缓坡地形拍岸浪数值模拟研究

采用基于完全非线性Boussinesq方程建立的精细化海浪数值模型——Funwave-TVD模式及水槽实验数据进行拍岸浪数值模拟研究,并对不同入射情况拍岸浪进行数值模拟得出:拍岸浪缓坡传播过程中,均符合波高先增大直至破碎后迅速减小这一现象;在典型坡度1.91°(1∶30)情况下,进行了大量数值模拟,当仅入射波高增大时,破碎波高增大,破碎位置向深水区移动;当仅入射周期增大时,除上述特征外,当周期增大到一定程度时,这种趋势显著减弱;同时,当入射周期和波高较大时,非线性效应增强,模拟结果出现不稳定。下一步将利用实验与数值模拟相结合的优势,对前人拍岸浪预报方法和理论进行深入分析研究,为实现拍岸浪精细化预报提供优化解决方案。     

茂名拍岸浪统计分析

通过2007—2008年西南季风期间茂名海浪等环境要素观测资料,对该地区的拍岸浪进行了统计分析,结果表明拍岸浪高的分布基本服从瑞利分布,低频长波偏差大;拍岸浪波高与水深之比集中在0.5—1.16之间,其平均值为0.783,波浪破碎判数γ与理论值非常接近。通过各要素与拍岸浪浪高的相关性分析,发现近岸浪的波高、周期以及百米塔的风速与拍岸浪浪高成较好的正相关。     

岛礁地形上拍岸浪的数值模拟研究

近年来,越来越多的海岸工程与军事活动在岛礁上展开。研究岛礁地形上拍岸浪的传播特征具有重要的指导作用和现实意义。在对波浪破碎的研究中,数值模拟方法以其经济可行、操作性强的优势而得到了广泛的应用。本文采用基于完全非线性Boussinesq方程的数值模型FUNWAVE-TVD模式,对岛礁地形上拍岸浪的传播过程进行模拟,并将模拟结果与实验室数据进行对比。在此基础上,通过修改岛礁前坡坡度,分析了不同坡度下波浪的传播变化特征。结果表明,FUNWAVE-TVD模式能够较为准确地模拟岛礁地形上拍岸浪的非线性作用以及破碎现象。波浪破碎位置随岛礁前坡坡度的减小而前移。     

岛礁地形上斜坡堤前破碎波流场数值模拟研究

基于SPH方法建立波浪数值水槽,对岛礁地形上的波浪传播变形进行了数值模拟,分析了岛礁地形上波浪破碎过程的波高和水质点波动流速分布,并采用波浪水槽物理模型试验数据进行对比验证。结果表明,该模型可以较准确地模拟岛礁地形上波浪破碎引起的波高和波动流场沿程变化。在此基础上模拟了礁坪上建设斜坡堤后的波动流场,分析了斜坡堤对礁坪上流场形态、沿程波高、波动流速垂向分布及近底流速的影响。结果表明：在建设斜坡堤后,礁坪上波浪破碎更加猛烈,波浪破碎点前移;沿程波高与波动流速受反射波影响明显,沿程波高变化呈现为先增大、再减小、再增大,最后在防波堤堤脚处减小,近底流速变化趋势则与之相反;在堤前半倍波长范围内反向近底流速峰值较非岛礁地形上规范公式计算值增幅较大。     

基于激波捕捉类Boussinesq模型对岛礁地形上波浪传播的数值模拟

为了探究激波捕捉类Boussinesq模型在模拟岛礁地形上规则波和不规则波传播的可行性,采用基于完全非线性Boussinesq方程并具有激波捕捉能力的数值模型Funwave-TVD对规则波和不规则波在岛礁地形上的传播进行了数值模拟,通过与试验数据对比,分析模型中空间步长的影响,验证模型在模拟波高、平均水位分布以及波谱空间演变的能力,结果表明:采用合适的空间步长,模型能较好地模拟规则波和不规则波在岛礁地形上的传播和演化过程。对于规则波,较小的空间步长可改善破碎点处波高峰值的预测,并能更好地预测波浪破碎后波高的空间分布,相比结合经验破碎的Boussinesq模型,Funwave-TVD能更好地模拟规则波在岛礁地形上的破碎,以及破碎以后行进涌波的再生成过程;对于不规则波,Funwave-TVD总体而言能较好地模拟涌浪有效波高、次重力波的生成及空间演化和平均水位,但会低估礁坪上次重力波波高,较粗的空间步长也会低估礁坪上涌浪有效波高。     

水下地形在雷达图像上的可视模型及数值模拟

本文提出了一个在三维空间上潮汐流与海面共同作用区的水下地形在合成孔径雷达图像上的“可视”化原理，得出水下地形成像的综合表面模式，探求在雷达分辨单元内中等尺度的表面波成倾斜对雷达后向散射的贡献。     

