海岸河口三维潮流数学模型

本文采用有限元法建立了适用于海岸河口浅水地区的三维潮流数学模型，垂向采用绝对分层坐标系统，将整个水柱分成若干层，在每层内通过垂向积分平均，将三维问题简化为多个平面二维问题。在求解有限元方程中，引入集中质量矩阵技术，在时间上采用两步ＬａｘＷｅｎｄｒｏｆｆ格式，使有限元方程直接以显式解出，不需联立求解，节省了大量的计算时间和计算内存，通过模拟表面切应力作用在矩形水地上而引起的水流，计算结果与分析解比较一致，并将本模型应用到香港维多利亚水道中，计算结果与实测值亦符合较好，证明本模型是一个实用而有效的三维潮流数学模型。     

海岸工程中实用三维流场数学模型研究

本文以完整的具有自由表面的三维非线性Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程组为基础方程，经垂向σ坐标变换后得到模型方程。采用有限差分法进行数值求解；垂向上等间距分层，使用隐式中心差分格式；水平方向上给出两套网格－正方网格和不规则三角形网格离散形式。     

河口潮流垂向二维有限元数学模型

σ坐标变换在河口潮流数学模型中得到了广泛的应用。本文探讨了它在差分离散范畴内的适用性，并认为：在变换后的规则网格上，控制方程增添了若干个非线性项，使得模型更加复杂、计算工作量增加、增大了误差的可能性，为了建立简单、快捷和有效的河口潮流垂向二维数学模型。本文应用变网格有限元方法（不引入σ坐标变换。采用任意四边形等参单元）离散横向积分的Navier-Stokes方程。     

海岸河口二维潮流可视化数学模型

经过多年的不同断的研究,逐步改进和完善了在海岸河口非常适用的,基于不规则三角形网格显式差分法的二维潮流数学模型,研制了潮流场可视化成品实用软件,将二者结合起来即构成了二维潮流可视化数学模,可视化数学模型不仅使数学模型可视化,直观化,而且加快了数学模型的调试速度,方便 了各种工程方案的比选,从而使用数学模型解决实际工程问题的效率大为提高。     

海岸河口潮流数值模拟的研究与进展

对海岸河口地区潮流场的数值模拟方法进行了较为系统的归纳总结和评述,对潮流数值模拟的发展趋势进行了分析.     

三维潮流和潮流输沙问题的一种混合数值模拟及其应用

应用一种平面迎风有限元与垂向隐式有限差分相结合的数值计算方法建立了三维潮流和潮流输沙数学模型,并分别与相应的理论公式进行了对比验证.将建立的模型对广西廉州湾水域进行了计算,与实测资料的对比分析表明模型的计算结果符合实际.     

分步分层拟三维水流数学模型及其在廉州湾潮流计算中的应用

以Navier-Stokes方程为基础,经代数坐标变换导出模式方程,然后在该坐标系下将三维流场进行垂直分层,并在每一层内积分模式方程。在数值模拟求解方面,采用分步、特征差分近似与Galerkin集中质量有限元相结合的方法进行求解。在实际应用方面,对广西廉州湾潮流进行了三维模拟计算。     

北部湾三维潮流数值模拟

模型以经Sigma坐标变换后具有自由表面的三维非线性Navier-Stokes方程为基本方程,以分裂算子法剖分动量方程,用全隐差分格式求解连续方程得到自由表面,最后计算完整的速度场.此外,采用紊流封闭模型求解垂直方向紊动粘滞系数,准确获得了摩擦影响层的潮流结构.应用本模型计算了北部湾的潮波运动,重现了K₁、M₂分潮潮波系统并揭示了潮流的空间结构特征.     

渤海三维潮流数值模拟

本模型以具有自由面的三维非线性Navier-Stokes方程为基本方程,经σ坐标变换得到模式方程。基于过程分裂法,将三维流动中的快过程与慢过程劈开,并对每部分选用适合其物理特性和数值行为的计算格式,然后耦联求解。 应用本模型详细计算了渤海的三维潮运动。其中,潮波系统模拟获得理想的结果;采用十层模式计算了M_2潮流,以较高的分辨率揭示了潮流的空间结构特征。最后本文给出了三维潮流预报的应用实例。     

大连附近海域潮汐潮流的三维数值模拟

在POM的基础上，建立了一个。坐标系下的三维斜压预报模式，采用细网格，考虑海底摩擦系数的影响，以实测资料为基础，对大连附近海域的潮汐潮流进行了数值模拟。从单点潮位验证、单点潮流验证、流场的变化规律等多方面的模拟情况看，预报结果具有很高的精度，可以为海洋测量和航海等工作提供三维实时的动态变化规律。     

Reseach on three-dimensional tide current mathematical model of coast and its application

Ｒｅｓｅａｃｈ　ｏｎ　ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｔｉｄｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｍａｔｈｅｍｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｃｏａｓｔ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎTXＲｅｓｅａｃｈｏｎｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｉｄｅｃｕｒｒｅｎ...     

