基于FVCOM的厦门湾及其周边海域三维潮流数值模拟

基于非结构三角形网格、干-湿判别技术和有限体积法的FVCOM（finite volume coastal oceanmodel）海洋数值模式,建立了厦门湾及其周边海域高分辨率（30 m）的三维潮汐、潮流数值模型.模拟结果同该海域2个验潮站和4个连续海流站的观测资料符合良好,较好地反映了厦门湾及其周边海域潮汐、潮流运动的变化状况和分布特征,并给出了M2、S2、K1、O1共4个主要分潮的同潮图、表层潮流椭圆、最大可能潮流流速及表、底层潮余流分布.厦门湾及其周边海域属正规半日潮类型,4个分潮的最大潮汐振幅分别为200、65、36、29 cm,厦门湾内外迟角差分别为20°、25°、18°、10°;镇海角至围头角连线东南侧湾口区为逆时针旋转的驻波,西北侧湾内为前进潮波.湾内潮流属正规半日潮流,湾口区潮流以逆时针方向的旋转流运动为主,湾内各水道为往复潮流,椭圆长轴与水道走向一致,4个分潮流表层最大流速分别为201、51、34、25 cm/s;九龙江口区3条港道内的流速以南港最大;表层余流大于底层余流,二者水平分布形态基本一致,都为北进南出.     

基于走航ADCP资料的厦门内湾东西口门海域潮流与潮致余流特征分析

应用厦门内湾东西3个口门断面（五通—下店、嵩屿—鼓浪屿、鼓浪屿—轮渡）一个潮周日走航ADCP资料的空间插值潮、流调和分离结果,分析占主导的M2分潮流与余流沿断面的空间分布特征.分析结果表明受地形约束的3个断面M2分潮流均以往复流为主,断面深槽为主流通道,M2分潮最大可能流速均沿主流深槽向左右岸递减,三断面中以鼓浪屿—轮渡断面最为强劲,平均值为46 cm/s,五通—下店断面次之为43 cm/s,嵩屿—鼓浪屿断面最弱,仅为33 cm/s.该半日潮波进入厦门内湾首先在鼓浪屿—轮渡断面达到最大值,出现时间在月中天后2.1 h,其次为五通—下店断面2.7 h,最后为嵩屿—鼓浪屿断面3.3 h.再者地形变化剧烈的嵩屿—鼓浪屿断面M2分潮非线性运动较强,浅水分潮的幅度增大.潮波的非线性效应又衍生了非周期性的潮致余流,该余流在厦门内湾东西口门有较为稳定的存在,且表现为近岸区流幅大,潮流通道内小,嵩屿—鼓浪屿与鼓浪屿—轮渡断面均值为9 cm/s,五通—下店断面均值为5 cm/s,同时各个断面余流均存在使内湾海水正常更替,沿断面法向一分为二,一进一出的态势.基于本次观测结果计算出一潮周日厦门内湾东西口门余流通量为76.156×10^6m3,净潮通量为69.591×10^6m3,相对偏差小于8.6%.     

桑沟湾邻近海域岬角潮余流涡对及其产生机理

桑沟湾邻近海域潮余流对该海域物质输运具有重要作用,但由于观测资料不足的限制,该海域潮余流的整体分布状况尚不明确。本文利用22套锚系海流观测资料和高分辨率数值模拟资料,分析了桑沟湾邻近海域潮余流的整体分布特征,并探讨了其产生机理。桑沟湾内潮余流总体上较弱,其邻近海域的潮余流在3个岬角(俚岛,寻山和楮山)附近呈现出显著的潮余流涡对结构,每个岬角的北面存在气旋式潮余流涡,南面存在反气旋式潮余流涡。无论是流速大小还是涡覆盖范围,俚岛和楮山外海潮余流涡对均大于寻山外海的涡对。动力诊断分析表明,岬角附近3对潮余流涡的主要形成机制都是由侧边界摩擦引起的水平剪切作用,底摩擦应力旋度的作用只影响俚岛附近的潮余流涡对,位势涡度守恒的作用都不显著。     

海堤建成前后厦门港湾沉积速率的变化及其在海洋工程中的意义

厦门港位于金门湾内,水域平静宽阔,航道深,潮差大,是我国沿海的天然良港。其主航道嵩屿—鼓浪屿的水深在10米以上,万吨巨轮随时可进,五万吨轮可乘潮入港。随着厦门经济特区的发展,厦门港将成为我国重要的吞吐口岸。厦门港湾的潮型为正规半日潮。潮流运动形式为往复式。传入厦门港湾的潮波有一股沿西港,还有一股沿厦门岛东侧的浔江进入。两股潮波在现高崎—集美海堤略东处交汇后再分别退出,如此往复循环。水文调查表明表层余流大多指向湾外,底层余流大多     

