海洋倾倒区分小区倾倒管理方案数值研究

文章介绍了营口海域海洋倾倒区的使用现状,并以营口疏浚物海洋倾倒区为研究对象,采用数值模拟方法,分析疏浚物倾倒后,海洋倾倒区海底地形的变化程度,设计不同的分小区倾倒管理方案进行比选,确定最优倾倒管理方案,为管理部门进行海洋倾倒管理提供依据。     

基于FVCOM的长江口预选倾倒区抛泥扩散数值模拟

2019年以来,长江口海域年疏浚总量约为7 000×104 m3,现有的7座吹泥站停用后,长江口倾倒区容量仅剩约3 000×104 m3,疏浚物处置缺口约为4 000×104 m3,需及时开展海洋倾倒区选划工作。通过FVCOM （Finite Volume Community Ocean Model）数值模型对预选倾倒区进行抛泥扩散模拟,并分析其影响。根据长江口航道管理局所统计的疏浚船只,结合实际情况,选定12 000 m3舱容作为代表船只进行模拟。模拟结果显示,抛泥悬浮物主要在倾倒区周围呈螺旋状扩散,从扩散范围来看,4个预选倾倒区抛泥时,其10 mg/L增量包络线均不会显著影响到附近主航道及周边环境敏感区,其中预选倾倒区D扩散影响范围最大,C次之,A和B扩散影响范围最小。从动力角度来看,长江口深水航道北侧两个预选倾倒区（A和B）倾倒扩散时,对南侧深水航道造成回淤的概率更大,深水航道南侧水动力条件优于北侧。综合抛泥扩散影响范围和动力条件来看,预选倾倒区C位置最佳。     

疏浚物持续倾倒对辽东湾西部海域的生态环境影响评价研究

为了解锦州港航道工程疏浚物长期倾倒对辽东湾西部海域生态环境产生的影响情况,文章结合2009—2014年倾倒海域的监测资料,通过单因子标准指数法、综合污染指数法以及地质累积指数对比,对倾倒海域的水质、沉积物进行评价;通过香农-韦弗指数方程,对大型底栖生物进行评价。为对比疏浚物倾倒和一般人类活动对海域生态环境的影响程度,在倾倒活动影响范围之外另选取对照站位与其他站位同时展开监测。结果表明,除无机氮外,监测海域水质基本符合《海水水质标准》中的二类标准;沉积物符合《沉积物质量标准》中的一类标准,倾倒海域水质和沉积物未受到污染,并且倾倒活动与人类活动对海域环境产生的影响程度差别不大,但对表层沉积物和大型底栖生物角产生明显影响。     

海洋监测设备实验水槽的环境动力参数Ⅱ.模型参数

确定几何缩尺比和模拟的环境参数是开展物理模型实验的基础。为了提供海洋监测仪器设备模型测试时所需的选取环境参数及其模型值的依据,给出了"工作海况"和"极端海况"条件下各典型海域的风、浪、流等环境参数,确定了两个典型几何缩尺比对应的模型参数,并给出典型设备特别是海洋能利用装置在水槽进行模型实验时的模拟参数选取。     

三维多组分泥沙数值模型在胶州湾的应用

基于环境流体动力学模型(Environmental Fluid Dynamics Computer Code EFDC)水动力和泥沙模块,把底床泥沙分为1个黏性组分和4个非黏性组分,建立起一个多组分泥沙三维胶州湾数学模型。模型很好地反演了胶州湾三维水动力场和悬沙浓度场。结果表明,在潮流作用下,胶州湾水体中悬沙浓度较小,以黏性组分(<0.063 mm)为主。悬浮起来的黏性组分泥沙随着潮流的涨落,在湾内外作长距离往复运动。可悬浮的非黏性泥沙(0.063~0.25 mm)基本上集中在湾外水体底层,表现为局部悬移,就近落淤。胶州湾总体上冲淤变化幅度较小。内湾以冲刷为主,局部淤积;外湾基本上呈淤积状态;湾外冲淤形式较为复杂。     