斜坡上波浪破碎与越浪非静压数值模拟

为合理确定防浪建筑物的越浪量,基于含非静水压力梯度项的非线性浅水方程建立了近岸波浪越浪数值模型。通过采用域内造波、消波并结合波前静压假定的破碎模型,模拟了规则波和不规则波在斜坡上的波浪传播变形,并在此基础上进行了越浪量数值计算。数值计算结果与物理模型实验结果表明,非静压模型可合理地描述波浪破碎点位置、破碎后的波高、增减水以及斜坡上的堤后越浪量。数值模型具有较高的计算精度和计算效率,可为实际工程防浪建筑物越浪以及堤顶高程的设计提供一种新的数值研究手段。     

高分辨率浪-潮-流耦合数值预报系统的业务化运行与检验分析

依据我国独立发展的浪致混合理论,基于MASNUM第三代海浪数值模式和三维POM海流数值模式,研制开发了高分辨率浪-潮-流耦合数值预报系统并进行了(准)业务化运行与预报产品精度检验.该浪-潮-流耦合数值预报系统能够提供全球、西北太平洋和中国近海三个海域不同分辨率的海浪、海流以及温度、盐度等数值预报产品.基于卫星遥感数据、...     

径流和风对涌潮影响的数值模拟

由于实际江道中地形和江道轮廓等复杂性,难以分析涌潮演变规律。以钱塘江河口为基础,建立了概化河口的水动力数学模型,将复杂问题简单化,通过数学模型计算分析了径流和风况对潮差、涨潮历时、涌潮高度和涌潮传播速度的影响。结果表明,不同河段存在涌潮高度最大值的相应临界流量,越往下游,临界径流量越大;涌潮高度随风向变化规律是"逆风"<"无风"<"顺风";顺风条件下,风速越大,涌潮高度越大。     

孤立波在岸礁地形上传播与爬坡数值模拟研究

为准确模拟孤立波在岸礁地形上的传播和爬坡,采用基于完全非线性Boussinesq方程开发的Funwave-TVD模型,探究模型的可行性,并利用验证后的模型进一步研究岸礁各地形因素对孤立波爬高的影响。研究结果表明:模型能准确模拟孤立波在岸礁陡变地形上的传播及变形,摩擦系数对礁前陡坡及礁坪上的波浪传播模拟影响不大,但对爬坡预测的敏感性较强;模型空间步长可适当增大,提高计算效率;随着礁坪宽度的增大以及礁后斜坡的变缓,孤立波爬坡高度下降明显,而礁前陡坡坡度变化对孤立波爬坡高度影响不大。     

Remote sensing composite information's trend surface analysis of Nansha Islands coral islets and reefs'top

INTRODUCTIONIntheseaareaofNanshaIslands,therearemanyshoalpatchandrapids.Themajorareaisclassifiedas"dangerouszone".Thereforeitisverydifficulttomakeanormalinvestigationonit.Consideringtheremotesensinginformationfeaturesreflectedbythecontrolfunctionoflocalgeographicstructureandthegrowthofcoralisletsandreefs,wefindthatthemostimportantfeatureofthegeographicsystemofNanshaIslandsisthatitsdistributionisregional.Thetrendsurfaceanalysissystembasedontheremotesensingcompositeinformationistoemulatet…     

南沙群岛遥感复合信息的珊瑚礁顶趋势面分析

基于南沙海域区域地质构造的控制与珊瑚岛礁发育及其所表观的遥感信息特征,借助数学模型和电子计算机,以遥感复合信息所建立的趋势面分析系统,模拟了南沙珊瑚岛礁顶部地理数据的空间分布及其区域性变化趋势,从而对南沙珊瑚岛礁的空间分布特征作出科学的解释与区域比较.     

南沙暖水形成的动力和热动力过程的初步数值研究

利用一个简化的上混合层垂直积分模式,对南海南部“南沙暖水”形成的动力和热动力过程进行数值研究。结果表明：(1)在春季,南沙暖水的形成主要来自海面净热通量的贡献,而通过热平流、苏禄海或巽它陆架以南的暖水进入的贡献甚小;(2)在冬季,南沙群岛海区流场强度增大,热平流项的贡献大于或等于海面净热通量的贡献,海温的降低幅度也较其他深海区的要大。但由于该海区在此前的季节中初始温度场较高,因而使得该海区的海温仍保持较高的水平;(3)南沙暖水的形成和维持高温的机制是随着季节的变化而变化的。     