厦门港湾海流分布特征

本文利用国家海洋局第三海洋研究所于1980年8月至1981年10月进行厦门港湾调查时测得的海流实测资料及1985年在嵩鼓以南海域12个测流点的海流实测值共8800组,对厦门港湾的潮、余流分布特征作了较详细的描述分析,以期为该海区的开发利用提供资料。     

厦门港潮动力的数值模拟

本文建立了一个计算厦门港潮动力的数值模式,计算方法以ADE方法为原型,用E-L方法加以改造,适用于厦门港动边界模式的计算。经过验证,得到较好的潮汐潮流的模拟结果。计算余流的结构清晰可见,较准确地反映了厦门(?)的潮余流趋势。     

大连湾保守污染物迁移三维模型及应用

采用基于有限体积法和非结构化网格的三维潮流模型,同时耦合拉格朗日粒子追踪模型和保守污染物输运扩散模 型。模拟了大连湾内的水动力变化、潮致余流场分布、保守污染物的输移和特征粒子的运动轨迹;同时研究了不同人工岛对 湾内污染物迁移的影响。模拟的潮流场与实测数据吻合较好。结果表明：湾内潮致余流呈顺时针半涡形态,湾口潮致余流呈 NE 方向;湾内保守污染物主要随潮致余流的方向而迁移,湾口的迁移扩散快于湾中,湾内北部的污染物能较快扩散到湾外, 湾内南部的污染物易在湾底滞留,各个子湾内的污染物不宜扩散出来;两种方案人工岛均会降低臭水套湾和香水套湾的自净 能力,且方案2 比方案1 的影响大;而对红土堆子湾方案1的影响比方案2大,且方案2 能改善其水质情况。     

厦门湾潮流动力特征研究

根据收集的厦门湾历史上多个短期和长期站位的实测潮流、海面风观测资料,分析厦门湾的潮流性质、运动形式、涨落潮流特性、余流等特征和海面风对潮流的影响。结果表明:厦门湾属于正规半日潮的浅海潮型海湾,潮流运动形式表现为往复流性质,潮流作用较强、且日不等现象比较明显,湾内水道处流速最大、一般大于100cm/s;余流流速一般小于10cm/s,在垂直方向的变化不明显、且一般大潮比小潮大,流向则一般与涨落潮流流向呈一定的角度指向湾内或湾外;角屿东侧的C2和上屿附近的C5两个长期观测站的资料分析表明,在强风(风力6级)作用下,厦门湾潮波的浅海效应进一步增强、且C5站余流流速明显减小,但在西南风时,C2站的余流流向表现为顺时针偏转、C5站为逆时针偏转,两站的底层流向偏转角度均小于表层,在东北风时,两站的余流流向均为逆时针偏转、且偏转角度在垂向差别不大。     

象山港余流特征数值研究

基于Delft3D-Flow模块建立了象山港海域的三维斜压潮流数值模型,结合实测水文资料,研究了象山港的潮(余)流特征,对欧拉余流场的时空分布进行了定量的比较和分析,并与潮流测站计算分析得到的欧拉余流分布对比,很好的模拟了象山港的余流特征。结果表明:由湾外至湾顶,余流呈减小的趋势,湾外余流最大为33 cm/s,湾顶最小,余流平均仅5 cm/s。垂向上,表层余流大于底层余流,表层余流指向湾外,而底层余流则指向湾内。对比斜压、正压两种模式下的欧拉余流分布,可以看出湾顶附近主要受径流控制,两种模式得到的结果基本一致,口门至西沪港区域受径流和潮流的共同影响,斜压模式更准确地模拟出了水体层化和垂向余环流结构。     

基于FVCOM的辽东湾潮汐潮流数值模拟

本文基于有限体积海洋数值模式FVCOM,对辽东湾潮汐潮流进行数值模拟,得到了辽东湾的最大可能流速分布以及M2、S2、K1、O1分潮的潮流椭圆分布和潮致余流分布等,计算结果与实测资料符合较好。结果显示,辽东湾潮汐类型为不规则半日潮,潮流类型为规则半日潮流;最大可能流速的分布受水深和岸线等因素的影响,辽河口东侧最大可能流速达140cm/s;辽东湾顶部余流速度较大,在盖州滩以东水道M2分潮潮致余流最大流速达9cm/s,在盖州滩东南侧存在1个逆时针的余流涡,是控制辽河口径流携沙分布的重要动力要素。     