长江口深水航道三维泥沙数值模型相关问题探讨

基于近年来长江口三维水沙盐数值模型及水沙运动机理的研究进展,系统梳理了在长江口实际应用中面临的若干理论和技术难题,其中包括长江口物质输运模拟计算格式的守恒性和稳定性、河口区域河床切应力的准确计算、拦门沙区域近底高浓度泥沙形成机理及数值模型模拟、长江口近底高浓度泥沙横向入槽模式等问题,通过对于上述问题的梳理和总结,表明在长江口这类巨型河口进行三维水沙盐数值模型和水沙机理研究的复杂性,并针对此类区域的模型技术研发和水沙运动理论研究,提出了有科学意义和研究价值的方向和思路。     

基于FVCOM 的渤海潮波数值模拟

基于有限体积法海洋数值模型(FVCOM),对渤海当前水深岸线状况下的潮汐潮流进行了数值计算。模式采用不规则三角形网格,较好地提高了黄河口处网格分辨率,模拟了渤海海域K1,O1,M2和S2四个主要分潮。利用渤海沿岸19个验潮站的资料对模拟结果进行了验证,K1分潮振幅绝均差2.39 cm,迟角绝均差4.36°,O1分潮振幅绝均差1.40 cm,迟角绝均差4.29°,M2分潮振幅绝均差为3.55 cm,迟角绝均差为5.69°,S2分潮振幅绝均差1.72 cm,迟角绝均差8.86°,结果显示各分潮模拟结果合理,较真实地反映了渤海海域四个分潮传播情况。     

危险化学品海上漂移扩散数值模拟研究综述

总结归纳了国内外目前常用的水动力模型的发展、特点及应用情况,并根据危化品的理化性质及其泄漏入海后的运动形式,将海上危化品分为溶解扩散型、海面漂移型、沉降型和易挥发型4种类型.在此分类的基础上,简要概述了各类型海上危化品漂移扩散数值模型的特点及应用情况,为研究海上危化品泄漏扩散预测及应急处置提供参考.     

基于Boussinesq数值模型的波浪速度垂向分布模拟研究

在Liu和Fang推导的双层Boussinesq方程基础上,将其简化为一层水波方程,并建立了基于混合4阶Adams-Bashforth-Moulton时间格式的立面二维数值模型;数值模拟了波浪在潜堤上的演化过程,并将数值计算结果与相关实验结果进行了对比,验证了该数值模型的正确性.进而在不同的入射波条件下,将沿着水深分布...     

基于波-流耦合模型的珠江口悬浮泥沙数值模拟

为研究珠江口悬浮泥沙输运动力机制,本文发展了一套三维波、流、泥沙耦合数值模型。模型结果与观测数据吻合较好,统计显示模型获得良好的评分分值。利用数值模拟研究了不同强迫（径流,波浪和风）对珠江口中悬浮泥沙的影响。模型结果表明,河口重力环流对珠江口最大浑浊带的发展起着重要作用,特别是在小潮期间。另外,径流的增加可导致泥沙向海输运。底部的悬浮泥沙浓度随着波浪底部轨迹速度和波高的增大而增加。由于西滩水深较浅,波浪对西滩悬浮泥沙的影响大于东槽。西南风引起的波浪对悬沙的影响大于东北风引起的波浪的影响,而东北风致流对悬沙的影响略大于对西南风致流的影响。在其他条件相同情况下,稳定的西南风比稳定的东北风更有利于伶仃洋悬浮泥沙浓度的增加;在稳定的西南风下,伶仃洋平均悬浮泥沙浓度约为稳定东北风下的1.1倍。     

