黄河口滨海区潮流速度铅直分布及其粗糙度参量的初步研究

在我校与美国俄勒岗大学等单位联合黄河口调查期间,作者用简易方法对该区潮流铅直分布进行了专门观测。将获得的资料与一种浅海理论公式计算值进行了比较。首次计算了该区粗糙度参量Z_0值的分布。提出了最大潮流速铅直分布与相对粗糙度参量的关系。     

江苏西洋海域潮流流速剖面参数的相位分析

正确地了解潮流流速、水深、粗糙长度,摩阻流速等随时间变化过程的相位关系,对研究浅海潮流的特性有重要的作用.在总结了潮流摩阻流速确定方法的基础上,对江苏西洋海域的实测资料进行了流速剖面参数计算和相位分析,得出结论:①浅海潮流的摩阻流速达到最大值时间要早于平均流速,并从理论上得到验证;②受海底潮流紊动切应力的影响,从表层到底层的流速沿水深随时间变化,底层的最大流速到达时间比上层及表层的要稍微提前;③在一个潮周期中,达到最大值的时间是先摩阻流速和粗糙长度,然后是流速,最后是水深.     

辽东湾顶部海区潮流与悬沙分布规律研究

本文基于大量现场实测海流和悬沙资料,以及潮流场数值模拟结果,定量地揭示出辽东湾顶部海区涨、落潮流平均流速和悬沙的分布规律.研究成果表明,本海区的海流以潮流占主导地位,其主流向呈NE-SW向往复性流动,与悬沙输沙方向大体一致.东部潮流强于西部,涨潮平均流速普遍大于落潮,随着水深变浅,平均流速由近岸向浅海递增,呈幂函数分布规律.而悬沙分布浓度高值区均位于河口近岸段,向浅海递降,其分布规律呈指数函数关系.悬沙量分布为双台子河口之西高于东部,涨潮悬沙量普遍大于落潮,底层明显大于表层,大潮(涨、落)平均流速和平均含沙量等值线分布趋势基本相一致,但两者之间呈负相关线性关系.     

芷锚湾附近海域潮流及余流分析

根据芷锚湾附近海域的实测海流资料，对测区潮流及余流作了初步分析。结果表明：该海区潮流属正规浅海半日潮流性质，并呈往复流运动形式，与潮流相比，余流流速较小，并且各站余流流向均为东向。     

黄茅海二维潮流的数值计算

将三维浅海流体动力学的流速分解模型简化为二维潮模型。在Ara-Kawa-B网格上,对黄茅海的潮位和潮流进行数值模拟。结果表明,黄茅海是一个往复流海区,与实际吻合较好。     

潮流和风浪对海底边界层剪切应力和悬浮物浓度影响的观测研究

潮流和风浪是浅海底边界层沉积物再悬浮和垂向输运的主要动力,对底剪切应力和悬浮物浓度有显著影响。本文基于2018年2月23日～3月2日在山东半岛东侧进行的一次原位座底连续观测,利用高频点式流速仪(ADV)和浊度计(RBR-TU)的观测结果定量研究了潮流和风浪对底剪切应力和悬浮物浓度的影响。结果表明:在弱风浪情况下,底剪切应力跟潮流流速的平方显著相关。但是在强风浪海况下(有效波高大于1 m),底剪切应力受控于风浪的影响。潮流通过平流输运作用和局地再悬浮作用影响悬浮物浓度分布,而波浪主要通过局地再悬浮影响悬浮物浓度。定量研究潮流和风浪对底边界层剪切应力和悬浮物浓度的影响有助于认识沉积动力过程,进而优化目前沉积物输运模型中的参数化方案,达到定量预测沉积物输运过程的目的。     

我国首创海洋水文潮流应用软件 该软件在我国大有发展前途

上海计算技术研究所研制的“海洋水文潮流应用软件”是“七五”国家重点科技攻关项目,已通过了机电部0500系列计算机软件中心主持的鉴定。该课题解决了海洋科学、海洋工程、海洋环境与规划设计等有关问题,为海洋、近海、河口地区潮流的研究提供了分析、计算的有效工具。过去流行的潮流分析算法软件存在不少局限性,其主要原因是仅固定几个分潮,限制条件较多,用户不能按实际观测资料,不能按该海区的潮汐特性来选取、调整不同组合形     

