基于全球海洋模型GOCTM的海啸传播过程数值模拟——以2004印尼大海啸为例

文中利用在有限体积近海模型FVCOM基础上拓展开发的全球海洋模型GOCTM(Global Ocean Circulation and Tide Model)进行了海啸波传播过程模拟,GOCTM采用全球无结构三角形网格,避免了开边界条件引入带来的误差,利用德国AWI研究所提供的海啸源作为初始水位场,模拟了2004年12月26日苏门答腊-安达曼Mw 9.2地震引发的海啸传播过程。通过模拟结果与印度沿岸潮位站数据以及海啸发生过程观测到的卫星高度计数据进行了对比,发现模拟结果与观测值相近,相关系数最高达0.82,相关性较好。模拟的海啸波到达苏门答腊岛北部的时间与日本的TUNAMI 模型和德国AWI研究所的TsunAWI模型的模拟结果相符,时间相差不到30 min,证明GOCTM全球模型可以较好地对海啸传播过程进行模拟,结果令人满意,希望本工作可以为我国海啸预报和预警提供参考。     

Numerical Simulation of Tidal Current in a Bay

—Based on the multilevel model,numerical calculations of tidal current affected by the M_2 tidein the Tokyo Bay have been carried out.The results of calculation are compared with the data observed inthe Tokyo Bay and the result calculated by an approximate formula as the Tokyo Bay is regarded as a rec-tangular bay,and good agreement is found.It is proved that the mathematical model and the calculationmethod are correct and useable.     

基于EFDC模型的胶州湾三维潮流数值模拟

基于环境流体动力学模型(EFDC),采用变边界处理技术,建立了胶州湾三维变边界潮流模型.模型平面采用笛卡尔直角坐标,垂向采用σ坐标变换,利用干湿网格方法模拟胶州湾潮流漫滩过程.研究海域水平流速从表层到底层逐渐衰减,最大流速出现在胶州湾湾口,值为0.98 m·s-1.垂向流速则表现出底层大、表层小的特点,最大流速为30×10-4 m·s-1.模型计算结果与实测资料吻合良好,为潮流数值模拟研究提供了1种新的模型工具.     

三门湾海域污染物扩散数值研究

本文基于Delft3D建立了二维水动力数值模型和污染物输运扩散模型,分析了三门湾海域的三种主要污染物即化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)的输运扩散规律。水动力计算结果与实测结果基本吻合,能够较好重构三门湾海域的水动力环境特征。根据物质输运特征,将三门湾划分为7个动力单元,即健跳-浦坝、海游-蛇蟠南、青山、沥洋、乐井洋-石浦、混合区域、口门区域。Lagrange运动轨迹表明,各动力单元的物质输运基本控制在本单元范围内;污染物整体浓度分布符合湾顶较高、养殖区附近较高、混合区与口门区附近较低的特征;各污染因子中,相同水域的TN浓度最大,COD浓度稍小,而TP浓度则小于前两者约一个量级;落潮时,浓度等值线移向湾口,各单元区块污染物分布范围较涨潮时扩大,其中沥洋单元、青山单元和乐井洋单元的变化最显著;各污染因子中COD的变化最为明显,TN次之,TP的变化最小。     

浙江省三门湾北部潮滩互花米草遥感研究

浙江省三门湾地区潮滩互花米草扩散迅速,已成为潮滩主要植被类型,挤占滩涂生态空间,降低海湾纳潮量,引起滩涂淤长和水交换能力下降,互花米草入侵和扩散问题引起当地生态环境和海洋管理部门高度关注。本文利用Landsat和Sentinel-2系列卫星遥感数据,结合无人机摄影测量,对三门湾北部潮滩近20年来互花米草分布和变化进行分析,结果表明,近20年间三门湾北部潮滩互花米草快速扩张,面积由2000年的21.8 km²增加到2017年高峰值为38.6 km²,年扩展面积近1 km²,主要分布在宁海县的一市港、双盘涂、三山涂和象山县的蟹钳港等湾顶潮滩区。2017年后,部分互花米草生长的上部潮滩被改造为海水养殖池,总体上互花米草面积有所下降,到2020年4月份统计的互花米草面积为34.9 km²,但潮滩下部米草扩增趋势仍然持续。扩增主要为沿潮沟两侧及先斑块后连续的特征。高程、人类活动引起的水动力环境改变是互花米草面积变化的主要因素。     