二维赤潮生态数学模型及其在渤海的应用

采用ADI的有限差分方法对不可压缩流体二维浅水环流方程离散和求解,建立水动力数学模型,用迎风格式离散赤潮生物动力学方程,通过水动力学和生物动力学相结合的方法,建立了二维赤潮生态数学模型。将所建立的二维赤潮生态数学模型应用于渤海,针对渤海海域2004年6月11～16日发生的棕囊藻赤潮进行了数值计算。对EOS/MODIS卫星拍摄的2004年6月份的渤海海区卫星遥感图像进行了处理,提取出海水中的赤潮信息,并计算出赤潮面积,使其与模型计算出的赤潮面积进行对比验证,结果基本吻合,表明该模型能够较好地模拟赤潮的生消过程,为渤海地区的赤潮预报提供了科学依据。     

考虑潮流影响的航道乘潮水位计算方法研究与应用

乘潮水位是沿海航道设计的重要参数之一,然而现有乘潮水位的计算方法只考虑了潮汐这一因素,往往忽视潮流因素。随着船舶大型化和航道建设条件复杂化,潮流也成为部分航道乘潮水位计算必须考虑的要素之一。在分析潮位、流速相关关系的基础上,基于乘潮水位计算的典型潮曲线法,提出了考虑"潮流窗口"后乘潮水位的计算方法,以舟山岛礁海域的鱼山10万吨级进港航道为例进行了实例分析,进一步说明了本方法的实用可行。     

A method to calculate design tide levels on the basis of numerical model of tidal current and its application

In order to determine the design tide levels in the areas without measured tide level data, especially in the areas where it is difficult to measure tidal levels, a calculation method based on a numerical model of tidal current is proposed. The essentials of the method are described, and its application is illustrated with an example. The results of the application show that the design tide levels calculated by the method are close to those determined by long-time measured tide level data, and its calculation precision is high, so it is feasible to use the method to determine the design tide levels in the areas.     

A combined numerical model of three-dimensional tidal motion and sediment transport in tidal current and its application

INTRODUCTIONTheregularpatternsofmovementanddistributionofcurrentandsedimentinwaterbodyinestuaryandatcoastareconcernedbythepublicatalltime,butonlyafewresearchesonthenumericalsimulationofthethree-dimensionalnonlinearmovementoftideandwave,inwhichLeendertse's(Leendertseetal.,1973)finitedifferencemethod(FDM)istheleadingone,havebeendoneuptonow.TheLeendertseFDMisnotverygoodinitsapplication.Themainreasonisthatinthemodethesquaregridsinaplanecomputationaldomainareadopted.Thisgridsystemcannotfitt…     

基于ARMA模型的潮位拟合及内插研究

在水深测量过程中,采集的潮位数据往往存在断缺现象,给水深测量内业工作者造成干扰。针对潮位数据断缺问题,对断缺数据简单预处理后,利用ARMA模型对潮位数据序列变化规律进行分析,拟合潮位时间序列数据变化趋势,然后将拟合的值内插到数据断缺处,以建立完整的潮位改正文件,最后对拟合模型进行精度评价分析。实验结果表明,拟合模型精度良好,可以快速获取符合要求的插值,提高工作效率。     

A three-dimensional water quality model and its application to Jiaozhou Bay, China

A three-dimensional coupled physical and water quality model was developed and applied to the Jiaozhou Bay to study water quality involving nutrients, biochemical oxygen demand, dissolved oxygen, and phytoplankton that are closely related to eutrophication process. The physical model is a modified ECOM-si version with inclusion of flooding/draining processes over the intertidal zone. The water quality model is based on WASP5 which quantifies processes governing internal nutrients cycling, dissolved oxygen balance and phytoplankton growth. The model was used to simulate the spatial distribution and the temporal variation of water quality in the Jiaozhou Bay for the period of May 2005 to May 2006. In addition, the effect of reduction of riverine nutrients load was simulated and evaluated. The simulated results show that under the influence of nutrients discharged from river, the concentrations of nutrients and phytoplankton were higher in the northwest and northeast of the bay, and decreased from the inner bay to the outer. Affected by strong tidal mixing, the concentrations of all state variables were vertically homogeneous except in the deeper regions where a small gradient was found. Obvious seasonal variation of phytoplankton biomass was found, which exhibited two peaks in March and July, respectively. The variation of riverine waste loads had remarkable impact on nutrients concentration in coastal areas, but slightly altered the distribution in the center of the bay.     

带周期项的海平面变化灰色分析模型及广西海平面变化分析

提出了一种带周期项的海平面变化灰色分析模型.该模型保持了GM(1,1)模型能较好反应海平面变化趋势的优点,不仅能求出海平面变化速率,还能方便求出海平面变化的加速度,同时,该模型能较好的模拟海平面变化中的周期现象,从而克服了GM(1,1)不能预报周期性显著的月平均海面的缺点,并提高了预报精度.模型用于广西沿岸海平面变化分析,结果表明北海、涸洲、白龙尾3站的相对海平面上升速率分别为1.67、2.51、0.89mm/a;石头埠相对海平面呈下降趋势,下降速率为0.5～1.0mm/a;广西沿岸绝对海平面上升速率为2.0mm/a.和线性趋势项与周期项叠加的海平面分析模型相比,两者模拟精度相当.