孤立波爬坡的二维数值模拟

波浪在滩地上以及遇海岸工程后传播发生变形、爬坡等现象,对其进行数值模拟具有广阔的工程应用背景.应用基于Boltzmann方程的KFVS(kinetic flux vector splitting)格式求解二维浅水方程,同时采用干底Riemann解模拟动边界问题.模型模拟了孤立波在滩地上传播变形、爬坡的过程,以及孤立波在滩地上遇圆柱后绕射、变形和爬坡的过程.计算结果与实验结果非常吻合,表明模型具有较大的推广应用价值.     

山溪性可冲性强潮河口曹娥江高水位初步研究

应用多年的实测资料，分析了曹娥江河口高水位成因，结果表明，曹娥江河口洪水位具有山溪性和可冲性的特点，人类活动对高水位有较大影响。应用统计分析法和成因分析法抢求1％设计高水位、讨论了成因分析法上、下边界条件的选取，其选取原则对其他潮汐河口确定设计高水位具有借鉴意义。     

1959—2019年杭州湾南岸滩涂演变规律及机制

掌握滩涂演变规律是保护和开发滩涂资源的重要依据,杭州湾水沙条件复杂,人类活动强度大,滩涂演变机制复杂。基于杭州湾近60 a（1959—2019年）水文地形监测资料,结合促淤围涂进程,分析了杭州湾南岸滩涂在水沙变化和人类活动影响下的演变规律及其机制。结果表明:近60 a来,杭州湾南岸滩涂普遍淤高,1959—2003年淤积速率约6.70 cm/a,2003—2019年淤积速率加快,约12.59 cm/a;大规模围涂和潮差增大是滩坡坡度增大的主要原因;庵东浅滩平面形态的周期性演变与径流的丰枯周期有关,呈现“丰水走弯,枯水趋直”现象;长江来沙减少尚未对杭州湾南岸滩涂淤涨产生明显影响;围涂工程是杭州湾南岸滩涂近期淤涨速率加快、潮滩宽度减小的主要原因。     

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。     

杭州湾潮汐特征时空变化及原因分析

杭州湾是世界著名的强潮河口湾,一直是研究的热点。基于杭州湾口内外实测潮汐资料,对杭州湾潮汐特征及时空变化进行了系统分析,包括高潮位、低潮位、平均潮位、潮差、涨潮历时以及天文潮变化,同时分析了20世纪80年代以来潮汐特征变化的原因。结果表明:最近50年来,杭州湾年平均高潮位和海平面抬高,潮差增大;澉浦年平均低潮位抬高,涨潮历时缩短,浅海分潮增大;钱塘江河口治江缩窄是造成杭州湾潮汐变化的主要因素;浙江和邻近海域的涉海工程可能是造成浙江沿海海平面上升的主要原因之一。     

推进波作用下海底管线周围局部冲刷试验研究

考虑行波作用下的海底管线的局部冲刷问题。采用波浪水槽模型试验的方法,研究波浪荷载引起的管线周围局部冲刷机理和冲刷形态,探讨行波作用下管线周围局部冲刷的演化规律,包括冲刷起动、水土界面沙波的形成以及平衡冲刷深度与KC数(keulegan-carpenter number)和相对埋置深度的关系。     

三角形网格在潮汐河流水质计算中的应用

应用不规则三角形网格，结合有限元法和有限差分法的优点，对易引起不稳定的对流项采用迎流技术，建立了非恒定水深平均的水流数学模型和水质数学模型。另外，还在潮汐河流不规则三角形网格的生成和图形可视性方面作了初步尝试。     

钱塘江河口段盐水入侵的时空变化及预测模型

杭州城市供水85%取自钱塘江河口段,取水水质在枯水大潮期都不同程度地受到盐水入侵的威胁,分析钱塘江河口盐水入侵时空变化及研制二维数值预测模型对保障城市供水安全十分必要。根据钱塘江河口段实测水文氯度资料,分析了强潮作用下盐水入侵的时空变化特征;据此构建考虑斜压作用的二维水流、盐度输移的耦合数学模型,计算格式采用守恒性较好的有限体积法;在模型验证的基础上,数值分析了径流和潮汐对钱塘江河口段盐水入侵的影响,结果表明河口段的盐水入侵明显地受径流和潮汐的影响,据此可通过增大上游新安江水库的下泄流量抑制盐水入侵上溯以减小取水口氯度及超标时间,确保用水安全。     

FVCOM模型关键参数的处理及其在涌潮模拟中的应用

通过改进海床阻力系数和设置合适的垂向紊动背景系数,应用FVCOM模型成功再现了钱塘江河口强涌潮的演进过程。海床阻力系数采用Manning公式形式,取值随水深、地形在0.000 2~0.002 9之间变化;垂向紊动背景系数取1×10^-4 m²/s。模拟结果较好地复演了涌潮到达时刻、涌潮高度及涌潮抬升过程、涌潮水平流速以及其沿垂向分布规律,表明阻力系数及垂向紊动背景系数等关键参数的改进和处理是合理的,可应用于涌潮三维潮流运动特征模拟。     

不同湍流模式下钱塘江涌潮水流三维模拟

钱塘江涌潮具有动力作用强和流速变化快等特点。涌潮水流紊动复杂,流速的垂向分布和紊动强度息息相关。通过涌潮水流实测资料的分析可以发现,涌潮作用下流速垂向分布在底部和上层存在差异。为研究涌潮作用下流速垂向分布的特征,应用基于非结构网格下有限体积法模型FVCOM对钱塘江涌潮河段水流运动进行三维数值模拟。考虑到涌潮紊动作用复杂且对流速的垂向分布起着重要影响,采用不同的湍流模式对涌潮传播过程中水流的运动特征开展研究。通过与涌潮河段实测资料的验证,复演涌潮到达前后水流运动特征,给出涌潮水流湍动能的变化过程。研究成果有助于深入认识涌潮水流紊动特征和流速的分布规律,为涌潮作用下物质输运的研究提供基础。