感潮河段潮流数值计算

应用圣维南方程组、普赖斯曼隐格式及双扫描解法等提出了感潮河段洪潮遭遇的非恒定流数值计算模型，并对感潮河网中所常见的边界条件进行了分析研究。计算与实测结果比较表明，所采用的方法有效可行。     

徒骇河感潮河段冲淤变化的数值模拟

研究天然河流,特别是感潮河口段河流的泥沙冲淤问题时,由于其复杂性和多变性,使得数学模型成为一种重要研究手段。本文采用天然冲积河道中缓变非恒定一维水流泥沙方程组建立了研究徒骇河感潮河段泥沙冲淤变化的数学模型。数值模拟时对河道进行了梯形断面概化。通过过河道子测站的实测资料对数值计算结果进行验证,二者吻合较好,在此基础上对徒骇河上游坝上处建闸后该河段在各级径流量影响下的冲淤变化趋势作出了模拟。     

感潮河段流量在线监测方法研究

针对滦河下游水文站最终控制断面距离入海河口较远,以及流量测量存在空白区域的问题,在滦河入海口感潮河段处建立了流量在线监测站。本文采用指标流速法进行流量测验,利用垂向平均流速作为指标流速,得到了指标流速与断面平均流速间回归方程,进行了误差分析及检验分析。研究结果表明,回归方程的决定系数为0.948,均方误差仅为0.000 4,且三种检验的各项统计参数误差均符合规范要求,指标流速法可以用于感潮河段流量在线监测。对比分析了滦河入海口处与最下游水文站处的流量监测数据,结果表明流量增大了124%。将水文控制断面设在河流最终入海处,可填补此区域内数据空白,有效提高水文监测精度。     

感潮河段船闸下引航道水沙运动及泥沙淤积

通过建立一维非恒定水流泥沙数学模型,对规则断面引航道中的水流泥沙运动规律及淤积特性进行了数值模拟计算,并对影响感潮河段船闸下泥沙淤积的各种因素(如干支流水位差、开通闸水头差、主流潮差等)进行了深入分析和研究。研究结果可为有关工程设计及运行管理提供参考。     

小清河感潮河段与河口区温排水模拟及对地貌的响应

为研究感潮河段温排水的扩散规律及其与地形地貌的响应关系,建立了二维温排水数学模型,模拟了不同径流量条件下小清河下游感潮河段及河口外海域温排水扩散影响,以期对滨海电厂建设和温排水扩散研究提供借鉴。研究表明,针对小清河感潮河段弯曲、河道狭窄、河口两侧潮滩宽阔的特点,采用三角形与矩形网格嵌套的方法,能够更为准确地拟合实际岸线和地形地貌特征;采用动边界处理方法能较好地反映河口潮滩潮流场和温排水扩散特征。受小清河河口地形地貌的影响,温排水主要沿河口向上游或下游扩散,水深浅于–3 m温排水扩散面积占总面积的70%以上;小清河口外海域和取水口温升与潮位和径流量之间存在一定的相关关系。     

长江感潮河段潮波传播变化特征及影响因素分析

径潮相互作用是感潮河段水动力变化的典型特征,受其影响潮波传播具有明显的洪枯季及沿程变化。本文基于长江感潮河段天生港、江阴、镇江、南京、马鞍山及芜湖6个潮位站2002-2014年连续高低潮位资料及大通站月均流量数据,统计分析长江感潮河段潮波振幅衰减率、潮波传播速度及余水位坡度等传播特征值的洪枯季及沿程变化特征,并探讨这些潮波传播特征的变化规律及其主要影响因素。结果表明,潮波传播特征的洪枯季差异自上游至下游逐渐减小,其分界点位于天生港与江阴之间(其中,天生港和江阴站的多年平均洪枯季潮差差值约为0.01 m和-0.04 m);径流动力对潮波衰减的影响主要位于江阴以上河段,江阴以下河段主要受潮汐动力控制;径流驱动下余水位坡度引起的余水位及水深增加,导致潮波传播的有效摩擦减小,当流量超过某个阈值时潮波振幅衰减反而减弱,特别是上游马鞍山-芜湖段最为明显,统计结果表明该河段流量阈值约为33 000 m3/s。本文分析结果作为前人研究的重要补充,可为长江河口感潮河段径潮相互作用机制研究及河口治理等提供基础参考。     

