长江口深水航道整治工程不同阶段北槽河床冲淤特征的动力机制分析

本文使用数学模型的方法,探讨不同工程阶段(1998年1月至2008年2月)北槽河床冲淤特征的动力机制。应用Delft3D模型建立了精度较高的长江口～北槽三维嵌套流场模型,为分析整治工程对北槽河床冲淤的影响,设计了4个数值试验来计算不同工程节点时北槽海域的流场分析,分别采用相同的外部驱动力(洪季)和不同工程节点的北槽地形与工程配置。通过比较不同工程节点的潮周期平均流场的平面分布、典型横断面分布和航道剖面分布及变化,发现:随着导堤、丁坝工程的建设,新建导堤和丁坝对应区段的主槽水动力显著增强,可见"双导堤+丁坝群"的束流效果明显;新建坝田,受导堤、丁坝影响水动力急剧减弱。不同工程阶段影响下,北槽海域水动力的"强弱变化"分布与同期河床"冲淤变化"格局基本吻合,因此,深水航道整治工程阶段影响下的水动力强弱变化是引发北槽河床冲淤变化的主要动力因素。     

基于径流和潮汐的长江口盐水入侵统计预测研究

根据2008年1月—2010年4月长江口主要盐度测点的最新资料,讨论枯季北支盐水倒灌过程中,北支青龙港盐度对于南支主要测站盐度变化的时间和强度响应,通过大量的数据试验,建立盐度、径流和潮差三者之间的多元回归关系,得到青龙港盐度统计预测模型,通过定量化青龙港日特征盐度的预报,可以较好地预测南支受到盐水入侵影响的时间和强度,为预防长江河口盐水入侵灾害起到一定的警示作用。该统计模型在长江口盐水入侵后报(2009年10月到2010年4月)以及预报(2011年上半年)工作中结果均良好,为陈行、宝钢水库等水源地的安全供水进行合理调度、避咸蓄淡等工作具有一定的指导意义。     

上海沿海潮汐特征响应海平面上升关系研究

通过上海邻近海域代表潮位站的历史资料统计分析,研究上海沿海潮汐特征与海平面上升的响应关系。海平面上升抬升水位,改变潮汐特征,在工程设计时必须考虑海平面逐年升高的问题。     

人机交互式台风浪业务预报系统的研制及应用

基于国内外海洋灾害业务化预警系统研究基础,进行台风浪数值预报产品释用的人机交互技术研究。利用软件工程原理开展系统需求分析、功能实现和数据库架构设计,采用地理信息系统(GIS)技术构建界面布局和人机交互界面,通过WEBGIS平台建立交互式预报制作和发布系统,实现了数值预报系统业务化自动运行、数值预报产品标准化管理、数据分析与可视化表达、人机交互偏差订正与成图发布等多种功能;以2011年5号台风"米雷"为试预报案例,验证了系统的制作和发布功能,实现了区域环台风浪预警报系统的的业务化应用。     

东海区海洋观测预报减灾信息共享技术研究及框架设计

通过研究设计东海区共享网络、海区观测预报专题地图以及观测数据及预报产品共享工作流程,旨在搭建一套集观测预报数据共享、预报制作共享及平台服务共享于一体的东海区海洋观测预报减灾信息共享平台框架。该平台主要利用数据库及中间件技术实现东海区海洋观测资料及预报产品共享,并通过设计风暴潮预报制作系统,以及计算资源整合方案,实现预报业务的工作模式及资源共享,使预报资源效能发挥最大化;最终基于Web GIS建立一套信息展示共享平台,向共享网络内的专业用户及决策部门发布专题地图、观测数据、预报产品及减灾信息。通过以上研究工作,最终将实现观测预报数据共享--预报制作共享--平台服务共享的一体化、自动化业务流程。     

