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。     

半日潮流作用下悬移质泥沙的运动特征及其影响因素研究

本文通过建立一维水深平均悬沙模型，对典型潮流控制的水道内悬沙运动特征进行研究。模型以泥沙再悬浮、沉降和平流为主要物理过程，动力因素包含M₂、S₂分潮及余流，采用湄洲湾2007年8月潮位、潮流、悬沙、底质同步观测资料进行分析和验证。通过三角傅里叶分析，将悬沙的时间序列分解为12个主要的谐波分量，其中主要分量包括:M₂分潮作用下产生的具有M₂倍潮角速度的1/4日分潮项，M₂与S₂分潮共同作用下且角速度为两分潮角速度之和的1/4日分潮项，及水平悬沙梯度、余流与M₂分潮共同作用下具有M₂分潮角速度的半日潮项。悬沙在时间上的平均值受到余流、悬沙水平梯度、M₂分潮流及悬沙起动条件等因素控制。余流导致了悬沙序列中相邻周期之间的不对称性。反映泥沙特性的参量对悬沙的曲线特征具有重要影响，泥沙沉降速度影响悬沙的相位，并影响其振幅；再悬浮有关的参量仅影响各谐波分量的振幅，但不影响相位。     

近70年胶州湾水动力变化的数值模拟研究

采用无结构三角形网格海洋模式FVCOM,基于胶州湾不同年代的岸线和水深地形条件,建立胶州湾及其邻近海域各年代的三维潮汐潮流数值模型,从数值模拟角度分析和比较胶州湾不同年代纳潮量、潮汐潮流、水交换率等水动力参数的变化。结果表明:随着胶州湾水域总面积不断缩小,纳潮量在逐渐减小,2008年全湾的纳潮量相对于1935年减少了31.5%,约合3.9×108 m3;海湾流场结构变化很小,流速呈减小趋势;胶州湾欧拉余流"团团转"的多涡结构基本保持不变,最大值都发生在团岛附近;海湾的水交换能力趋弱,对整个胶州湾水体的半交换时间进行海湾平均,不同年代5套岸线下海湾的水体半交换时间分别是37.0 d,36.7 d,39.2 d,39.7 d和40.8 d。     

象山港潮滩坡度对潮动力影响的数值研究

象山港属于狭长型半封闭港湾，湾内分布有大面积潮滩。多年以来象山港内实施了大量海岸工程及养殖工程，湾内潮滩坡度发生了显著变化。基于非结构网格和有限体积数值模式（FVCOM）建立象山港三维潮动力模型，研究湾内不同区域潮滩坡度变化对象山港潮动力过程的影响机理。结果表明：潮滩坡度下降将增大湾内纳潮量，进而增大M2分潮振幅和迟角，反之则反。铁港潮滩坡度的减小（增大），将改变底部耗散项，进而增大（减小）M4分潮振幅。由于M2和M4分潮的振幅在湾顶较大，所以湾顶（铁港）潮滩坡度对象山港潮动力过程的影响明显大于侧岸（西沪港）。西沪港潮滩坡度对象山港潮动力过程的影响是局部的。铁港、西沪港潮滩坡度对湾内潮汐不对称、余流及潮能影响显著。铁港潮滩坡度的改变均会减弱湾内落潮占优程度。西沪港区域潮滩坡度的减小将减弱湾内落潮占优趋势，反之则反。铁港和西沪港潮滩坡度的减小，将增大余流大小及潮能密度，进而潮能耗散增大，反之则反。研究结果对河口海岸潮滩区域的工程建设及生态修复有重要参考价值。     