福宁湾海域溢油扩散影响的数值模拟研究

应用非结构化网格形式的MIKE 21水动力模型及溢油模块建立福宁湾海域海工工程施工期溢油扩散的数学模型,对在静风、全年主导风及不利风等3种不同风况条件下,一个潮周期内包括涨憩、落急、落憩、涨急等4个典型潮时分别发生100 t燃料油持续泄露30 min的事故溢油工况进行溢油扩散数值模拟.分析显示,事故溢油在福宁湾海域的扩散过程主要受潮流和风的影响.计算结果给出了事故溢油发生后24 h内的影响范围及0. 05 mg/dm3油浓度(一类或二类水质标准)溢油最快到达福宁湾内主要敏感目标的时间,为海洋环境影响评价和溢油事故应急措施的制定提供了科学依据.     

基于第三代浅水波浪模型的海区泥沙骤淤数值预报及工程应用

在简要介绍现有近岸波浪数值模型的基础上,对应用了最新波浪研究成果、适用于海岸、湖泊和河口地区的第三代浅水波浪数值预报模型的研究和应用进行了详细论述。通过该模型数值计算得到黄程山局部区域不同风向的有效波高分布,将模型与海区泥沙骤淤机理相结合,进而得到整个区域平均含沙量的分布,并数值预报近岸区域骤淤量随时间的变化,研究成果可为海区大风浪情况下骤淤预报提供理论指导,本文最后讨论了泥沙骤淤计算模型未来发展的趋势。     

基于NPS模型的南海蒸发波导中尺度数值模拟研究

蒸发波导是海上大气波导中发生概率最高、对海上舰艇和岸基雷达探测系统影响最大的一种波导类型,研究意义重大。本文搭建了一种基于NPS诊断模型的新型蒸发波导数值预报模式,对我国南海海域2014年11月1~5日的5 d海上蒸发波导分别进行了数值模拟。利用数值模拟数据与岸基铁塔实测数据分别绘制蒸发波导高度随时间的变化曲线,并进行误差分析,显示模拟结果与实测结果变化规律基本一致,统计计算这5 d的蒸发波导高度平均误差为1.289 m。这表明了本模式的可行性及其存在的模拟偏差。此外,利用本预报模式对南海海域2011年整年的蒸发波导进行了数值模拟,得到了12个月的蒸发波导时空分布特征,分析总结的规律与其它文献的研究结论基本一致。     

基于ROMS模型数值研究南海温跃层的季节变化

On the basis of the regional ocean modeling system （ROMS）, the seasonal variations of the thermocline in the South China Sea （SCS） were numerically investigated. The simulated hydrodynamics are in accordance with previous studies： the circulation pattern in the SCS is cyclonic in winter and anticyclonic in summer, and such a change is mostly driven by the monsoon winds. The errors between the modeled temperature profiles and the observations obtained by cruises are quite small in the upper layers of the ocean, indicating that the ocean status is reasonably simulated. On the basis of the shapes of the vertical temperature profiles, five thermocline types （shallow thermocline, deep thermocline, hybrid thermocline, double thermocline, and multiple thermocline） are defined herein. In winter, when the northeasterly monsoon prevails, most shallow shelf seas in the northwest of the SCS are well mixed, and there is no obvious thermocline. The deep region generally has a deep thermocline, and the hybrid or double thermocline often occurs in the areas near the cold eddy in the south of the SCS. In summer, when the southwesterly monsoon prevails, the shelf sea area with a shallow thermocline greatly expands. The distribution of different thermocline types shows a relationship with ocean bathymetry： from shallow to deep waters, the thermocline types generally change from shallow or hybrid to deep thermocline, and the double or multiple thermocline usually occurs in the steep regions. The seasonal variations of the three major thermocline characteristics （the upper bound depth, thickness, and intensity） are also discussed. Since the SCS is also an area where tropical cyclones frequently occur, the response of thermocline to a typhoon process in a short time scale is also analyzed.     