渤海中部一个月实测潮流资料分析

利用1996年6月28日至7月29日在位于渤海中部一点 (38°19′39.426″N ,119°37′01.546″E)获得的潮流调查资料 ,进行了一个月的实测潮流资料调和分析 ,计算了该站北、东分量各74个分潮的调和常数 ,进而计算各分量的潮流椭圆要素 ,给出了10个主要分潮的潮流调和常数及其椭圆要素。对实测潮流资料进行了频率统计 ,给出了流速、流向的频率分布。有助于进一步了解该海区的潮流性质并为数值模拟者研究渤海的潮流提供了验证数据。     

海洋底边界层中实测海流的垂直分布Ⅱ·潮流边界层

为了满足海洋工程设计的需要,作者从理论上研究了海底以上1－2m处潮流边界层的结构。把传统上用于稳定海流的底Ekman层理论发展成为用于潮流运动的振荡Ekman边界层,给出了潮流Ekman方程的解析解[式（32）－（35）],提出了对数边界层中潮流运动的方程组（式4－8）及其约束条件（式48）,并给出了潮流Ekman层与潮流对数边界层的匹配条件（式43）,还给出了计算浅海潮流垂直分布的解析表达式（36）－（39）。     

计算分析潮流对海缆路由稳定性的影响

通过野外勘察和室内试验分析结果,了解琼州海峡北海—临高段海缆路由区浅层海底土分布特征和路由区及其附近海区的潮流特征,利用计算的方法分析了10 a和50 a一遇的潮流对海缆路由区冲刷破坏的可能性。结果发现,在琼州海峡海缆路由区海底砂性土平均起动流速(23.2~58.9 cm/s)小于10 a一遇(75.2~93.8 cm/s)和50 a一遇(85.4~113.7 cm/s)的预测流速;海底粘性土的平均起动流速(64.8 cm/s)也小于10 a一遇(76.2 cm/s)和50 a一遇(87.4 cm/s)的预测流速。路由区海底土会因潮流冲刷作用而发生失稳破坏,影响埋设在海底土中海缆的安全。同时,结果还发现潮流对砂性海底土的影响大于对粘性海底土的影响。     

仅考虑铅直湍流的海流流速计算及予报的研究

本文在仅考虑铅直湍流的情况下,提出一种计算海流流速及予报海流流速的理论及方法。是在海流基本上是由海洋内部密度分布及海面风力和气压作用下形成的认识下,依据一定的事实,先行确定水平压强梯度力及铅直湍流动力粘滞系量,而后计算定常恒速海流及予报海流流速的。在建立海流流速予报方程解时,除了要求得流速随时间变化的解,尚需求得海水密度随时间变化的解。在海水密度随时间的变化予知的情况下,即可依据予知的风速及降水、蒸发差等随时间的变化,予报海流。曾对东中国海黑潮流系进行了定常恒速水平流速的计算。     