长江三峡建坝前后流量和海平面对感潮河段潮位的影响差异

三峡大坝运行和海平面上升对河口水文动力变化的影响广受国内外关注。本文选取长江感潮河段沿程6个站（芜湖、马鞍山、南京、镇江、江阴和天生港） 1963-1985年（其中1970年和1971年数据缺失）和2003-2013年（其中2008年和2012年数据缺失）共30个年份的1月和7月的月均高潮位资料,以及相应月份上游大通站的流量（1950-2013年）、长江河口吴淞站潮位资料,通过肯德尔趋势分析、回归分析和偏相关分析等方法研究长江感潮河段潮位变化规律和影响因素。结果表明,三峡建坝后：（1）枯季流量和海平面的增加,导致上下段（以江阴为界）的潮位分别上升了0.33 m和0.20 m;洪季流量减少和海平面增加,导致上段潮位减小0.19 m、下段潮位增加0.04 m。（2）感潮河段洪季海平面与潮位回归方程的斜率均增加,表现为建坝后洪季洪涝灾害增加。（3）上下段流量和海平面对潮位贡献率的显著变化是导致上下段潮位呈现不同演变趋势的主要原因。     

内孤立波波-波相互作用的数值模拟

基于弱二维的KP方程,并结合南中国海东沙群岛附近内孤立波的观测资料,模拟了内孤立波的波-波相互倌用0数值结果较好的反应了内孤立波的二维特征,同时体现两个内孤立波波-波相互作用的非线性特征,即两波相交处相速随振幅的增大而变大。相比于一维的KdV方程,KP在内孤立波的仿真反演方面具有更大的优势。     

热带气旋-海洋的相互作用对南海一个强热带气旋过程影响的数值模拟

采用中尺度海-气耦合模式MCM v1.0对南海强热带气旋“黄蜂”(No.0214)进行了数值模拟试验,并就热带气旋-海洋的相互作用对热带气旋的影响进行了定量分析。结果表明,耦合试验中热带气旋后期路径有显著改善,36h和48h路径误差分别减小22km和110km,登陆点位置误差减小22km;气旋强度与非耦合结果基本一致,36—48h气旋强度减弱得更快;热带气旋中心大风区地面风速增大1—3m.s-1,眼区附近风速减小2—5m.s-1;近地层(取925hPa)气温降低1℃以上,且气温降温区与较大的SST下降区域大致吻合;改进了热带气旋暴雨的落区及降水强度,且主要落区误差的修正位于热带气旋移动路径的右侧并同主要的SST降温区相关;热带气旋-海洋相互作用通过SST下降减少向上的热通量,潜热通量的减少对SST的下降更敏感。     

闽江口河网二维潮流数学模型

应用“河网正交贴体坐标”技术拟合闽江河口多汊道河网，将网格控制在河道有效区域内，使网格空间步长大大缩小，提高了计算的可信度，应用“矩阵追赶法”和“非线性二维潮流模型”等求解方法，很好地模拟了闽江河口复杂的潮流场，计算时间步长可长达10min。该数学模型已在闽江口等多个工程中得到应用，效果良好。     

钱塘江涌潮二维数值模拟

采用基于准确Riemann解的Godunov格式,求解包括底坡项的二维浅水流动方程,应用WLF(water level-bottom topogra-phy formulation)方法求解Riemann解。经实测涌潮资料验证,较好地模拟了钱塘江涌潮的发生、发展及其衰减的过程,复演了涌潮的相交、反射和一线潮等现象,对钱塘江涌潮宏观规律的认识有所加深。     

