台州湾浅海滩涂大规模围垦下水动力变化分析

基于开源软件TELEMAC-2D建立了台州湾近海潮汐潮流数值模型,对台州湾浅海滩涂大规模围垦前(1984年)和围垦后(2013年)的潮汐潮流进行了模拟计算。从主要分潮潮波分布、潮流场、高低潮位和椒江河口纳潮量4个方面探讨了台州湾浅海滩涂围垦对周边水动力特征的影响。结果表明:滩涂围垦工程对水动力特征的影响局限于围垦区附近水域。围垦后,海域M2分潮波振幅减小,且潮波向岸传播的速度减慢;围垦区附近海域涨落急流速大幅度降低,涨潮流向北偏转,落潮流向南偏转;海域大潮高潮位呈现一定程度的降低,大潮低潮位基本不变;椒江河口纳潮量有较大程度的减少。     

唐岛湾水动力环境影响预测模拟

唐岛湾位于青岛经济技术开发区行政商务中心与薛家岛旅游度假区之间,属原生构造湾,湾内外的水体交换量反映了其环境自净能力,对制定环境整治规划、改善湾内水环境质量具有重要意义。文章进行了潮流场的数值模拟、湾内外水体交换数值模拟以及纳潮量的计算,并通过2008年唐岛湾实测海流资料进行了检验,计算结果与实测结果吻合良好,较好地反映出该海域M2分潮潮流场时空分布的基本特征。     

汇泉湾水动力环境观测和数值模拟研究

汇泉湾是青岛市最主要的海水浴场,湾区浴场的沙滩沙质退化及细沙流失现象一直备受关注。本研究旨在研究上述现象的成因,为汇泉湾生态环境保护和可持续发展提供科技支持。我们于2015年1月和9月在汇泉湾进行了水文、泥沙和悬浮物的综合观测,并基于FVCOM建立了汇泉湾高分辨率的水动力模式,模拟了汇泉湾及其临近海域的水动力环境。结果显示:汇泉湾常年存在一顺时针(即反气旋)环流,它有利于携带泥沙从湾的西侧进入而从东侧流出;环流中心区流速弱,泥沙不容易被带走,沉积物粒径较小。汇泉湾海域沙滩沙质粗化且流失的原因主要为:波致流引起的沿岸输沙将湾口西侧岩石剥蚀的较粗的细砂和粉砂搬运至浴场沙滩,而较细的泥沙容易地从东侧流出湾区。     

港口工程建设对莱州湾水动力环境影响的数值研究

应用ＭＩＫＥ２１建立莱州湾平面二维潮流模型,对港口工程建设前后莱州湾内潮流场进行数值模拟,研究不同工程岸线下莱州湾水动力特征。通过莱州湾的连续实测海流数据与模拟结果进行比较,可以看出两者趋势基本符合,说明该模型能较精确地反映该海域工程前后的潮流场分布情况。计算结果表明：潍坊港双堤建设后,堤身两侧潮流流速有所减小,堤头附近潮流流速明显增大,广利港规划方案实施后,位于新形成“湾”内的潮流流速均存在不同程度的减弱,而“湾”口潮流流速均增大;港口工程建设对潮流场的影响主要集中在工程邻近海域,由于潍坊港和广利港的布局占据了莱州浅滩至老黄河口南侧海域的近１／４,因此港口工程的实施对潮流场的影响还是明显存在的。     

浙江台州湾潮滩不同粒级悬沙的动力沉积

本文根据潮滩悬沙粒度，含沙量和水动力资料以及细颗粒泥沙动水絮凝试验资料，分析了潮滩不同粒级悬沙的动力沉积特性。文章认为，粒径大于３２μｍ的粗颗粒以单颗粒重力沉积为特征，大部分在涨急前落淤；粒径在４－３２μｍ的中细粉砂，在适宜的动力条件下（流速小于２８ｃｍ／ｓ大于１８ｃｍ／ｓ）发生动水絮凝沉积，其它时间发生单颗粒沉积；粒径小于４．０μｍ的粘性细颗粒在流速小于２１ｃｍ／ｓ时发生动力絮凝沉积，流速大于２     

三亚湾海岸动力演变的数值模拟研究

近年来,海岸侵蚀呈现不断加剧的趋势,给沿海地区经济社会的发展造成了极大危害。关于三亚湾海岸侵蚀过程及其动力学研究多停留在定性或半定量阶段。从海岸动力地貌学角度出发,基于沉积物迁移理论,利用数值模拟方法,定量研究了三亚湾海岸在波浪和潮流作用下的动力演变过程。计算结果重现了海水波浪的传播形态及动态特征:涨潮时,波高极值相对较大,水位随之升高,波动现象明显,波动形态复杂;落潮时,波高极值相对减小,水位也随之降低,海面相对较平静,波形态在离岸区域较单一,仅在近岸区域相对多样化。同时,数值模拟结果也很好地显示了三亚湾岸线附近的沉积或侵蚀过程特征:三亚湾西段海洋动力条件较强,沉积或侵蚀现象明显,沉积/侵蚀能力由三亚湾西段逐渐向东段减小。此外,以海洋动力学机制为基础,定量模拟了三亚湾海岸侵蚀与演变物理过程,为该地区海岸开发利用、海岸环境保护提供科学依据。     

