海岸河口二维潮流可视化数学模型

经过多年的不同断的研究,逐步改进和完善了在海岸河口非常适用的,基于不规则三角形网格显式差分法的二维潮流数学模型,研制了潮流场可视化成品实用软件,将二者结合起来即构成了二维潮流可视化数学模,可视化数学模型不仅使数学模型可视化,直观化,而且加快了数学模型的调试速度,方便 了各种工程方案的比选,从而使用数学模型解决实际工程问题的效率大为提高。     

河口、港湾潮流数值模拟中的区域分裂法

本文引用区域分裂法,建立了河口、港湾非恒定流一、二维联解的整体数学模型和二、二维联解的整体数学模型。在一、二维或二、二维模型的联接处,设计了一个重叠域,由此互为相邻子域提供水边界点(线)上的水力要素。重叠域的设置保证了各子域间的协调性,大大提高了计算稳定性。上述两模型应用于椒江河口,结果令人满意。     

海岸河口三维潮流数学模型

本文采用有限元法建立了适用于海岸河口浅水地区的三维潮流数学模型，垂向采用绝对分层坐标系统，将整个水柱分成若干层，在每层内通过垂向积分平均，将三维问题简化为多个平面二维问题。在求解有限元方程中，引入集中质量矩阵技术，在时间上采用两步ＬａｘＷｅｎｄｒｏｆｆ格式，使有限元方程直接以显式解出，不需联立求解，节省了大量的计算时间和计算内存，通过模拟表面切应力作用在矩形水地上而引起的水流，计算结果与分析解比较一致，并将本模型应用到香港维多利亚水道中，计算结果与实测值亦符合较好，证明本模型是一个实用而有效的三维潮流数学模型。     

河口海岸水动力模拟技术研究的进展

本文在回顾河口海岸水动力数值模拟研究进展的基础上，对其新技术数字河口动力模型的基本内涵、科学意义和河口模型四维资料同化的作用及其发展前景进行了探讨，并最终认为数字信息技术与四维同化技术将变革河口海岸科学研究的手段，从而促使河口海岸数值模拟技术有更加广阔的发展前景。     

潮流与泥沙数值模拟回顾及进展

回顾和总结了近年来国内外潮流与泥沙数值模拟的进展,评价分析了数学模型的多种数值解法,特别是有关二维、三维潮流数值模拟以及水沙数学模型近年来的进展,并根据目前潮流、泥沙数值模拟技术中存在的不足,讨论了进一步研究的方向和发展趋势。     

胜利油田孤东海堤保滩促淤工程二维潮流数值模拟研究

以胜利油田孤东海堤保滩促淤工程为实例，采用二维潮流数值模拟方法，利用实测流速资料对该海区进行潮流计算，对所提出的不同工程方案进行比较，并分析其促淤效果，在此基础上给出工程方案的推荐结论。     

闽江河口潮流数值模拟

应用边界拟合坐标系统，解决了闽江河口河道曲折汊道多造成的计算方向与河底走向交角过大的难点；针对闽江河口长宽比相差较大的特点，移植了通常用于河道计算的沿纵向求解大尺度矩阵问题转化为沿横向小尺度矩阵求逆的水流方程求解方法，采用全隐差分格式，使闽江口数模网格步长最小控制在50m左右，时步长达3min，潮位、流场与实测拟合良好。     

大鹏湾潮流场的数值模拟

本文根据描述潮流运动变化的连续方程和运动方程,用ADI方法建立差分方程,对大鹏湾潮流场进行了数值模拟;从而根据数值模拟结果和实测结果,对大鹏湾的潮流和潮汐余流等进行了讨论。     

石臼港潮流数值模拟试验

计算方法如图(3)所示,石臼港面临广阔的海域,曲线表示岸线,A、B、C、D为岸线格网点。二期工程拟从A点至E点修建码头和防波堤。建成后港内X方向最大距离为5100米,Y方向在湾口处为2600米。三期工程如图(5)所示,湾口宽为500米。二、三期工程建成后,港内的潮流流场必将发生巨大的变化。建港前预知建港后的潮流     