长江近口段水动力特征对来水变异的响应

三峡水库的调蓄作用使长江中下游的径流动力发生异变,并诱使长江近口段的潮汐动力发生变化。本文基于长江近口段近20 a的流量和潮位资料,运用水文学、统计学和调和分析的方法研究长江近口段的水动力特征对三峡水库调蓄作用产生的来水变异的响应。研究结果表明:三峡水库的调蓄作用使长江近口段的径流动力发生变化,泄水期1—3月多年月平均流量增幅达20%以上;蓄水期9—11月多年月平均流量减少,10月的多年平均流量减少8 488 m³/s。长江近口段径流动力的变化使潮汐动力发生相应调整,大通-江阴段保证率为10%～70%的高、低潮位显著下降,而保证率为80%～100%的高、低潮位则小幅上升。泄水期1—3月平均潮差和M₂分潮振幅减小,近口段的潮汐动力减弱;蓄水期9—11月平均潮差和M₂分潮振幅增加,尤其是10月份潮差增加最为显著,近口段潮汐作用显著增强。     

1970-2019年黄浦江上游年最高潮位变化及驱动因子

黄浦江年最高潮位变化关系到上海市的防洪安全,本文基于米市渡站1970－2019年年最高潮位、太湖流域降水量等数据,研究了近50 年来黄浦江上游年最高潮位的变化趋势和变异特性、发生频率变化以及潮位变化的驱动因子。结果表明：年最高潮位在1970－2019年总体呈显著上升趋势,上升幅度为81 cm,年均上升1.62 cm。1995年之后出现跳跃式的波动上升,1996－2002年相对1995年之前较大幅度上升,2003－2011年相比1996－2002年出现较明显下降,之后又较大幅度上升。随着潮位升高,各频率对应的最高潮位均较大幅度增加,升高幅度均达0.9 m以上,五十年一遇、百年一遇、千年一遇高潮位分别由1970年条件下的3.77 m、3.81 m、3.94 m升高到2019年条件下的4.71 m、4.75 m、4.92 m。与此同时,相同潮位下的重现期急剧减小,高潮位发生频率大幅度增加。分析认为,年最高潮位升高受气候变化和人类活动的综合影响,1970－1995年主要受降水量变化等气候因素的影响,1996－2019年主要受水利工程、台风频率增加等因素的影响,尤其是太湖流域太浦河等工程的修建起重要作用。     

2009年秋季闽江下游及闽江口水域叶绿素a含量的分布特征及其与环境因子的关系

根据2009年11月在闽江的多学科综合调查结果,探讨了闽江下游及闽江口水域chl-a含量的分布特征及其与环境因子的关系.chl-a含量分布呈闽江上游水域较低(平均值为3.17μg/dm3),南北两港最高,而后向闽江口逐渐降低的趋势.大樟溪发生水华,chl-a含量高达170μg/dm3,南港chl-a含量最高值为71.4μg/dm3,北港chl-a含量最高值为67.6μg/dm3.闽江北港高含量chl-a区内存在一个低pH、低含量DO区;而南港chl-a含量与盐度、PO4-P含量、DIN含量呈十分显著的负相关关系,与pH、DO含量呈显著的正相关关系;马尾至闽江口水域chl-a含量与盐度、pH、DO含量则呈十分显著的负相关关系,与DIN含量、SiO3-Si含量呈十分显著的正相关关系.北港和南港的高含量chl-a区,分别与北岸福州市污水排放及南部大樟溪高含量chl-a的输入密切相关.     