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。     

基于FVCOM的温州近海潮汐潮流数值模拟

基于有限体积法海洋数值模型(FVCOM),构建了温州近海潮汐潮流数值模式,模式模拟区域为(120°24′00″~121°19′12″E,27°21′00″~28°24′00″N),模式水平分辨率由近岸河口区的50m,逐渐增加至开边界附近的2km。模式模拟并分析了温州近海的M2,S2,N2,K1,O1五个主要分潮。利用温州近海实测资料对模拟结果进行了验证,模拟与实测符合良好;其中与4个验潮站资料比较,M2,S2,N2,K1,O1五个主要分潮的振幅绝均差和迟角绝均差分别为4.84cm和5.14°,2.19cm和3.35°,5.18cm和4.38°,0.64cm和3.67°,0.59cm和4.61°;与9个海流连续观测站比较,流速绝均差为11.71cm/s,流向绝均差为9.66°。在模拟结果较好地反映温州近海潮汐、潮流运动状况的基础上,本文给出了各模拟分潮的潮汐同潮图和潮流椭圆分布、潮汐和潮流类型分布以及最大可能潮流分布等。     

水平轴潮流能水轮机数值模拟方法对比分析

叶素动量理论和CFD方法是水平轴潮流能水轮机性能分析中运用较为广泛的数值模拟方法,文中结合小尺寸水轮机模型试验,对比分析了叶素动量理论和CFD方法在水轮机性能分析中的准确性和适用性.验证结果表明:叶素动量理论和CFD方法均能对水轮机的性能进行预报,且CFD精度高于动量叶素理论;大尖速比时,动量叶素理论偏离较高,不再适合性能预报;在小尖速比下,建议采用RNGk-ε模型的CFD方法进行分析计算;动量叶素理论适合设计初期设计方案的对比分析,而CFD方法适合对设计结果的验证校核和详细分析.     

Numerical Simulation of Residual Circulation due to Bottom Roughness Variability Under Tidal Flows in A Semi-Enclosed Bay

1 .IntroductionWater pollution has a large influence on water environment and our life ;for example ,it some-times induces oxygen depression,blue tide andredtide in a bay.For water purificationin a semi-en-closed sea ,some new methods to activate the tidal exchange between an inner bay and an outer seaarea by control of a tidal residual current have been proposed (Awayaet al .,1995) . Huthnance(1973) ,Zimmerman (1978 ,1981) , Loder (1980) ,and Robinson (1983) considered cases wherethe fricti…     

Numerical Simulation of Residual Circulation due to Bottom Rouglmess Variability Under Tidal Flows in A Semi-Enclosed Bay

Nowadays there are some chronic serious environmental problems, such as eutrophication, blue tide and so on, in a complicated coastal zone or a semi-enclosed bay, because the water exchanges between an inner bay and an outer sea is weak compared with the supply of contaminant. Under this situation, a method to improve the water quality by 3-dimensional small unsymmetrical structures has been proposed by Komatsu et al. In this paper, several numerical simulations of the tidal current and concentration for various arrangements of bottom roughness in a semi-enclosed model bay are carfled out with a depth-averaged 2-D numerical model. The model is solved by the hybrid finite analytic method with nonstaggered grid. And the SIMPLES algorithm with Rhie and Chow＇ s momentum interpolation technique is used for the simulation. The effect of Komatsu＇ s method for water purification is examined by numerical simulation. The result of numerical experiment indicates that it is possible to generate a new tidal residual current and to activate a tidal exchange by bottom roughness arrangement only.     

粘性-地形修正项对潮汐数值模拟影响的研究

目前近海海洋模型大多从近海地形变化剧烈和细化浅水分层两个方面综合考虑,垂向坐标通常采用σ坐标变换,并且一般情况下均忽略了在坐标转换过程中出现的粘性-地形项.以POM海洋数值模式(Princeton OceanModel)为基础,在对渤、黄、东海M2分潮潮波的模拟中,具体分析了εu,εT,εs粘性-地形修正项对东中国海M...