东海混浊海域悬沙浓度的三维数值模拟及与观测的比较

借助ECOMSED模式进行了东海混浊水海域三维悬浮泥沙输运的数值模拟,其中水动力模拟中考虑了潮汐,海流（包括黑潮,长江径流等）及风场的作用,输运模型中考虑了粘性泥沙的絮凝、粘性和非粘性泥沙的再悬浮等过程。另外,在沉积输运模式中,增加了波浪的作用,使沉积输运模拟更完善,并与2006年8月份在长江口外海域获得的走航断面及定...     

基于BP神经网络的湖南镇水库叶绿素a浓度预测模型的研究

以湖南镇水库2006-2007年间的监测资料为基础,利用插值和主成分分析法,运用BP人工神经网络方法构建预测模型,探求叶绿素a浓度与总氮、总磷、溶解氧等5项环境因子之间的关系,选出最佳预测模型,并对模型进行敏感度分析.结果显示:(1)BP神经网络模型对叶绿素a浓度预测值与实测值之间拟合程度良好,相关系数达到了0.95,...     

浅水中浮体在波浪作用下运动的三维时域计算模型

港口中系泊船在波浪作用下运动问题的本质是浅水波浪与浮体的相互作用。与深水情况不同,浅水问题应当考虑水底、水域边界的影响及浅水波浪自身的特性,单一模型很难实现该模拟过程。为此,建立了Boussinesq方程计算入射波和Laplace方程计算散射波的全时域组合计算模型。有限元法求解的Boussinesq方程能使入射波充分考虑到水底、水域边界的影响和浅水波浪的特性;散射波被线性化,采用边界元法求解,并以浮体运动时的物面条件为入射波和散射波求解的匹配条件。该方法为完全的时域方法,计算网格不随时间变动,计算过程较为方便。通过与实验及其他数值方法的结果进行比较,验证了本模型对非线性波面、浮体的运动都有比较理想的计算结果,显示了本模型对非线性问题具有较好的计算能力。     

三维溢油预报模型

根据浅海流体动力学方程组,利用ADI方法求解海域的瞬时流场,并应用拉格朗日方法预报溢油质心的运动轨迹,通过实测与计算比较,指出此模式有较高的精度。     

渤、黄、东海夏季环流的三维斜压模型

基于拉格朗日时均观点描述环流，建立起潮流与准定常流共同占优势系统中的陆浅海环流模型，并诊断计算了夏季渤、黄、东海的三维环流图。模拟结果较好地再现了渤、黄、东海主要流系的特征。对照冬季结果，对渤、黄、东海环流的季节变化做了阐述。从环流垂向分量的分布图上，可发现渐闽近海、长江口外存在较明显的上升流区。另外，对夏季渤、黄、东海的热盐环流和潮致余流分别进行了模拟，发现它们均能在黄海构成一逆时针向的五流系统，这对形成和维持夏季黄海冷水团的存在有重要作用。热盐环流的模拟结果表明，黄海冷水团环流含有“热成流”的成分；通过Lagrange余流的计算发现环绕黄河冷水团的环流还含有“潮成流”的成分。     

A STUDY ON THE TRANSPORT OF SUSPENDED PARTICULATE MATTER FROM THE YELLOW RIVER BY USING A 3D PARTICLE MODEL

本文利用一个三维的悬浮颗粒物（ＳＰＭ）输运模型，对黄河输出的悬浮颗粒物的分布进行了计算。这是一个使用粒子追踪方法的模型，利用随机走步法模拟扩散过程。本文模拟的时间是从１９８２年的３月到８月，结果显示悬浮颗粒物的高值区在黄河口附近。从黄河口出来的悬浮物有两支：一支沿渤海湾南岸进行渤海湾，另一支则进入莱州湾并经渤海海峡流出渤海。     

