长江口余流和盐度的二维数值计算

长江口是中国第一大河入海处,其环境最显著的特点是因为长江入海径流而产生长江冲淡水、长江入海泥沙、入海营养盐和有机物等都有显著的季节变化。由于长江入海年径流量约为9千亿m~3。这祥,长江口外的余流和盐-淡水混合是引人注目的问题。国内许多学者对于这方面进行过调查和研究。其中长江口外关于夏季流轴和盐舌转向东北的原因,迄今还没有取得一致的意见。本文利用Liu和Leendertse的二维非线性运动方     

内波频散关系的一种数值解法

基于Ｆｌｉｇｅｌ等（１９７５）采用的Ｔｈｏｍｐｓｏｎ－Ｈａｓｋｅｌｌ算法（Ｈａｓｋｅｌｌ，１９５１），在取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似的条件下求解线性内波方程，以研究内波的频散关系及其各种模态的垂直速度振幅随深度分布的特征。本文以南海（１３°３０′Ｎ，１１８°３０′Ｅ）、（９°３０′Ｎ，１１１°３０′Ｅ）两个测站夏季和冬季的内波特征的计算为例，分别用Ｆｌｉｇｅｌ等原先的方法（引入Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似）和本文改进的方法（取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似）进行了计算；结果表明：对于垂直波数较小的内波，在取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似情况下，其计算精度可获得明显的提高。     

内波频散关系的一种数值解法

基于Ｆｌｉｇｅｌ等（１９７５）采用的Ｔｈｏｍｐｓｏｎ－Ｈａｓｋｅｌｌ算法（Ｈａｓｋｅｌｌ，１９５１），在取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似的条件下求解线性内波方程，以研究内波的频散关系及其各种模态的垂直速度振幅随深度分布的特征。本文以南海（１３°３０′Ｎ，１１８°３０′Ｅ）、（９°３０′Ｎ，１１１°３０′Ｅ）两个测站夏季和冬季的内波特征的计算为例，分别用Ｆｌｉｇｅｌ等原先的方法（引入Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ     

海洋流体动力学的一种交替方向隐式二维数值模式

本文提出一种计算浅海潮汐、风暴潮及其他长周期波动的二维数值模式.动力学方程用建立在交错网格上的二步差分子方程近似,两步均为隐格式,其中一步用于计算水位和x方向速度分量,另一步计算水位和y方向速度分量.两步交替进行以获得每一时间步长的值,该格式具有二阶精度.文章用Von Neumann方法证明了该计算格式的线性差分方程是无条件稳定的.为检验数值模式的可靠性,本文作了一系列数值实验.在有一开边界的长方形平底和斜底水域中以开边界处周期性振动和海面处定常风应力驱动下,数值模拟所得结果与解析解完全一致;在水深不连续,边界封闭的矩形水域中,水位对定常风响应的数值解也与Leendertse模式计算结果完全一致.模式还用于对南海风暴潮进行后报,良好地再现了风暴增水过程.     

一种新的数值方法——准分析法在二维非恒定流动问题中的应用

本文探讨一种求解工程和数学物理方面具有初边值微分方程的新的数值途径--准分析法。本方法经应用于二维浅水非恒定水流,验算后与实测结果相吻合,并较之按有限差分法和有限单元法所得结果更接近实际。本方法由于使用了各劈开算子的解析解,需要的计算工作量大大减小。又按其基本原理应可以用于求解其他具有初边值的数理方程问题,因而有可能成为一种新的数值求解途径。     

长江口和杭州湾污染物稀释扩散及交汇数值模拟研究

河口水体中污染物稀释扩散是近海水环境研究的关键问题之一。针对长江口和杭州湾的污染物稀释扩散与交汇,利用有限体积法,建立了大范围二维潮流水质数学模型,结合拉格朗日法粒子追踪技术,模拟了不同径流下两河口的污染物(COD)稀释、扩散和交汇。结果表明,长江口石洞口排放的污染物口内经过10次往复运动,历时5天扩散至口门处,随后部分进入外海,另一部分经过6天扩散至杭州湾水域;杭州湾金山排放的污染物历时10天向上下游扩散约28 km,同时由北岸向南扩散约15 km。在各排污口同时排放COD浓度为100 mg/L的污水,交汇处COD达到相对稳定后,浓度增量约为1.2 mg/L,受长江口和杭州湾的影响之比约为5∶1。对不同径流量下COD稀释扩散进行模拟,得出径流量增大有助于污染物的稀释扩散。     

仿射秩最小化问题的一种解法

低秩矩阵恢复问题在众多领域有重要应用.由于秩函数的复杂性,通常寻求其替代函数进而求解松弛问题.核范数是普遍使用的替代函数之一,但其恢复能力有限.本文提出了一种新的松弛模型用于求解低秩矩阵恢复问题,并给出了邻近梯度下降算法,证明了算法的收敛性.实验数据表明模型的恢复能力远高于核范数模型.算法对于含噪声的情形同样适用,与核...     