胶州湾前湾填海对其水动力影响预测分析

本文采用ECOM-SED模式、算子分裂法和“干、湿”点法建立了胶州湾变边界数值模型。从潮、余流、潮波系统和潮流能几方面预测分析了胶州湾前湾追地对海洋水动力的影响。结果表明,前湾填海对胶州湾的潮波系统影响甚微,振幅和位相的变化都在1％以内。但是在前湾和工程附近海域潮流和余流变化比较大,其他海域的潮流和余流变化不大,潮流流速变化为1％左右,余流流速变化为3．14％～9．16％。填海后,内湾口和外湾口附近潮能通量增加2．6％～5．24％,前湾和工程局部区域潮能通量减小20．21％～87．23％。     

沙埕港湾口断面潮流及余流特征分析

基于对沙埕港湾口断面的连续走航观测资料,成功构建了沿走航断面的10个站点的连续海流序列,并分析了潮流、余流、潮通量等水文要素。分析结果表明,沙埕港湾口水道潮流类型为正规半日潮流,涨潮最先出现在中下层而落潮最先出现在上层,涨(落)潮转流相差约为30min。水道内潮流为往复流,M2和S2分潮流流速较大,倾角基本沿水道主轴方向。沙埕港湾口断面余流呈2层结构,10m以浅基本为东南向余流流出湾口,核心位于湾口断面南侧。10m以深多为西北向流入湾内,入流核心位于湾口断面中部的底层区域。对潮通量的计算表明,通过湾口进入沙埕港的潮通量约为1.63×108m3。     

广东红海湾海流季节性特征分析

基于2017年春季和冬季的海流资料分析了红海湾海区海流特征、潮流状况、涨落潮流特性、余流特征及表层漂流特征。研究海域共布设3个临时潮位观测站和11个全潮水文观测站。根据流速、流向过程曲线和潮位过程曲线的关系,得出涨(落)潮流速最大的时刻和最小流速发生时刻与潮位关系并非固定在高(低)潮时或半潮面左右,由此看出,研究海域的潮波介于驻波与前进波之间,属于不规则半日潮流主导的海域。研究海域中大部分站位潮流属于往复流,少数站位潮流运动具有一定的旋转性,平均涨潮流速最大为7 cm/s,平均退潮流速最大为14 cm/s。春季大潮期和中潮期各站余流流向整体为偏东向,小潮期,除少数测站余流流向偏向南东向,其余测站余流流向偏西向;冬季大潮期和中潮期各站余流流向整体为偏西向,小潮期,湾西侧余流流向偏西向,湾东侧余流流向偏南东向。垂向上各层余流流速由表至底逐渐减小,流向基本一致。     

杭州湾潮致余流数值研究

运用１９５９年１０月－１９９２年５月在杭州湾２５０余测次海流周日连续观测资料，运用σ坐标系下的三维潮控制方程，模拟该湾的欧拉余流，进行欧拉余流产生机制的数值试验；并根据欧拉流动的数值计算结果，采用拉格朗日速度在欧拉流场的近似展开，求得水质点运动轨迹和速度。结果表明，杭州湾潮致余流的最大余流速度为４６．０ＣＭ／Ｓ，惯性效应是杭州湾潮致余流产生的主要原因，杭州湾拉格朗月余流场被逆时针的大涡旋控制，表层     

丁字湾水文环境特征

本文依据丁字湾水文观测燃料阐述了该湾温，盐度分布及其变化特征，并对潮汐，潮流和余流进行了分析研究，结果表明：１．丁字湾温，盐度分布的月际差异明显，水温８月最高，盐度９月最低，水温日变化主要受太阳辐射的影响，盐度日变化则明显由潮汐所控制，２．该湾潮汐类型属正规半口潮但潮汐日不等现象明显。３．该湾属于正规半日潮流区域，潮流运行以往复流为主，４．８月湾口中部余流从湾外流向湾内，湾口两端余流流向与中部相反     