胶州湾水交换及湾口潮余流特征的数值研究

利用基于普林斯顿海洋模式建立的胶州湾及临近海域潮汐潮流数值模型,结合胶州湾口走航式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)测流资料,研究了胶州湾口的潮(余)流特征,并在潮流模型的基础上耦合建立了水质模块,模拟了胶州湾的水交换过程。考虑M2,S2,K1,O1,M4和MS4六个主要分潮,胶州湾口潮流场的模拟与ADCP观测数据吻合较好。外湾口水道上的潮流非常强,大潮期间观测到201 cm/s的峰值流速。团岛岬角的两侧分别存在一个流向相反的余流涡旋,两涡旋在团岛附近辐合,形成了57 cm/s的离岸强余流。整个胶州湾平均水体存留时间为71 d,平均半交换时间为25 d。胶州湾水体交换能力在空间分布上有很大差异:湾口海域最强,向湾顶逐渐减弱。湾内存在两个弱交换区,分别位于湾的西-西南部和东北端,水体存留时间多超过80 d,湾西局部水域最长达120 d,而半交换时间也大多超过40 d。潮流场的结构、强度,以及与湾口距离的远近是造成湾内水交换能力空间差异的主要原因。     

东山湾潮流动力特征研究

东山湾是福建重要的天然良港．根据2008年8月的3个潮次11个测站实测潮流资料结合历史调查资料分析东山湾的潮流性质、运动形式、涨落潮流特性、余流等特征．结果表明，东山湾主要属于往复式的规则半日潮流，潮流作用较强，其口门处和湾内水道上的实测最大流速一般大于100cm／s．持续时间较长的风对东山湾的余流较大的影响，大潮期间湾内存在明显的反时针的水平余环流系统．     

大亚湾海域夏、冬季的潮汐特征及余水位与风的相关性初步探讨

大亚湾及其邻近海域冬、夏季各14个临时水位观测点1个月的实测潮位资料显示:各站的水位曲线均呈现明显的"双峰"现象,且湾顶比湾口更为明显。本文采用了调和分析方法,给出M_2、S_2、K_1、O_1四个主要分潮及M_4、M_6、2MS_6三个浅水分潮的振幅和迟角同潮图,分析大亚湾的主要潮汐特征,探讨了浅水分潮对双峰结构的贡献,并采用交叉谱分析对余水位与风的相关性进行了讨论。结果表明:(1)大亚湾海域各主要分潮振幅均由湾口向湾顶递增;高潮发生时间由湾口向湾顶推迟;涨潮历时均大于落潮历时;平均潮差在湾顶达到最大;(2)大亚湾内属于不正规半日潮,而考洲洋及其湾外海域则属于不正规全日潮;(3)大亚湾内浅水效应明显,从湾口至湾顶,六分之一日分潮的振幅呈5—7倍的增长,主导了大亚湾潮波系统的形变;(4)分潮重构结果显示,四分之一日和六分之一日浅水分潮(尤其是2MS_6分潮)的异常增长,是导致大亚湾潮汐双峰现象的主要原因;(5)冬季大亚湾内各点的余水位与风速呈现正相关,相关系数均在0.53以上;(6)周期为0.45—0.53 d的沿岸风对各站余水位的影响最大。     

罗源湾潮流数值计算

研究罗源湾潮汐、潮流及潮波的传播,对罗源湾的开发及海岸工程建设具有一定的实际意义。为系统地了解罗源湾的潮汐、潮流状况,采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立罗源湾海域二维变边界潮流数值模型,通过计算得到同潮时线与等振幅线、潮流椭圆、潮致欧拉余流分布及不同时刻潮流场分布。该海湾海流具往复流性质,潮汐、潮流均属正规半日潮,最大流速发生在可门水道。     

FVCOM 在龙口海域潮汐潮流模拟中的应用研究

利用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM(finite-volume coastal ocean model)模式,建立了高分辨率的龙口海域三维潮汐潮流数值模型,模式结果与实测结果吻合良好。根据计算水位和流速得到了精细的龙口海域M2,S2,K1,O1分潮的同潮图、潮汐潮流类型分布图和潮流椭圆分布图等。结果显示,龙口海域潮汐类型主要为不规则半日潮;屺姆岛以北海域多为往复流而龙口湾内同时存在旋转方向不同的旋转流;最大可能流速分布与岸线和等深线几乎平行,最大值出现在桑岛南侧的狭窄水道;该海域的潮汐余流极大值出现在屺姆岛的西侧,余流流速可达25 cm/s。该结论对于了解龙口海域的动力过程具有重要意义。     