WaveWatch III 和SWAN模型嵌套技术在业务化海浪预报系统中的应用及检验

根据钓鱼岛海域海监巡航执法保障预报、重点海洋安全保障目标精细化预报等海浪业务化预报工作的新需求,基于 WRF 海面风场预报模型,利用结构网格海浪模型WaveWatch 芋和非结构网格海浪模型SWAN （Simulating Waves Nearshore） 的嵌套计算,建立一套适用于东海区和上海近海的海浪数值预报系统。通过不同数值实验,证明此系统的稳定性和时效性。 利用观测数据对连续2 个月的有效波高值的预报结果进行检验,结果表明：24小时预报平均绝对误差在0.3 m以下;48 小时 预报平均绝对误差在0.5 m以下;72 小时预报平均绝对误差在0.7 m以下,且误差极值主要是由台风过程引起,但预报趋势 仍值得参考。对2次台风过程采用不同风场源数据进行对比试验,结果显示采用实况路径的后报风场,海浪预报精度明显改 善。对于近岸区域采用嵌套计算的SWAN模型预报结果比WaveWatch III 模型预报结果精度显著提高,证明建立的海浪数值 预报系统在满足“稳定性”和“时效性”的基础上,各尺度和分辨率的预报产品“准确性”也能得到保证。     

上海沿海海上搜救预测模型系统的研究和应用

利用中尺度气象模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)、无结构网格近岸海洋模式FVCOM(Finite-Volume Coastal and Ocean Model)和基于蒙特卡洛随机统计理论的海上搜救目标漂移轨迹模式Leeway,建立了长江口及邻近海域海上搜救物漂移轨迹预测模型系统。漂移轨迹预测以风和表层海流预报为基础,考虑了包括落水位置和时间、风致漂移方向、搜救目标物状态的不确定性以及风场预报误差带来的漂移路径预测误差,经统计获得搜救目标物可能漂移集合范围。对近年来发生在长江口邻近海域的海难事故后报模拟验证结果证明了Leeway模式在长江口邻近海域的适用性,同时表明所建立的搜救模型系统具有较高的精度,操作方便、时效性高,在搜救业务化预报工作中具有广阔的应用前景。     

潮汐和流影响下长江口波浪场数值计算

采用SWAN模型和REF/DIF模型进行嵌套计算的方法来获取长江口海域实际波浪场.其中设计一种根据入射波向即时生成计算网格的方法,解决REF/DIF模型对于波浪入射角的限制从而实现两种模型的嵌套.为考虑水流和潮位分布的空间差异对波浪传播变形的作用,利用二维流场模型计算长江口的水位和流场过程,在实际波浪计算中引入了水位和水流作用.计算结果与观测资料的对比表明:1)SWAN模型和REF/DIF模型的嵌套计算方法可以作为提高浅水区域波浪计算精度的一种有效途径;2)水位和水流对长江口波浪计算的影响显著,考虑了水位和水流条件后,尤其是在大潮期间,能比较显著地提高计算精度.     

长江口深水航道工程对航道附近海域波浪分布特征的影响研究

本文针对长江口深水航道工程建设前后航道内波浪特征的变化进行了分析研究,首先基于对长江口历史波浪资料分析,确定了E、NE和SE3个浪向为航道内典型代表,采用第3代波浪模型SWAN对工程建设前后的波浪进行模拟计算。研究表明,航道工程建设后航道内的有效波高和周期明显减小,但是其变化的规律基本一致。在不同天文潮影响时,航道内的有效波高和周期大不相同。E向和NE向的浪在大潮期间有效波高和周期均高于小潮时,SE向浪却相反。对于NE向的浪,航道工程对有效波高的影响大致呈现出从右向左逐渐减弱。对于E向和SE向的浪,航道工程对有效波高的影响大致呈现出从右向左先增强再减弱。航道工程对不同方向的浪在不同分段上也有所不同,在右段对NE向的消弱最强,对SE向最弱,在中段和左段对E向消弱最强,对NE向最弱。航道内流场与水位对波要素的影响也略有差别。     

基于卫星遥感的海洋工程环境监测及影响评价方法初探

为弥补常规海洋环境监测手段在大区域、长时序方面的不足,本文初步探究了用可见光水色遥感监测海水水动力现象的方法。以杭州湾跨海大桥典型工程为例,运用卫星遥感可见光方法,监测海水大面积水色变化,结合数值计算,综合分析大桥对附近海域流场变化的影响。分析结果表明,大桥中间段迎水面和背水面两侧海域的水色存在明显差异,桥墩局部区域的流场发生显著改变,在大桥东西两侧均出现了流速较小区域,大潮时期平均减小0.3 m/s,小潮时期平均减小0.1 m/s;对比大桥建成前后,南段大桥两侧水色发生显著变异,西面的流速减小区最为显著,平均减小0.26 m/s。