缓坡地形拍岸浪数值模拟研究

采用基于完全非线性Boussinesq方程建立的精细化海浪数值模型——Funwave-TVD模式及水槽实验数据进行拍岸浪数值模拟研究,并对不同入射情况拍岸浪进行数值模拟得出:拍岸浪缓坡传播过程中,均符合波高先增大直至破碎后迅速减小这一现象;在典型坡度1.91°(1∶30)情况下,进行了大量数值模拟,当仅入射波高增大时,破碎波高增大,破碎位置向深水区移动;当仅入射周期增大时,除上述特征外,当周期增大到一定程度时,这种趋势显著减弱;同时,当入射周期和波高较大时,非线性效应增强,模拟结果出现不稳定。下一步将利用实验与数值模拟相结合的优势,对前人拍岸浪预报方法和理论进行深入分析研究,为实现拍岸浪精细化预报提供优化解决方案。     

ECOM模式的改进及在长江河口、杭州湾及邻近海区的应用

基于原正交ECOM(Estuarine Coastal and Ocean Model)模式，把它改进为非正交曲线坐标系下模式，以较好地拟合河口海岸岸线的变化，有效提高局部空间分辨率，提高计算速度和精度；应用预估修正法提高模式的稳定性；扣除局域平均密度层结提高。坐标系下斜压压强梯度力的计算精度；采用Euler-Lagrange方法改进物质输运方程中的平流项计算方法。数值试验结果证明以上4种方法有效地提高了模式的计算精度。把改进的模式应用于长江河口、杭州湾及邻近海区，模拟结果与观测资料较为一致。改进后的模式可更好地应用于河口海岸的研究中。     

Estimation of Sediment Transport with An in-situ Acoustic Retrieval Algorithm in the High-Turbidity Changjiang Estuary, China

A comprehensive acoustic retrieval algorithm to investigate suspended sediment is presented with the combined validations of Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) and Optical Backscattering Sensor (OBS) monitoring along seven cross-channel sections in the high-turbidity North Passage of the Changjiang Estuary, China. The realistic water conditions, horizontal and vertical salinities, and grain size of the suspended sediment are considered in the retrieval algorithm. Relations between net volume scattering of sound attenuation (Sv) due to sediments and ADCP echo intensity (E) were obtained with reasonable accuracy after applying the linear regression method. In the river mouth, an intensive vertical stratification and horizontal inhomogeneity were found, with a higher concentration of sediment in the North Passage and a lower concentration in the North Channel and South Passage. Additionally, The North Passage is characterized by higher sediment concentration in the middle region and lower concentration in the entrance and outlet areas. The maximum sediment flux rate, occurred in the middle region, could reach 6.3×105 and 1.5×105 t/h during the spring and neap tide, respectively. Retrieved sediment fluxes in the middle region are significantly larger than that in the upstream and downstream region. This strong sediment imbalance along the main channel indicates potential secondary sediment supply from southern Jiuduansha Shoals.     

杭州湾、长江口余流及其物质输运作用的模拟研究Ⅰ.杭州湾、长江口三维联合模型

根据杭州湾、长江口流场和物质输运的特点,引进正交曲线网格版本ＥＣＯＭ模型,并对斜压梯度力和物质对流扩散的计算作了改进,建立了一个以杭州湾和长江口为整体的三维联合模型,用于潮流、余流和物质输运的计算和研究．     

开敞大河口滩槽冲淤对台风的响应及其动力泥沙机制探讨——以长江口南汇边滩—南槽—九段沙系统为例

台风期间 ,潮间带和潮下带岸坡总体上遭受侵蚀 ,而向岸一侧的沼泽和向海一侧的深槽则趋于淤积。台风期间的冲淤强度比正常天气的高 1- 2个数量级。台风期间裸滩的侵蚀机制是风将高能传递给水体使水体挟沙能力剧增 ,沼泽迅速淤积的机制与植被的消能捕沙功能、涨潮水体的高含沙量和明显的增水有关 ,而深槽的骤淤则是由于深水区底层相对较弱的动力条件与浅滩侵蚀所致的高含沙量不相适应。受径流和潮流对泥沙扩散作用的影响 ,台风所致的滩槽冲淤不一定达成平衡     

一种新型的非对称台风海面气压场和风场模型

采用台风外围闭合特征等压线等要素,对圆对称的藤田气压模型进行改进,推导出不含有关参数的非对称台风海面气压场和考虑到径向梯度风的风场模型,并利用该模型对给湛江地区造成了严重风暴潮灾的几次台风过程的海面气压场和风场进行了模拟。结果表明,改进后的台风气压场和风场模型更方便准确。     

二阶谱理论及在海浪研究中的应用

针对目前国内对于二谱的研究及应用尚不普遍的状况，在参考国外文献以及我们已完成的有关研究基础上，系统地阐述了实过程的二阶谱，交叉二阶谱与矢量过程的旋转二阶谱，旋转交叉二阶谱的定义与概念，重点讨论了实过程二阶谱的有关性质。     

长江口北槽近底高质量浓度泥沙形成关键机制分析

通过对长江口北槽水文泥沙观测数据的分析,并结合前人的研究成果,定性地确定了制约沉降及紊动抑制作用在长江口近底高质量浓度悬浮泥沙的形成中有重要的作用;通过一个基于FVCOM的一维垂向泥沙模型定量地确定了制约沉降对水体含沙量浓度的增加作用,但紊动抑制显著地改变了泥沙浓度的垂向结构,增强了近底层的水体层化,从而形成了较为明显的近底高质量浓度泥沙悬浮;与实测数据的对比结果显示,制约沉降与紊动抑制作用的联合作用对近底高质量浓度悬浮泥沙模拟结果有显著的改善作用,模型能够较好地模拟大潮期间的长江口近底高质量浓度泥沙垂向剖面过程。     

基于水槽实验的近岸波浪破碎计算研究

将前人波浪破碎计算及判定公式进行汇总、整理并分成3类;同时,为了对选取公式进行比较,文还将上述公式分为两类破碎波高计算模型,一类是直接计算模型;另一类是联立拍岸浪波高计算模型与破碎判据,建立的间接计算模型。在此基础上,结合实验数据,对破碎波高和破碎指标进行误差分析得出,间接计算模型中,Goda提出的破碎判据效果最好,为下一步拍岸浪精细化预报以及其区域计算模型的建立提供参考。     

常深度水域二维无旋进行波能流的劈分

本文用比较简单的方法对有限水深二维无旋进行波的能流进行了精确劈分,通过对能流的数值计算,证实能流主要是由于流体压强作功而引起的,但有时动能与势能引起的能流也可占相当比例,在极端情况下可达30%。本文还对目前实际工作中通用的按小振幅波理论计算能流的方法的误差作了讨论。另外,本文进行能流劈分的推导方法适用于有限水深和无限水深,比Starr对深水能流进行劈分的方法更简单和直接,因此本文所用的推导方法是对starr推导方法的一种改进。