浅海地转流速的计算

地转流是海洋中的一种基本流动。准确地计算和预报海洋中的地转流速,对于国防军事、航海运输以及渔业生产等方面都具有极其重要的实践意义。因此,各国海洋科学工作者,历来对地转流速的计算极为重视。本世纪初, Sandst?m 及 Helland-Hansen根据Bjerknes的环流理论,于1903年首次发表了应用温、盐度资料计算地转流速的著名的“Helland- Hansen公式”,即海流的“动力计算方法”。这是海流计算上的重要贡献之一。对深海大洋来说,通过选取“动力零面”的办法。可以得到地转流的绝对流速。如果“动力零面”选取得当,应用“动力计算方法”得到的绝对流速与实测流速极为接近。但在浅海中广泛应用这种“动力计算方法",显然遇到了不少困难。其中关于浅海“动力零面”"的恰当选取以及如何处理由于海底深度不等所引起的影响,是最为重要的两个间题。为了解决这些问题,国外的海洋科学工作者,如Helland-Hansen(1934,转引自 Φомин,1964), COMOB(1937,转引自3yσoB及Mamaeb,1956;,下称3aσon方法),斯费德鲁普等(1946)和Grcen(1948)等,都对此进行了研究,并提出过各自的“浅海动力计算方法”。总起来看这些方法,都假定海底以下的泥土岩石层中(以下通称“假想水体")某一水平面(一般取通过海底最深点)为“动力零面”作为地转流速计算的起点。对于海底及海底以下的“假想水体”中的海水比容分布。却有着几种不同的设想和处理方法。大体可分为两类:第一类(如Helland- Hansen,3yσoB等)是假定海底及其“假想水体”中流速和水平压强梯度同时消失,即那里的等比容线呈水平分布,从而采用线性内插的处理方法去确定其比容分布;第二类(如Sverdrup, Groen等)则假定海底及其“假想水体”中水平压强梯度并未消失,即那里的等比容线不,呈水平分布,从而采用灵活性和随机性较大的非线性内插的处理方法去确定其比容分布。 但迄今为止,这些研究尚未能得出令人满意的结果。我国近海是广阔的大陆架浅海,并且陆架和陆坡毗连区域的海底坡度变化很大,因此研究“动力计算方法”在浅海应用中所存在的这些问题,一直是我国近海海流研究工作中一项迫切的任务。 无产阶级文化大革命前,我们曾经分别采用过“3yσoB方法”和“Groen方法”,计算了我国近海的地转流速。实践证明,这两种“浅海动力计算方法”,还存在着不少问题;特别对海底地形变化剧烈的海区,尤为突出,其计算结果和客观实际相差甚远。针对这些问题,我们初步进行了一些探讨,提出了本文所要介绍的“浅海地转流速的计算”方法。 国外现有的“浅海动力计算方法”中的一个主要问题,是把海底以下的泥土或岩石当作水体(即“假想水体”)来处理。从而引进所谓浅海动力计算中的“订正项”(通过“假想水体”对“真实水体”予以订正)。我们认为计算浅海海水质点的运动速度,不是把基点放在真实的海水中,而是人为地放在海底以下的泥土或岩石中;这种处理方法,可能有一定的主观性。由此而确定的“订正项”也就缺乏足够的客观依据。本文将摈弃国外在“浅海动力计算方法”中迄今所采用的所谓“假想水体”,直接通过真实海水中海水密度水平梯度的差分近似计算:;在不引进任何人为的“订正项”的情况下,去确定浅海地转流速。实例计算结果表明,应用本文所提出的通过密度水平梯度去计算浅海地转流速的计算方法,比国外现有的“浅海动力计算方法”有较高的精度。     

辽东湾西部海域潮流特征

根据2009年9月在辽东湾获取的3个站位的25h连续定点海流观测资料进行准调和分析,计算了3个站位6个主要分潮O_1、K_1、M_2、S_2、M_4、MS_4的北、东分量潮流调和常数,并给出了各测站在各层的潮流椭圆要素。计算结果表明:该海区潮流属于正规半日潮流性质,主要呈NE—SW向往复式运动,最大可能流速介于70~120cm/s之间,流速总体上由表至底逐渐减小。对于O_1、K_1、M_2、S_2这4个主要分潮流,北分量基本上大于东分量,底层普遍较表层先转流,最大流速发生时间亦是底层较表层提前,浅水分潮在总海流中占的份额都很小。     

东海夏季跃层深度计算方法的比较

基于31°N和PN断面高分辨率的温度、盐度和密度(CTD)资料,分别选取1992,1998和2001年东海夏季长江径流量偏小、偏大和正常的3个年份,运用4种跃层计算方法计算了2个断面的温跃层和密度跃层上界的深度。计算结果与实际跃层上界深度比较发现,在3种不同条件下,采用垂向梯度法计算的东海夏季跃层上界深度,无论在浅海海区还是深海海区均较为理想。长江径流量偏小和正常的年份,在东海的浅海海区(水深<200m)运用S-T法计算的跃层上界深度与垂向梯度法的结果比较一致,都与实际跃层深度符合较好。在具有高分辨率资料的情况下,垂向梯度法是4种方法中计算东海夏季跃层上界深度的最佳方法。在缺乏高分辨率资料且长江径流量不大时,夏季东海浅海海区也可以运用S-T法计算温跃层和密度跃层上界深度。     

琼州海峡西南部秋季海流特征分析

为深入了解琼州海峡西南部海域的潮流特征,采用准调和分析方法对2022年秋季琼州海峡西南部实测海流资料进行分析,得到潮流性质、潮流特征和余流特征,并计算潮流最大可能流速。结果表明：琼州海峡西南部潮流以规则全日潮流为主,近岸则为不规则全日潮流,潮流运动形式为往复流;涨潮流以西向流为主,落潮流以东向流为主;潮流最大可能流速为0.85～2.58 m/s,方向为W-E、SW-NE;余流流速在0.01～0.23 m/s之间,余流流向以西向为主。本研究丰富了调查海区水文资料,为该海域开发利用和通航安全等提供基础数据。     