乐清湾的潮位、潮流和余流特征

2008年7月至2009年4月在乐清湾进行了代表春、夏、秋、冬4个季节的航次调查,设置了Y4、Y14、Y15和A共4个连续观测站位,共得到12组实测的海流流速和10组CTD数据。采用潮汐调和分析法分析了距江厦潮汐能试验电站3 km处的潮汐站位连续19个月的潮位资料,结合调查数据特性和乐清湾潮汐特点,引入M2与S2、O1与K1、M4与MS4、2MS6与M6分潮之间的差比关系,对连续观测站位的潮位和潮流进行准调和分析。潮位的统计和准调和分析结果显示:Y4、Y14、Y15站位和潮汐站位8个分潮振幅和的航次调查平均值为3.75,4.02,3.94和4.03 m,(HO1+HK1)/HM2的航次调查平均值为0.32,0.28,0.32和0.24。Y4、Y14、Y15和潮汐站位的M4、MS4、M6和2MS6浅水分潮振幅的航次调查平均值分别为0.20,0.31,0.35和0.25 m,M6和2MS6浅水分潮振幅的航次调查平均值分别为0.03,0.15,0.17和0.15 m。不同航次调查4个连续观测站位涨潮最大流速的平均值为81.5 cm/s,落潮最大流速的平均值为103.1 cm/s。Y4、Y14和Y15站位潮流的M2和S2分潮振幅百分比分别为86%,65%和68%,浅水分潮振幅百分比分别为11%,29%和25%。M4、MS4分潮振幅之和分别是M6、2MS6分潮振幅之和的2.1,1.2和1.7倍。由潮位和潮流的分析结果可知:从乐清湾湾口至湾顶,潮汐逐渐增强,半日潮比率逐渐增大,半日潮型的特性更为明显;浅水分潮强度逐渐增加,其中M6和2MS6分潮强度增强更为明显。位于湾口的Y4站位在秋季(2008年10月)航次调查时的日平均余流流向为西南偏南方向,冬季(2009年1月)和春季(2009年4月)航次调查时的余流流向为东南偏南方向。Y4站位余流受灵霓大坝影响,大坝建成后湾口余流改变方向,向南流出乐清湾。位于湾顶的Y14站位,余流流速变化不大,但方向变化明显,夏季(2008年7月)为西南方向,秋季为西南偏南方向,冬季为西南偏西方向,春季又为西南偏南方向。Y15站位余流流速较小,但方向变化明显。A站位两个航次调查时的余流流向均为东北方向。     

北黎湾及邻近海域潮流数值计算

建立北黎湾及邻近海域二维潮流数值模型,重现该海域潮波及潮流的分布规律,计算得到m1分潮和M2分潮的同潮时线与等振幅线、潮流椭圆,m1与M2合成的潮致欧拉余流、最大潮流和不同时刻潮流场分布。     

渤海岸线及水深变化对水动力影响的数值模拟

为探究渤海岸线及水深变化对水动力的影响,基于Delft3D水动力学模型,选用2003年和2015年作为围 填海前后的典型年份,建立了围填海前后岸线及水深条件下的渤海三维水动力模型,并对水动力场进行了模拟。通过对围填海前后潮波和潮余流的分析,得到了岸线及水深变化对渤海水动力场的影响。结果表明:填海后,岸线及水深变化会对渤海主导分潮M₂分潮产生较大影响,秦皇岛附近无潮点向西北方向偏移,渤海海域M₂ 分潮振幅总体减小;潮致余流场受岸线及水深变化影响较大,其中渤海湾曹妃甸港南部形成复杂的涡流,沿岸海域余流增大;滨海新区附近形成多个小范围环流,且天津港到黄骅港北部沿岸海域2015年余流比2003年增加3~5 cm/s;黄骅港南部形成一个逆时针环流,并且该处余流减小2~5 cm/s。辽东湾辽河口附近由于水深增加导致余流减小2~7 cm/s。莱州湾黄河口附近的逆时针环流向东南方向移动,黄河口北部余流略有减小,东南部余流明显增大,增加量最多能达到9 cm/s。刁龙嘴南侧顺时针环流减小,北侧顺时针环流增大4~9 cm/s。     

沙埕港湾口断面潮流及余流特征分析

基于对沙埕港湾口断面的连续走航观测资料, 成功构建了沿走航断面的10 个站点的连续海流序列, 并分析了潮流、余流、潮通量等水文要素。分析结果表明, 沙埕港湾口水道潮流类型为正规半日潮流, 涨潮最先出现在中下层而落潮最先出现在上层, 涨(落)潮转流相差约为30min。水道内潮流为往复流, M₂ 和S₂ 分潮流流速较大, 倾角基本沿水道主轴方向。沙埕港湾口断面余流呈2 层结构, 10m 以浅基本为东南向余流流出湾口, 核心位于湾口断面南侧。10m 以深多为西北向流入湾内,入流核心位于湾口断面中部的底层区域。对潮通量的计算表明, 通过湾口进入沙埕港的潮通量约为1.63×10⁸m³。     

东山湾潮流动力特征研究

东山湾是福建重要的天然良港．根据2008年8月的3个潮次11个测站实测潮流资料结合历史调查资料分析东山湾的潮流性质、运动形式、涨落潮流特性、余流等特征．结果表明,东山湾主要属于往复式的规则半日潮流,潮流作用较强,其口门处和湾内水道上的实测最大流速一般大于100cm／s．持续时间较长的风对东山湾的余流较大的影响,大潮期间湾内存在明显的反时针的水平余环流系统．