黄茅海二维潮流的数值计算

将三维浅海流体动力学的流速分解模型简化为二维潮模型。在Ara-Kawa-B网格上,对黄茅海的潮位和潮流进行数值模拟。结果表明,黄茅海是一个往复流海区,与实际吻合较好。     

二维物性界面深度重磁反演的一种非线性迭代解法──样条函数法

提出一种重磁导演非线性反演的直接解 ,它是基于迭代法求解一个非线性各分方程。当物性界面起伏分布△ｈ满足｜△ｈ｜〈√２－１）ｈ时,积分的补积函数可展成△ｈ的幂级数,考虑△ｈ高次项的影响,应用简单迭代法可将问题化成相应的线性积分方程,并可用Ｂ样条函数求解。在不同磁化方向的△Ｔ和Ｚα异常上和变密度界面引起的重力异常上实现了模拟反演。精度显著高于线性直接解。在南海东沙群岛地区进行了莫霍面的反演计算,效果良     

杭州湾二维潮波计算及底质分布的动力成因

考虑到杭州湾较浅,面积大而地形变化不剧烈,沉积物粘性差且其输运方式主要是悬移,我们假定其单位体积水体内的砂量是达到动态平衡的,故采用《平衡输砂原理》的Bagnold公式计算了沉积物的输运量,并用净输运量的散度来表征湾内沉积物的冲淤区域的分布。所得结果与实测结果基本相符。从而为今后在类似的河口湾中进行沉积物冲淤预测提供了依据和手段。在潮波计算中本文采用了Gray提出的一种与Simpson求积公式相结合的等参有限元方法,避免了复杂的数值求积计算。对二维潮波计算中出现的短波扰动则采用了适当的平滑手段,计算结果与实测相比,符合的程度较高。     

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     

杭州湾潮波运动的一个三维数值模型

应用坐标变换对杭州湾进行了潮波运动的三维数值计算。计算结果与实测符合良好。     

杭州湾潮汐潮流的数值计算

本文应用有限差分方法,对杭州湾的潮汐、潮流进行了数值计算,得到了全日((O_1+K_1)/2)、半日(M_2)和浅水(M_4,M_6)分潮的调和常数。计算结果与实测符合良好。文章根据计算结果描述了杭州湾的潮汐、潮流的分布及其特性。     

杭州湾潮波三维数值模拟

采用“σ坐标下的三维数值模式”来模拟杭州湾三维潮波运动,水平方向上以较小尺度的差分网格覆盖计算区,垂直方向上给予均匀的分层,对占本湾水位谱总能量80％的半日潮波M_2和半日潮波m_1((K_1+O_1)/2)两类进行了数值模拟。水平流动和潮位的计算结果与相应的实测值拟合良好。计算表明,水平潮流具有明显的往复流性质,主要呈东-西方向;流速自湾口向湾顶增加,M_2分潮流最大可达270cm/s左右,m_1分潮流最大可达24cm/s左右。在太阴时1和13时,于湾的中部偏南存在一个弱的逆时针向的大涡旋;在7和19时于上述位置存在一个弱的顺时针向的大涡旋。垂直流速振幅一般为10~(-2)—2×10~(-2)cm/s,最大可达2.5×10~(-2)cm/s,位于乍浦附近的底层水域中。     

胶州湾红岛码头疏浚物质输移扩散数值预测

利用有限元分步杂交法，首先对胶州湾海域潮流场进行了数值模拟，进而建立了胶州湾疏浚物悬浮泥沙的二维输运——扩散模型，并应用于胶州湾红岛拟建码头疏浚区的疏浚物输运扩散数值模拟预测，根据预测结果分析了红岛码头疏浚区施工期间悬浮泥沙对附近水环境的影响。     

胶州湾及其邻近海域潮流和污染物扩散的数值模拟

采用曲线网格技术，将ECOMSED模式应用于胶州湾的潮流和污染物COD的稀释扩散研究，建主了一个三维保守污染物COD输运的对流扩散数值模型，对胶州湾M2分潮和COD污染状况进行了模拟。结果表明，胶州湾及其附近海域存在许多大小、强弱和旋转方向不同的余流涡；湾内COD浓度东部比西部高，湾口外的COD浓度等值线成舌状分布，向东伸展；余流和COD浓度垂向分布差异并不显。模拟结果与胶州湾的实测资料符合较好。     

杭州湾开挖深水航道对潮流影响的数值研究

采用ｘ方向伸展坐标下的二,三维方程,建立了开避或增深深水航道前后的潮流场数值模模式。该模式在航道横向上网格变距,以保证航道横向上有一定量的网格覆盖。在计算中采用二,三维交替进行,既节省大量计算时间,又保证了计算的稳定性。     

杭州湾海底地质灾害初步调查

根据杭州湾近年来工程地质勘察和地球物理探测所获得的资料,将杭州湾常见的地质灾害分为活动性地质灾害和限制性地质灾害.对杭州湾常见的地质灾害因素作了比较深入的分析,特别是潮流冲刷槽、古河道、软土、滑坡、砂土液化、浅层气等与海洋工程密切相关的地质灾害类型及其分布特征、形成机制及危害性等,为本区海洋工程建设和海洋开发提供基础资...     

基于EFDC模型的盐度数值模拟研究

在地形变化剧烈的海域, 由于?坐标在垂向离散出现了较大的压强梯度力误差, 导致盐度模拟误差较大。本文在EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型的基础上, 以美国莫比尔湾(Mobile Bay)为例, 比较了在水深变化剧烈的区域?坐标和LCL ?坐标下盐度数值模拟结果的差异。研究结果表明, 采用LCL ?坐标能使得压强梯度力所产生的截断误差降到最低; 在LCL ?坐标下, 模拟的趋势和模拟数值都能够真实地反应实际的物理情况, 为今后解决此类问题提供了一种新方法。     

杭州湾粉质土动强度特性研究

通过对杭州湾海底浅层粉土动强度的研究 ,发现动强度指标内摩擦角Cd 为静强度的39.7 %左右 ,同时动强度与固结比Kc、振动频率 f关系密切。当Kc 较小时 ,动强度随Kc 的增大而增大 ,但Kc>1.5后 ,动强度曲线平缓且有降低的趋势 ;在振动次数较小 (<22次 )时 ,f=0.2Hz的粉土表现出较高的动强度 ,振动次数较大后 ,曲线变化复杂 ,这可能与试样两端的透水石发生共振有关 ,但均在30～50次振动范围内出现峰值后破坏。