龙口湾水动力特征及其对人工岛群建设的响应

基于龙口湾及附近海域的水文实测资料,利用Mike21数学模型模拟了人工岛建设前后的潮流、波浪、纳潮量及水交换率等水动力特征,探讨了人工岛群建设对龙口湾水动力环境的影响。结果表明,人工岛建设显著改变了龙口湾潮流场特征及水体运动路径,湾内受到人工岛的阻挡,流速普遍减小,局部区域潮流运动形式由往复流变为旋转流,流向变化较大,余流形成多个涡旋;湾外由于堤头挑流作用导致局部区域流速增大且余流流速增大,潮流运动形式未发生明显改变。受人工岛的掩蔽作用,人工岛及附近区域的波浪有效波高普遍减小。龙口湾潮位出现北部最大潮差变小、南部最大潮差增大的格局,壅水作用导致人工岛内部水道潮差变化明显。人工岛建设直接占据了龙口湾海域面积,导致其纳潮量明显减小,水交换率呈现南部和北部增大、人工岛北侧以及内部水道减小的特征,人工岛造成的水动力环境的改变是影响水交换率变化的主要原因。人工岛群建设导致龙口湾内的潮流、波浪、纳潮量以及水交换等水动力特征减弱,是引起龙口湾水动力条件变化的根本因素。     

青岛浮山湾数值化海区建立的研究——浮山湾潮流模型的数值计算

应用二维潮流数学模型(在近岸海域采用不规则三角形网格有限差分方法)对青岛浮山湾的潮流场进行了数值模拟计算,并预测了工程建成后海区流场的变化。数值模拟结果表明,帆船比赛基地港池及附近水域计算区域内验证点的模拟流速与原型观测值一致,较好地再现了浮山湾的流场变化情况,为2008年北京奥运青岛帆船赛场的规划和建设提供了科学依据。     

港口工程影响下莱州湾西南侧海域水动力演化特征

河流输沙、水深地形演变、大型海洋工程的建设均会对海洋水动力产生明显影响。本文基于MIKE21数值模型,对不同时期水深岸线条件下莱州湾西南侧海域的水动力演变特征及潍坊港建设对水动力的影响进行研究。结果表明,1984~2007年,黄河现行河口东南侧高流速区位置向SE向移动,莱州湾湾口及西南侧海域流速增大,增大幅度在10 cm/s左右。潍坊港10 km引堤工程的建设导致引堤端头处流速增大10~20 cm/s,引堤两侧流速减小15~20 cm/s,流向偏转量在10°~40°;潍坊港扩建工程的建设导致防波堤端头处流速增大5~20 cm/s,两侧海域流速减小5~20 cm/s,流向偏转5°~20°。黄河口沙嘴的形成对其南侧海域形成有效掩护,而潍坊港工程的建设对其两侧海域起到一定的掩护作用,导致该海域有效波高显著减小,水动力强度减弱。     

厦门湾潮流场的数值模拟

本文依据二维长波方程，用ＡＤＩ方法建立差分方程，计算了厦门湾附近海域的半日潮和全日潮，并考虑了计算域西部九龙江的径流对该海域流场的影响，得到瑟实际观测符合良好的结果；从而根据数值模拟实测结果，对厦门湾的潮汐和潮流等进行了讨论。     

未来大规模海岸工程对渤海湾潮动力环境影响的模拟研究

利用FVCOM海洋数值模型,建立渤海湾,尤其针对天津近海的水动力和水交换模型,经潮汐和潮流实测资料验证,模拟结果可信。通过模拟,研究了海岸工程对渤海湾内潮动力环境和水交换能力的影响,模拟显示,未来海岸工程建设后,天津近海最大局部海域流速变化可达0.25 m/s,纳潮量减少3.2×10~8m~3。水体半交换周期延长10天,建议在未来的海岸工程建设时,事先考虑其对水动力环境和水体交换能力的影响,避免造成不可逆转的后果。     