象山港内三维动边界潮流的数值模拟

象山港是一具有广阔潮滩和大潮差区域的半封闭型海湾,进行数值模拟时必须引入动边界技术来考虑露漫滩的影响.在二维模式中引入动边界技术相对成熟一些,而将这些二维模式使用的露漫滩处理方法简单地搬入三维模式中,常遇到由于边界不连续变动而产生的数值"噪音"及计算不稳定现象.原始POM(Princeton ocean model)模型采用固定边界,没有使用动边界技术,故无法模拟漫滩流.借鉴BURCHARD et al 2004年的研究工作,在原始POM模型的基础上,突破其为固定边界模式的局限,基于尽量使模式物理上满足流动简化需要的原则,引入了一种较为自然的动边界处理技术,使得在非常浅水处和复杂的地形情况下,应用合理的数学表达式体现该物理过程.当总水深大于设定的临界水深时,体现的数学方程是通常形式的动量方程;而当总水深接近设定的最小允许水深时,模型的动量方程被简化为变化率、摩擦力和正压梯度等项之间的平衡关系,此时由于摩擦力占优,相应的流速也会趋于0,这样可以有效避免计算中出现负水深.除在非常浅水处对动量方程作简化外,对于陡坡地形附近的露漫滩问题,当发生一个网格点上的水位低于相邻格点海床的现象时,还需对正压梯度的求解作一个简单的数值处理,以避免不合理值的出现.此外,通过修改原始POM模型的底摩擦系数表达式,可使模型在模拟露漫滩过程时计算更加稳定.改进后的POM模型被用来模拟象山港海域内的三维潮流场,模型计算结果与2个潮位站、1个锚系站和2个船测连续站资料进行了比较,符合良好.整个模型很好地再现了象山港内大区域三维涨、落潮流特征和变化规律,同时象山港顶区域涨憩、落急、落憩和涨急4个特征时刻的流场水平和垂直分布变化过程反映该模型能很好地反映涨、落潮造成的潮间带的露漫滩过程,由此说明对原始POM模型所作的修改是十分有效和可行的,有利于进一步扩充POM模型的应用范围.     

大亚湾海域潮流和余流的三维数值模拟

用三维陆架海模式(HAMSOM)对大亚湾海域的潮汐、潮流和余流进行了数值模拟研究,模拟结果与实测值吻合较好。给出了潮流性质、主要分潮的潮流椭圆和余流。计算结果表明,大亚湾海域的潮流性质以不正规半日潮为主,水平潮流具有明显的往复流性质,主要呈南-北方向,落潮流速比涨潮流速大,其中表层M2分潮最大流速为25.3cm.s-1。流速受地形的影响,在大辣甲和黄毛山岛之间以及两岛与岸之间的区域流速较大,尤其在湾的东北角狭长地形处流最急,流速最大;靠近岸边流速较小,水平速度的垂向变化不大。夏季湾内余流较小,海域自净能力较弱。冬季湾内水体的自净能力随流场强度加强而加强。     

海岸河口泥沙数学模型研究进展

对海岸河口泥沙运动的基本方程、数值方法、边界条件、参数选取等进行了归纳总结和评述,以期对本学科的发展起到一定的引导和促进作用。     

湛江湾三维潮汐潮流数值模拟

基于采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模式,建立湛江湾附近海域的三维潮汐潮流数值模型,通过验证,结果与观测数据符合良好,重现了湛江湾的潮位和潮流变化状况.根据模拟结果计算得湛江湾的潮汐有明显不规则半日潮特征,主要分潮波M2、S2、K1、O1主要从外海传入,不构成独立的潮汐系统,其中M2分潮的最大振幅为109c...     

基于FVCOM的钦州湾三维潮流数值模拟

基于采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模式,建立钦州湾三维潮流数值模型来重现钦州湾的潮位和潮流变化状况.根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的钦州湾K1、O1、M2、S2分潮的同潮图,潮汐最大振幅分别为112、96、50和15cm;最大可能流速的分布基本与等深线一致,龙门港附近最大可能潮流流速可达200cm·s-1;钦州湾的外湾口海域开阔,一般为旋转流,近岸海区及水道、河口等多为往复流,K1和M2分潮流椭圆长轴的分布与地形密切相关,旋转方向均为顺时针,流速极值出现在龙门港区.由潮余流场的分布特点可以看出,钦州湾西槽和中槽的西侧区域是其主要的出水通道,东槽和中槽的东侧区域则是主要的进水通道.     