1970-2019年黄浦江上游年最高潮位变化及驱动因子

黄浦江年最高潮位变化关系到上海市的防洪安全。本文基于米市渡站1970-2019年年最高潮位及太湖流域降水量等数据,研究了近50年来黄浦江上游年最高潮位的变化趋势、变异特性、发生频率变化和潮位变化的驱动因子。结果表明：年最高潮位在1970-2019年总体呈显著上升趋势,上升幅度为81 cm,年均上升1.62 cm。1995年之后出现跳跃式的波动上升,1996-2002年相对1995年之前出现较大幅度上升,2003-2011年相比1996-2002年出现较明显下降,之后又较大幅度上升。随着潮位升高,各频率对应的最高潮位均大幅度增加,升高幅度均达0.9 m以上,五十年一遇、百年一遇、千年一遇高潮位分别由1970年条件下的3.77 m、3.81 m、3.94 m升高到2019年条件下的4.71 m、4.75 m、4.92 m。与此同时,相同潮位下的重现期急剧减小,高潮位发生频率大幅度增加。分析认为,黄浦江上游年最高潮位升高受气候变化和人类活动的综合影响,1970-1995年主要受降水量变化等气候因素的影响,1996-2019年主要受水利工程、台风频率增加等因素的影响,尤其是太湖流域太浦河等工程...     

灌河口潮汐不对称数值模拟研究

建立灌河口平面二维潮流数字模型,并在灌河口口门至陈家港河段沿程布置5个采样点和3个横向断面,通过对各采样点一个月数值模拟结果进行调和分析,得出灌河口M2分潮及其主要倍潮的基本特征,然后利用潮位-流速关系图及通过对动量方程中各项的统计计算,研究了灌河口潮波运动的基本动力平衡、M2的主要倍潮的产生机制及其对潮汐不对称现象的影响。研究认为:灌河口潮汐潮流均属正规半日潮型。M4、M6分潮对于灌河口潮波变形有着重要的影响,M8分潮除在浅滩处外对潮汐不对称的影响很小。在深槽处M4分潮导致最大落(涨)潮流速减小(增大),最大涨(落)潮流速与最高(低)潮位之间的相位差增大。M6分潮的影响与M4基本一致,但其作用明显小于M4分潮。在浅滩处M4分潮导致最大涨落潮流速均大于M2分潮的值,M6和M8分潮使最大涨落潮流速均出现在高潮位附近,但M6、M8使最大涨潮流速减小,而使最大落潮流速增大。外海边界处倍潮波的传入对于口门附近的潮汐不对称有一定影响。M4和M6分潮导致灌河口的潮汐不对称表现为涨潮主导型,潮波运动主要受到压强梯度力、非线性对流和底摩擦力,三者与局地惯性力构成灌河口的基本动力平衡,摩擦力并不是最重要的作用力。     

中华鲟于闽江的人工放流试验

１９９７年１０月２０日首次将中华鲟受精卵从中国水产科学研究院长江水产研究所空运至福建省莆田市中华鲟繁育保护基地,２３日孵化出仔鲟,喂养至１９９８年１２月４日,选择全长７８￣９８ｃｍ,体重２￣５ｋｇ的１龄幼鲟４００尾,闽侯白沙镇的闽江段进行标志放流。１９９８年１２月２１日至１９９９年５月１０日分别在福清市、惠安县肖厝管区、福鼎县、长乐县和连江县沿海的流刺网作业中误行情流放标志和２尾丢失标志的中华鲟幼     

天然感潮河道水流紊动特性分析

采用多谱勒三相流速仪，在长江口徐六泾水文观测断面分别进行了涨潮、落潮时中泓与近岸垂线的流速观测，根据这些观测资料，对天然感潮河段潮流紊动的周期、频率、概率密度函数等进行了定量的数学描述，并对时均流速、紊动强度、雷诺应力等沿垂线分布进行了分析计算。     

堤线调整对九溪涌潮景观影响评价研究

因建设需要,拟对钱塘江九溪岸段堤线进行调整。九溪岸段是钱塘江知名的观潮点之一,涌潮是该河段一个重要的自然景观资源。为减小堤线调整对涌潮景观的影响,建立了基于有限元/有限体积法的SCHISM三维涌潮模型,复演了九溪涌潮现象,提出了观潮区的涌潮高度、涌高明显的岸线长度和涌高明显的区域面积等三个综合评价指标,对堤线调整给涌潮带来的影响做出了评价。该研究对其他工程对钱塘江涌潮景观的影响评价具有借鉴意义。