未来黄、东海营养盐浓度变化情景预测

本文基于FGOALS(Flexible Global Ocean-Atmosphere-Land System model)对未来气候情景的预测结果,结合千年生态评估的未来两个情景下的河流营养盐载荷特征,利用黄、东海水动力模型和生态模型并采用降尺度的方法对未来黄、东海营养盐的分布特征进行情景预测。结果表明,两个情景下未来河口邻近海区营养盐浓度将显著增加,富营养化加剧;GO(Global Orchestration)情景下,河流无机氮载荷增幅较大,夏季黄海中部无机氮浓度明显升高;AM(Adapting mosaic)情景下,由于河流无机磷载荷增幅较大,海区氮磷比有所下降,夏季黄海中部表层无机氮浓度降低,而在底层升高。通过敏感性实验并结合收支分析对各海区水动力条件未来变化、河流载荷变化的相对贡献进行了评估:相对于水温和水动力环境改变,河流营养盐排放量的增长是未来营养盐浓度增加的主要原因。营养盐收支分析表明,未来对流和混合输运的变化有助于黄海营养盐浓度的增加,夏季生物量升高造成更多碎屑沉降并在底层矿化使得层化季节冷水团底部营养盐浓度增长;长江口邻近海区营养盐浓度增长主要受冲淡水羽流的影响;净初级生产增加加剧了营养盐的消耗。     

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。     

潮流作用下河口是沙运动二维数学模型

对于粉沙淤泥质河口和海岸,海底泥沙受潮流作用主要以悬沙形式输运。在这样的海区建港与疏浚航道,需要首先进行泥沙淤积问题的研究。本文采用潮流作用下不平衡方程式、挟沙能力公式和起动流速公式,建立了潮流作用下河口悬沙运动二维数学模型,在对二维悬沙不平衡输沙方程和海底变形方程进行离散时直接采用显式迎风格式,得到了较好的结果。在此基础上,将该模型应用于实际水域,结果表明,该数学模型能够模拟河口的悬沙运动规律和冲淤变化,对于水流较大的海域该模型有一定的应用价值     

A 3-D model based on Navier–Stokes equations for regular and irregular water wave propagation

A spatial fixed σ-coordinate is used to transform the Navier–Stokes equations from the sea bed to the still water level. In the fixed σ-coordinate system only a very small number of vertical grid points are required for the numerical model. The time step for using the spatial fixed σ-coordinate is efficiently larger than that of using a time dependent σ-coordinate, as there is substantial truncation error involved in the time dependent σ-coordinate transformation. There is no need to carry out the σ-coordinate transformation at each time step, which can reduce computational times. It is important that wave breaking can be potentially modeled in the fixed σ-coordinate system, but in a time-dependent σ-coordinate system the wave breaking cannot be modeled. A projection method is used to separate advection and diffusion terms from the pressure terms in Navier–Stokes equations. The pressure variable is further separated into hydrostatic and hydrodynamic pressures so that the computer rounding errors can be largely avoided. In order to reduce computational time of solving the hydrodynamic pressure equation, at every time step the initial pressure is extrapolated in time domain using computed pressures from previous time steps, and then corrected in spatial domain using a multigrid method. For each time step, only a few of iterations (typically six iterations) are required for solving the pressure equation. The model is tested against available experimental data for regular and irregular waves and good agreement between calculation results and the measured data has been achieved.     

一种渤海风暴潮数值预报模式与试验

通过三维模式导出二维数值模式,采用守恒型空间差分格式对渤海风暴潮进行数值模拟。同时采用由三维模式导出的任意形式的底摩擦表达式,找出适用于渤海风暴潮的底摩擦参数。对曾经发生在渤海的四次较严重的风暴潮进行数值后报并与实测资料相比较,证实预报模式的可行性。     

有限海域海水表温数值预报改进模式

以海洋上部混合层(UML)存在为基础,建立了考虑UML深度变化的二维层模式。探讨有限区域的短期海表温(SST)业务数值预报模式。预报方程有三:低频流(黑潮及其分支)的无幅散化余流方程组、动力预报方程和模式物理学方程。本模式用于3～5d的SST预报,同时也给出UML平均漂流的预报。指出在大风状况下的降温,UML深是一个重要的影响因子,并与UML为平底时情况进行了比较。     

正压浅海湍流运动的雷诺应力封闭模型

根据湍流封闭理论,建立一种适用于正压浅海湍流运动的雷诺应力封闭模型(RSM),以代替目前三维浅海动力学模型中普遍采用的湍粘性系数的传统假设。通过直接建立并模化f—平面上正压海洋的雷诺应力传输方程,分别得到的微分形式和代数形式的RSM方程组。并讨论了进行数值计算所需要的边界条件。利用该模型可以进一步研究浅海潮流、风暴潮流及风海流等浅海流动的三维结构和湍流特性。