奉化江中心城区段二维动床水流泥沙数值模型的求解及应用

根据感潮河段的水力特性,以奉化江中心城区段为例,建立一套完善的二维动床水流泥沙数值模型,对其建立和求解的基本思路进行了叙述,研究分析感潮河道的河势演变情况和冲淤变化,预测涉河工程建成后河段可能的演变趋势和对取排水工程、堤防安全、防汛抢险、现有和规划的防洪标准及水利工程的影响。本模型经过多次实测涨、落潮验证后,分别在奉化江解放南路桥、绕城高速公路跨奉化江大桥等5处洪水影响评估中得到了广泛应用和验证,在惊架桥洪水评估中同时采用物理模型对本模型进行验证,两者结果非常接近。本模型可以为水利部门评估涉河工程提供咨询服务。     

基于分层Boussinesq类模型的深水波数值模拟

波群演化有非常特殊的物理现象。模拟这一过程要求模型具有较好的色散性性能同时具有良好的波幅离散性能、非线性性能。采用分层Boussinesq类方程对深水波群得到非线性演化开展数值模拟研究。利用Stansberg(1993)的物理实验验证了分层Boussinesq方程波浪模型在该研究中具有很好的适用性和较高的精度。模型较好地预报了组成波的倍频、和频及差频波浪。越接近造波板,结果吻合的越好。随着长时间的演化,主频部分的组成波的波高数值结果要大于实测结果,高频部分的组成波出现明显差异。     

基于观测和模型的风致漂移系数研究

在进行海上搜救目标漂移轨迹预测时,风致漂移系数的取值将影响预测的准确性.使用2011年5月南海部级联合搜救演习期间位于莺歌海海域模拟人和救生筏的现场漂移轨迹资料,结合风场和流场的数值模拟研究,对模拟人和救生筏的风致漂移系数进行了推导及检验.结果表明,模拟人和救生筏的风致漂移系数分别取0.017和0.065较为合适,该结论可为落水人员和救生筏的漂移预测提供参考.另外,首次借助了风场和流场数值模拟结果来推导风致漂移系数,可以有效弥补观测资料的不足.     

长江口北支盐水倒灌的数值模型研究

20世纪80年代以来,国内对长江口盐水入侵进行了大量系统专门的研究,对长江口的盐水入侵规律有了一个比较基本的认识.但是,长江口特别是在南支及南北港的盐度变化规律极其复杂,主要有盐度的周日变化峰值与潮流变化关系不尽协调,落潮时盐度反而最大;盐度的纵向分布上游比下游高;盐度的半月变化峰值一般发生在小潮和寻常潮期间,而且各测点盐度峰值的发生时间不尽一致[1,2]等等.其中北支盐水向南支倒灌是引起长江口盐度变化异常复杂的主要原因[1-5].北支倒灌在长江口盐度变化中扮演了重要的角色,掌握北支倒灌是认识长江口盐水入侵规律特别是南支和南北港盐度变化规律的重要内容,同时也是长江口淡水咨源利用的一个重要方面.     

基于GUI的冷泉羽状流数值模型可视化系统研究与应用

天然气水合物具有重要能源战略地位,水合物赋存区上覆海水中常见气泡羽状流,所以,羽状流对水合物勘探识别起到间接指示作用。目前,利用声学探测技术可以对羽状流清晰成像,但羽状流地震响应机理,以及与下伏地层中水合物的相关性尚不明确。为更便于研究羽状流特性及羽状流地震响应,本文在已有羽状流模型算法程序基础上,研究开发了基于GUI...     

内孤立波的研究与数值模型

海洋内孤立波是一种特殊的内波,它能够长距离的传播而保持波形的基本不变。世界上很多海域都观测到了内孤立波的存在,我国南海也是内孤立波频发的典型海区。本文介绍了内孤立波的生成机制、南海内孤立波的研究现状并探讨了南海内波的源、最后介绍研究内孤立波所用的传播模型,认为建立水平二维的内孤立波传播模型具有重要的意义。