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。     

湄洲湾的潮流和余流特征

湄洲湾是福建省中部沿海的港湾，湾内三面为大陆所环抱，湾口朝向东南进入台湾海峡。该湾呈西北向深入内陆约１８ｎｍｉｌｅ，湾口有湄洲岛作为屏障和标志，使整个湾口分成文甲口门（北口宽约０．６５ｎｍｉｌｅ）和剑屿－鹅尾山口门（南口，宽约５．６１ｎｍｉｌｅ）两个口门，距湾口约５ｎｍｉｌｅ的盘屿、大竹等岛屿及距湾口约１２ｎｍｉｌｅ的屿、横屿等岛屿为湾内两道屏障，再往内为内沃。屿和横屿间水面宽约０．５１ｎｍｉｌｅ，水深约２０ｍ，它和北端肖厝－秀屿及南端峰尾－西亭深槽相连接，是该湾的主航道（图１）。该湾航道宽阔水…     

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。     

丁字湾水文环境特征

本文依据丁字湾水文观测资料阐述了该湾温、盐度分布及变化特征，并对潮汐、潮流和余流进行了分析研究．结果表明：1．丁字湾温、盐度分布的月际差异明显．水温8月最高，盐度9月最低；水温日变化主要受太阳辐射的影响，盐度日变化则明显由潮汐所控制．2．该湾潮汐类型属正规半日潮，但潮汐日不等现象明显．3．该湾属于正规半日潮流区域，潮流运动以往复流为主。4．8月湾口中部余流从湾外流向湾内，湾口两端余流流向与中部相反；余流流速湾口中部大于两端。     

用最小二乘法分析胶州湾海流特征

在胶州湾湾口、西侧、中心、东侧、北侧湾顶五个区域布设测站,利用2018年冬季至2020年秋季潮位、海流等监测数据,基于最小二乘法进行调和分析计算,并结合垂线平均流速流向、可能最大流速、水质点可能最大运移距离等计算模型,研究分析了胶州湾海流特征。结果表明,各区域潮流类型系数均小于0.5,M₂分潮椭圆率绝对值均不超过0.1,接近于0,故胶州湾潮流性质为正规半日潮流,潮流运动形式以往复型为主。湾口区域余流、可能最大流速、水质点可能最大运移位移均最大。不同季节余流流速和流向的差异没有明显的规律性,除湾区西侧测站外,其余位置不同季节余流流向整体上有固定朝向：湾口处东偏北、中心站西偏北、东侧站南偏东、北侧湾顶站东偏北。靠近岸边的湾口、东侧和北侧湾顶站余流流向与邻近海岸垂直。在垂直方向上,各测站可能最大流速和水质点可能最大运移距离由表层至底层整体上呈减小趋势,流向基本一致。     

胶州湾潮汐潮流高分辨率数值模拟研究

基于采用无结构网格和有限体积方法的FVCOM陆架模式,考虑8个主要的天文分潮,建立胶州湾三维高分辨率数值模型来重现和研究其潮汐潮流变化状况。与实测资料对比验证表明,模拟结果与实测值吻合较好。在此基础上,根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的同潮图和潮汐、潮流、余流分布特征。研究结果揭示,最大可能潮流和最大余流都发生在团岛附近,流速分别可达2.14和0.43 m/s;除了湾口附近前人报道过的4个余流系统外,还在中部首次揭示了2个相对较弱的余流系统;潮流能通量在内外湾口呈"左进右出"的结构;胶州湾的平均纳潮量为8.31亿m3;染色试验表明,胶州湾30 d的水交换率为36.8%。     

基于FVCOM 的辽东湾水动力特性数值模拟

辽东湾属于半封闭性海湾, 水动力过程具有一定的代表性。本文基于无结构化三角形网格的有限体积海岸海洋模型FVCOM（Finite-Volume Coastal Ocean Model）, 构建了辽东湾及其邻近海域的三维水动力数值模型, 并利用实测数据对6 个潮位验潮站、4 个潮流验潮站的大小潮时刻的潮位、流速、流向进行了对比验证, 该模型能够准确地模拟辽东湾的潮汐、潮流等水动力场情况, 可进一步为研究辽东湾温盐、泥沙、水质、污染物扩散等提供研究基础。     