基于FVCOM模式钱塘江河口涌潮三维数值模拟研究

应用FVCOM模型进行钱塘江涌潮的二维和三维数值模拟,并使用2007年10月大潮期间的现场观测结果进行模型验证。结果表明,平面二维模拟结果与实测值吻合较好,与基于Godunov算法求解钱塘江涌潮二维特征的结果基本一致。三维计算结果再现了流速在垂向上的差异,以及在落潮转向涨潮时刻,涨潮先从底部开始,垂向上从底层向表层逐步从落潮流转为涨潮流。敏感性分析显示模型网格大小和曼宁系数的选取对模拟结果有较大的影响。     

A combined numerical model of three-dimensional tidal motion and sediment transport in tidal current and its application

INTRODUCTIONTheregularpatternsofmovementanddistributionofcurrentandsedimentinwaterbodyinestuaryandatcoastareconcernedbythepublicatalltime,butonlyafewresearchesonthenumericalsimulationofthethree-dimensionalnonlinearmovementoftideandwave,inwhichLeendertse's(Leendertseetal.,1973)finitedifferencemethod(FDM)istheleadingone,havebeendoneuptonow.TheLeendertseFDMisnotverygoodinitsapplication.Themainreasonisthatinthemodethesquaregridsinaplanecomputationaldomainareadopted.Thisgridsystemcannotfitt…     

河口往复流中潮流不对称与推移质输沙的关系

潮流不对称现象是近岸潮波运动的基本特征之一,为了研究潮流不对称对推移质泥沙长期净输运的作用机制,首先在往复流情况下对Bagnold推移质输沙率公式(1966)由于不包含起动流速所可能导致的误差进行理论分析,进而由统计学中的"偏度"的概念出发,推导了河口潮流不对称与推移质输沙之间的定量关系。研究认为,虽然Bagnold推移质输沙率公式不包含泥沙起动流速,但是只要泥沙起动流速和最大流速的比值在一定范围内,则在理论上公式的计算误差是可以接受的。由偏度结合Bagnold公式导出了潮流不对称与推移质输沙之间的关系,表明推移质泥沙的长期净输运不仅与余流有关,而且与不同分潮组合之间、余流与分潮之间的相互作用紧密相关。该关系还给出了一个由潮流调和常数估算河口推移质输沙的简便方法。经对比,从潮流不对称出发估算推移质输沙与直接采用推移质输沙率公式结果一致。     

三维潮流和潮流输沙问题的一种混合数值模拟及其应用

应用一种平面迎风有限元与垂向隐式有限差分相结合的数值计算方法建立了三维潮流和潮流输沙数学模型,并分别与相应的理论公式进行了对比验证.将建立的模型对广西廉州湾水域进行了计算,与实测资料的对比分析表明模型的计算结果符合实际.     

围（填）海工程对厦门湾潮流动力累积影响的初步研究

利用2007年厦门湾岸线和地形,对数学模型的参数进行验证,在验证结果达到规范要求的基础上,对厦门湾5个典型历史时期岸线和地形下的潮流场进行模拟计算,并根据数值模拟结果分析不同期间围（填）海工程对厦门湾潮流动力的累积影响.到2009年,通过嵩鼓断面和厦鼓断面的潮量分别减少了54.9%和24.5%,而通过同安湾湾口断面的潮量减少了23.7%.围（填）海工程对厦门湾湾内流速大小的影响比较明显,厦门西海域和同安湾海域的主要航道及湾口流速变化尤为明显.嵩鼓水道流速减少了40%以上,厦鼓水道流速减少了20%以上.结果表明：由于诸多围（填）海工程建设,致使海域面积大量缩小,进而引起了厦门湾纳潮量显著减少,潮流动力条件明显降低.