围填海对伶仃洋水流动力的短期影响模拟研究

利用已经过验证的高分辨率三维海洋动力模型FVCOM,根据1984—2014年内伶仃洋的围填海变化情况,结合情景模拟案例,研究分析围填海对伶仃洋水流动力的影响,探究截流式和顺流式围填海对伶仃洋不同季节的水平余流场、垂向环流结构以及潮汐变化过程的影响。研究结果表明,围填海对伶仃洋的余流流向没有明显影响,但对余流速有较大的影响。在水平方向上,截流式围填海使得周边海域的余流速明显增大,增幅在0.02～0.25 m/s不等,其中口门区域受到的影响最大;相较于底层流场,表层流场受围填海的影响相对更大,围填海以南的较远海域在表层出现一条强度逐渐减弱的流速减小带,减幅在0.02～0.15 m/s不等,且影响范围与流场的分布密切相关,在夏季向南延伸,在冬季向西南延伸。顺流式围填海的影响则主要分布在伶仃洋两侧沿岸,并且不同季节的影响特点有一定区别,在夏季使得内伶仃洋东岸海域流速增大,但在冬季使其流速减小,变化幅度均在0.02 m/s以上。在垂直方向上,围填海使口门区域余流的纵向流速梯度增加,并且改变了伶仃洋余流的垂向分布情况,总体表现为远离围填海的海域表、底层余流的流速减小,中上层余流的流速增大;与此同时,围填海大幅度改变了周边海域的横向流速,并且在伶仃水道、矾石水道等区域产生了新的横向环流。围填海使得河口至围填海的余水位明显上升,使得伶仃洋海域的余水位下降,余水位梯度的增大是围填海周边余流速增大的主要原因。另外,围填海影响了伶仃洋的潮汐变化过程。在大潮期间,围填海改变了伶仃洋海域涨落潮时的潮流流速,使得周边海域落急流速增加,较远海域落急流速减小,而涨急流速都减小;同时,围填海使得海域涨落潮时的潮位受到一定影响。围填海最终使得伶仃洋的潮汐相位提前了20～35 min。     

杭州湾南岸浅滩的漫滩潮流数值模拟

在杭州湾浅滩上采用底座式ADCP测得单点的漫滩潮流流速、流向及同步水位的变化过程,并在此基础上建立平面二维潮流数值模型,分析整个潮滩上的漫滩潮流过程及其特征。在模型漫滩边界上采用向上取水位值的处理方法,使得模型计算稳定,并获得了稳定逼真的漫滩潮流模拟结果。模拟结果表明:漫滩潮流模拟过程与实测资料基本一致。因此在漫滩潮流模拟中向上取水位值的边界处理方法是可行的。研究成果为漫滩潮流的数值模拟提供了一种较实用的漫滩边界处理方法。     

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。     

Quasi-3D Numerical Simulation of Tidal Hydrodynamic Field

Based on the 2D horizontal plane numerical model,a quasi-3D numerical model is establishedfor coastal regions of shallow water.The characteristics of this model are that the velocity profiles can be ob-tained at the same time when the equations of the value of difference between the horizontal current velocityand its depth-averaged velocity in the vertical direction are solved and the results obtained are consistent withthe results of the 2D model.The circulating flow in the rectangular area induced by wind is simulated and ap-plied to the tidal flow field of the radial sandbanks in the South Yellow Sea.The computational results fromthis quasi-3D model are in good agreement with analytical results and observed data.The solution of the finitedifference equations has been found to be stable,and the model is simple,effective and practical.     

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。     

辽东湾顶太-葵管道路由区潮流场三维数值模拟

辽河油田太-葵管道路由区位于辽东湾顶潮汐水道区,研究利用普林斯顿大学的河口、陆架和海洋模式(ECOM),考虑M2、S2、K1、O1四个主要分潮的影响,对辽东湾顶三维潮流场进行数值模拟,并着重对太-葵管道路由区进行动力分析。潮位和潮流的验证表明,该文建立的模型可以较好地用于辽东湾顶流场的预报模拟,为将来工程建设对海洋生态环境影响、保证海上工程的安全等研究奠定基础。     

2-D Current Field Numerical Simulation Integrating Yangtze Estuary with Hangzhou Bay

—In this paper,integrating the Yangtze Estuary with the Hangzhou Bay,a 2-D velocity fieldmodel is established.In the model,fine self-adaptive grids are employed to adapt to the complicated coast-al shape.The hydrodynamic equations satisfied by two contravariant components of velocity vector andsurface elevation in non-orthogonal curvilinear coordinates are used.In each momentum equation thecoefficients before the two partial derivatives of surface elevation with respect to variables of alternative di-rection coordinates have different orders of magnitude,i.e.,the derivative with the larger coefficient mayplay a more important role than that with the smaller one.With this advantage,the ADI scheme can beeasily employed.The hydrodynamic factors include tidal current,river runoff and wind-induced current.In terms of tidal current,seven main constituents in the area are considered in the open boundaries.Theverifications of surface elevation process and current velocity process in the spring tide and in the n     

北部湾潮汐潮流的数值模拟

基于正交曲线坐标的ECOMSED三维水动力模式,对北部湾的潮汐潮流进行数值模拟。选用不同的海底摩擦系数、海底粗糙度系数以及水平湍流摩擦系数进行数值试验。试验结果表明,当海底摩擦系数取2×10-3～3×10-3,海底粗糙度系数取1×10-3～2×10-3m,而水平湍流摩擦系数取1×102～5×103m2/s时,模拟所得潮汐、潮流结果与实测数据吻合较好;并由此对北部湾的潮汐、潮流和潮余流等特征进行了分析。还给出了垂直湍流黏滞系数呈抛物型的分布特征。对该海域的水动力状况有了进一步的了解,为该海域的环境保护规划提供了科学依据。