东海大堤对湛江湾水动力环境影响的研究

在湛江附近海域建立了三维动边界水动力模型，通过验证，结果与观测数据符合良好，并在此模型基础上分别模拟计算了湛江东海岛填海大堤现状以及1958年大堤修建之前湛江海域的水动力场，通过两种情况下的流场、潮位、纳潮量以及水交换率的比较，分析了东海岛大堤的存在对湛江湾水动力环境的影响。     

基于FVCOM的廉州湾及周边海域三维潮汐潮流数值模拟(英文)

基于采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模式,建立廉州湾三维潮流数值模型来重现廉州湾及周边海域的潮位和潮流变化状况。根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的廉州湾及周边海域K1、O1和M2分潮的同潮图,并计算了由此三个分潮引起的潮汐不对称的变化情况。K1和O1分潮在廉州湾外主要以驻波的形式存在,进入廉州湾后转化为前进波;M2分潮在廉州湾外主要以前进波的形式存在,进入廉州湾后前进波特征更为明显。K1和O1分潮流在廉州湾外以旋转流为主,在廉州湾内以往复流为主;M2分潮流在整个研究海域以往复流为主。由潮余流场的分布特点可以看出自南向北由外海进入廉州湾的潮余流,在冠头岭处分为两支,一支逆时针转向西,另一支被冠头岭阻挡在其南侧形成顺时针封闭环流。在廉州湾内部同时存在两个环流系统,湾顶的气旋式环流和口门处的反气旋式环流。     

基于FVCOM的廉州湾及周边海域三维潮汐潮流数值模拟

基于采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模式,建立廉州湾三维潮流数值模型来重现廉州湾及周边海域的潮位和潮流变化状况。根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的廉州湾及周边海域K₁、O₁和M₂分潮的同潮图,并计算了由此3个分潮引起的潮汐不对称的变化情况。K₁和O₁分潮在廉州湾外主要以驻波的形式存在,进入廉州湾后转化为前进波;M₂分潮在廉州湾外主要以前进波的形式存在,进入廉州湾后前进波特征更为明显。K₁和O₁分潮流在廉州湾外以旋转流为主,在廉州湾内以往复流为主;M₂分潮流在整个研究海域以往复流为主。由潮余流场的分布特点可以看出自南向北由外海进入廉州湾的潮余流,在冠头岭处分为两支,一支逆时针转向西,另一支被冠头岭阻挡在其南侧形成顺时针封闭环流。在廉州湾内部同时存在2个环流系统,湾顶的气旋式环流和口门处的反气旋式环流。     

基于FVCOM的獐子岛附近海域三维潮汐潮流数值模拟

基于采用不规则三角网格的海洋模型FVCOM(An Unstructured Grid, Finite Volume Coastal Ocean Model), 对獐子岛附近海域的潮汐、潮流进行了精细化数值模拟研究, 模拟的潮汐、潮流与实测值符合良好, 表明建立的该海域精细化潮汐潮流数值模型合理可靠。依据计算结果绘制了M2、S2、K1和O1分潮的同潮图和潮流椭圆图, 并对该海域潮汐潮流特征进行了系统分析。结果表明, 獐子岛附近海域的潮汐主要以规则半日潮为主, 水平潮流多为旋转流, 旋转方向大部分为逆时针; 近岸海区和水道之间多为往复流, 在大鹿岛以南海域也存在一往复流的区域。在123.75°E以东存在一顺时针旋转的区域。由潮余流场的特点可看出, 獐子岛等各岛屿周围均形成气旋式的绕岛流, 流速一般位于8—12cm/s之间, 离岸线较远的外海区域余流较小, 只有1—2cm/s。本文所得结论, 有助于增加对整个獐子岛海域潮汐潮流特性的全面认识。