南沙群岛新构造分区及其稳定性初步分析

本文讨论了南沙群岛及其邻近海区的活动断裂与断块构造,并对各个构造单元的区域稳定性进行了初步的分析。     

南沙群岛珊瑚砂物理力学性质研究

珊瑚砂是发育于热带海洋环境中特殊的岩土介质类型,主要由珊瑚碎屑和其它海洋生物碎屑组成,碳酸钙含量高达96％。特殊的发育环境、物质组成和结构导致了珊瑚砂具有独特的物理力学性质。本文对采白南沙群岛珊瑚岛礁的珊瑚砂样品进行了。系列室内土力学试验,根据试验结果讨论了珊瑚砂的比重、孔隙比、压缩性、破碎性、剪切特性等,指出了珊瑚砂具有不同于石英砂的比重和孔隙比等物理特性,力学性质的特殊性表现在三个方面：内摩擦角大,高压缩性和易破碎。作者认为颗粒破碎是影响珊瑚砂变形和强度特性的主要因素。全面深入地研究珊瑚砂的基本物理力学性质,可为珊瑚岛礁工程建设提供科学合理的设计参数,避免工程事故的发生。     

The research on the remote sensing''s information tree model of the Nansha coral islets and reef''s spatial structure

Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇ＇ｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒｅｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅＮａｎｓｈａｃｏｒａｌｉｓｌｅｔｓａｎｄｒｅｅｆ＇ｓｓｐａｔｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ￥ＬｉｕＢａｏｙｉｎ；ＷａｎｇＹａｎｆｅｎｇａｎｄＨａ...     

南沙群岛海域溶解氧垂直分布最大值的季节特征

根据“八五”、“九五”国家科技专项南沙群岛海域综合科学考察的现场调查资料,对南沙群岛海域溶解氧垂直分布最大值现象的分布特征、季节变化规律作了较为全面的分析和研究,同时比较了东海、黄海海域春、夏季溶解氧垂直分布出现的最大值现象及其特征.研究结果表明南沙群岛海域溶解氧垂直分布的最大值现象与我国东海、黄海海域的溶解氧垂直分布最大值现象无论在地理分布、深度、强度、季节性变化还是存在条件的特征化方面,均有着较大的差别.反映影响南沙群岛海域溶解氧垂直分布最大值形成的原因,均与东海、黄海海域溶解氧垂直分布最大值形成的原因有所不同     

南沙群岛海区上层毛颚类的种类组成和丰度分布

根据南沙群岛海区1997年11月(秋季)、1999年4月(春季)和7月(夏季)3个航次的调查资料,对上层水域毛颚类的种类组成和丰度分布进行了分析。共鉴定毛颚类18种。秋、春、夏3个季节毛颚类平均丰度分别为(6.86±3.08)、(9.95±3.50)和(7.11±3.34)个/m3。肥胖软箭虫(Flaccisag-ittaenflata)、龙翼箭虫(Pterosagitta draco)和太平洋齿箭虫(Serratosagitta pacifica)是3个航次调查共有的优势种,肥胖软箭虫占绝对优势。调查海区毛颚类按其生态特征可分为暖水广布种、大洋性暖水种和暖水近岸种三个类群,前两者对毛颚类丰度分布起决定性作用。毛颚类丰度分布受东亚季风驱动的南海环流影响显著,在秋季东北季风期,毛颚类分布趋势为西高东低,高值区位于西南部,与海洋锋对应;在夏季西南季风期,毛颚类主要分布在西北部,与该区域存在的海洋锋和上升流密切相关。作为最主要的食物来源,桡足类丰度是影响南沙群岛海区毛颚类丰度变化的重要因素。     

南沙群岛海区上层毛颚类的种类组成和丰度分布

根据南沙群岛海区1997年11月(秋季)、1999年4月(春季)和7月(夏季)3个航次的调查资料,对上层水域毛颚类的种类组成和丰度分布进行了分析。共鉴定毛颚类18种。秋、春、夏3个季节毛颚类平均丰度分别为(6.86±3.08)、(9.95±3.50)和(7.11±3.34)个/m³。肥胖软箭虫(Flaccisagitta enflata)、龙翼箭虫(Pterosagitta draco)和太平洋齿箭虫(Serratosagitta pacifica)是3个航次调查共有的优势种,肥胖软箭虫占绝对优势。调查海区毛颚类按其生态特征可分为暖水广布种、大洋性暖水种和暖水近岸种三个类群,前两者对毛颚类丰度分布起决定性作用。毛颚类丰度分布受东亚季风驱动的南海环流影响显著,在秋季东北季风期,毛颚类分布趋势为西高东低,高值区位于西南部,与海洋锋对应;在夏季西南季风期,毛颚类主要分布在西北部,与该区域存在的海洋锋和上升流密切相关。作为最主要的食物来源,桡足类丰度是影响南沙群岛海区毛颚类丰度变化的重要因素。     

南沙群岛海域理化参数垂向分布特征及跃层生态系的提法

自1985～1999年中国科学院南沙综合科学考察队在南沙群岛进行了12个航次的综合科学考察.根据调查的结果,通过分析南沙群岛海域理化参数垂向分布特征,得出次表层海水理化参数具有极值现象、跃变现象和波动现象的特点,讨论了这些独特特征反映的独特生境,提出了南沙群岛海域垂直方向上存在跃层生态系的观点.