸粉沙质海岸围垦后港内泥沙研究

粉沙质海岸离岸围垦后港内淤积引人关注。基于平面二维潮流数学模型,采用网格嵌套技术,模拟了渤海、曹妃甸海域潮流场;该海域泥沙为粘性沙,且围垦后港内流速很小,采用悬沙运动数学模型模拟了潮流和波浪作用下正常天气和大风天的含沙量场,分析了大风后含沙量衰减过程,计算了正常天气年淤积强度和大风天泥沙淤积厚度。计算表明,外海泥沙主要通过甸头东侧老龙沟进入港池水域。正常天气下,港内流速小,基本处于淤积环境,但由于外海含沙量小,港池水域年淤积厚度小于10 cm。大风浪作用下,曹妃甸海域含沙量明显增大,由老龙沟进入三港池的泥沙沿程落淤,港内普遍淤积,泥沙淤积厚度在5 cm以内。     

河口海岸三维双σ坐标斜压水流数值模型研究

在海底地形陡变、垂向密度分层明显的水域,三维σ坐标模式中会出现一种"伪"水平斜压梯度力,并会引起"伪"密度流,以至于影响模拟的精度。垂向上引入双σ坐标变换,建立河口海岸水域三维斜压水流数值模型。数值试验结果表明,在海底地形陡变水域,双σ坐标模式可以减小水平斜压梯度力处理引起的误差。     

渤海湾连片开发对湾内水沙通量的影响研究

渤海湾内海岸的连续开发导致岸线 、海床发生较大变化, 同时影响着湾内的水沙通量。根据不同时期的遥感影像、 实测地形和水文泥沙资料, 统计分析了渤海湾岸线 、面积和海床冲淤变化, 构建了渤海潮流泥沙数学模型, 模拟了 1984 年、 2006 年和 2015 年三个时期的水沙分布, 探究了海岸连续开发对水沙分布和通量引起的累积效应。结果表明： 渤海湾岸线和 海湾面积变化主要发生于 2005 年后, 与 1984 年相比, 2020 年的岸线长度增长超过 185%,海湾面积减少近 19%;曹妃甸港 区南侧海域冲刷基本在 2 m 等深线以内, 而近岸和港池水域基本呈现淤积状态, 淤积幅度在 2 m 以内; 海湾的连续开发利用 使得湾内分潮波振幅增大 、传播速度减缓, 近岸海域的余流变化较为明显,南部较北部海域更甚;西北湾顶 0.2 kg/m3 悬沙 分布区域不断缩小, 西南近岸 0. 15 kg/m3 悬沙分布区域向中部海域推进; 悬沙通量变化与潮流通量并不完全一致, 呈外海增 加、近岸整体降低的变化特征, 湾内向外海输移泥沙的能力减弱。     

浅水波浪数值模型SWAN的原理及应用综述

概述了模拟海岸、河口的浅水波浪数值模型研究现状、存在的问题以及用能量平衡方程预报海浪的发展历史。介绍了基于当代最新波浪理论研究成果的第三代浅水波浪数值模型SWAN模型,对模型的适用性、数值特性、功能及局限性进行了阐述。介绍动谱平衡方程数学模型、方程离散要求、边界条件的处理和源项(包括能量输入、损耗及波与波之间非线性相互作用)的处理方法,重点介绍三相波非线性相互作用。模拟海安湾有效波高、波周期场,并分析波与波之间非线性相互作用对波浪要素预报的影响,最后对SWAN模型的应用前景和研究趋势进行了展望。     

淤长型泥质潮滩双凸形剖面形成机制

以江苏中部淤长型泥质潮滩为例,建立了基于过程的潮滩动力地貌演变数学模型,研究了在沿岸潮流作用、供沙充分情况下双凸形潮滩横剖面形成机制。在向岸方向,流速自潮下带至低潮位线附近急速减小,潮间带区域流速则缓慢减小,泥沙在流速急变区域迅速堆积形成上凸点。潮下带中部在小潮期的淤积量大于大潮期冲刷量,总体淤积率较高;加之潮间带中部较弱的落潮流不足以将其上风处底沙掀动并向海输运,导致落潮后期潮下带上部含沙量小、沉积率相对较低,最终在潮下带中部形成下凸点。随着滩面淤长抬升,上、下凸点位置逐步向高、低潮位线附近移动。与前人关于双凸形剖面形成机制的定性分析成果相比,尚有不一致之处,需通过现场观测等进一步探讨。