莫桑比克海峡及其邻近海区正压潮流数值模拟与能量收支分析*

莫桑比克海峡及其邻近海区是全球海洋潮流和潮能耗散最强的海区之一。文章利用高分辨率通用环流模式对该海区的正压潮流进行模拟, 并对该海区潮能通量和潮能耗散特征进行分析。结果表明, 莫桑比克海峡及其邻近海区的潮波主要是半日分潮占主导地位, 全日分潮可忽略不计, M₂分潮形成1个左旋潮波系统和1个右旋潮波系统, S₂分潮形成1个左旋潮波系统。莫桑比克海峡和马达加斯加岛南部等绝大数区域的M₂和S₂半日潮流是逆时针旋转, 在马达加斯加岛顶部等局部区域是顺时针旋转, 而且在海峡通道等复杂地形处潮流流速量级较大。潮能通量矢量主要来自东边界, 大部分潮能通量沿马达加斯岛北部传入莫桑比克海峡区域, 其中经过马达加斯加岛北部和进入莫桑比克海峡的M₂ (S₂)分潮的潮能通量分别为156.86GW (40.53GW)和148.07GW (36.05GW), S₂分潮潮能通量的量级大约为M₂分潮的1/5~1/4。底摩擦耗散主要发生莫桑比克海峡和马达加斯加岛南北部, 其中莫桑比克海峡M₂ (S₂)分潮的底摩擦耗散为1.762GW (0.460GW), 占其底部总耗散的43.74% (39.72%)。     

近岸典型养殖海区的潮流垂直结构特征

2006年7月在我国北方典型养殖海域桑沟湾进行现场观测,探讨养殖生物和养殖设施影响下潮流垂直结构的特征.结果显示:①夏季的桑沟湾,大量养殖生物和养殖设施的存在造成了潮流垂直结构中出现了潮流上边界层这一独特现象;②建立1个双阻力模型来描述这个现象,得到湾口北侧海带养殖区的潮流上边界层平均阻力系数-CDS=5.4×10-2和底边界层平均阻力系数-CDB=1.5×10-2;湾中部贝藻兼养区的-CDS=4.9×10-2,-CDB=1.9×10-3,并与同在黄海的自然海区青岛外海做比较;③在半日潮占优的桑沟湾海区,养殖阻力和底应力均具有1/4潮周期特征.在养殖阻力大于底应力的情况下,该海区出现了表层海水先涨/落潮的现象,这与浅海潮流底层海水先涨/落潮的一般规律截然不同.     

浅海潮流(分量)铅直分布的一种类型

本文根据湍流半经验理论,结合求得的一种脉冲应力的分布规律,解算出潮流(分量)铅直分布的表达式。按照该式可由表面层的最大流速计算海面下各个层次的最大流速。     

辽东湾北部浅海区海洋工程地质特征

通过对浅地层剖面仪、侧扫声纳和海底取样等实测资料的详细分析,揭示了辽东湾北部浅海区的自然地质状况和复杂的海洋工程地质特征。该海区海底地形地貌较为复杂,存在海底冲刷深槽、埋藏古河道、浅层气、潮流沙脊与潮沟、埋藏古陡坡、软弱土层及可能的砂土液化层等潜在灾害地质因素,对海上构筑物存在直接或潜在的危险性,应引起高度重视。     

北部湾潮波的数值模拟试验

北部湾是南海的一个主要海湾,湾内潮汐和潮流都以全日潮为主,是世界上典型的全日潮海区。为了摸清北部湾潮波的变化规律,我们于1983年对北部湾进行了初步的数值计算试验。但应当指出的是,我们在该项计算试验中,忽略了惯性(加速度)项的影响,并且将底摩擦也进行了线性化。实际上,北部湾平均水深约45m,其中大部分海区的水深为25m,而湾内日分潮的振幅大者可达1m。这也就是说,潮波运动方程中的惯性(加速度)项与局部加速度项一般只差一个量级,而在湾顶部分浅水海区,两者