太湖和大浦河口风成流、风涌水的数值模拟及其单站验证

介绍了太湖风成流和风涌水的数值摸拟工作。使用两种不同水平分辨率的数值模式,利用中日合作研究组在大浦河口实测的水位、湖流和风的资料对模拟结果进行了验证。结果指出,模式对风涌水及流向有较好的预报能力,流速的预报尚待进一步改进。     

完全非线性波浪与二维固定结构物作用的IGN-BEM耦合分析模型

为高效准确地对完全非线性波浪与二维固定结构物的相互作用进行模拟分析,建立了二维完全非线性时域耦合模型。耦合模型将计算域划分为靠近结构物的内域和远离结构物的外域,每个区域均采用满足完全非线性自由水面边界条件的波浪模型进行求解。在内域使用Laplace方程描述流体运动并采用高阶边界元法（BEM）对其进行求解;而在没有结构物的外域,波浪运动的控制方程为Irrotational Green-Naghdi（IGN）方程并采用有限元法（FEM）对其进行求解。内域和外域通过一段重叠区域进行耦合,从而实现模型间变量的传递。首先利用耦合模型分别对规则波的传播、直墙前立波的生成以及相关物理模型试验进行模拟,数值结果与精确解和试验结果的良好吻合验证了耦合模型耦合方式的合理性以及处理非线性问题的准确性;然后使用耦合模型模拟分析了波浪与固定结构物间的相互作用,并将结果与线性解析解以及完全非线性BEM模型的结果进行了对比分析,进一步证明了耦合模型的正确性与高效性。     

15km3天然气球罐设计研究及优化

天然气的广泛应用,促进存储容器向大型化发展。以已投产使用的10km³天然气球罐为设计基础,设计建造完全国产化的15km³天然气球罐,利用计算参数建立有限元模型,验证模型的可靠性。建立双层拉杆模型,施加地震荷载及风载,进行动力响应分析及应力分析。为讨论双层拉杆最优位置及直径,建立了5种上下拉杆比例不同的模型,另外每种比例模型设计3种不同拉杆直径。结果表明:在8度设防二类场地地震波的情况下,上层和下层拉杆比例为0.618∶1,直径为50mm的模型对于球罐优化方面优于其他模型,球罐各项参数均显著减小且应力无放大效应。     

影响湛江的热带气旋路径、登陆地点和增水关系探讨

本文根据影响湛江的典型热带气旋和风暴潮增水资料,系统地分析了热带气旋登陆地点、路径等要素和湛江港增水的关系。结果表明,湛江港发生的增水极值时间和增水形式因热带气旋登陆地点和路径的不同而异。从动力学进一步分析也表明,湛江港的增水类型与热带气旋登陆地点和路径关系非常密切。本文最后还讨论共振现象对湛江港增水的影响。     

提高地浸钻孔出水量的有效技术措施

地浸钻孔是一种以采矿为目的的钻孔,提高钻孔出水量就是提高钻孔的采矿量。通过对多年地浸钻孔施工经验和理论进行分析,发现影响钻孔出水量的主要因素为钻井泥浆的成分和性能以及人工过滤层的渗透性差异,提出在地浸钻孔施工方案中采用植物胶净化泥浆钻进和扩孔、投砾罐射吸式填砾、物理化学组合洗井3种技术措施,对比前后施工钻孔的出水量大小,证明了该技术措施对提高地浸钻孔出水量具有良好的效果。     

三峡库区龙门寨危岩体崩塌产生涌浪研究

长江两岸高耸的危岩体对航道、沿岸居民带来巨大安全隐患。大宁河属于长江一级支流,龙门寨危岩体位于大宁河上,距离巫山县城仅1 km。利用FLOW-3D软件,模拟了145 m、175 m两种水位工况下龙门寨危岩体崩塌产生涌浪过程和涌浪传播过程。模拟结果表明,涌浪在145 m水位工况下最大浪高约为17.9 m,175 m水位工况下最大浪高约为11.6 m;在巫山县的五个码头处,两种水位工况最大涌浪爬高分别约为10.9 m、3.8 m;根据涌浪高度,对大宁河进行危险分区,145 m水位工况下极高危险区长度约4.4 km,很高危险区长度约1.9 km;175 m水位工况下极高危险区长度约3.0 km,很高危险区长度约1.0 km。研究结果有助于防控龙门寨危岩体潜在涌浪灾害危害,保障大宁河航道和巫山县码头安全,同时也为三峡库区滑坡涌浪灾害提供了预警依据。      

台风过境期间辽河口滨海湿地水动力特征的数值模拟研究

本研究基于FVCOM环流模型,耦合ECMWF背景风场和Jelesnianski台风经验模型形成合成风场,对9711台风“温妮”过境辽河口区域的水动力进行模拟研究。模型通过在动量方程、湍流方程中加入附加源项来表达盐沼植被对水动力的阻碍作用。使用研究区域实测的潮位、流速、流向等数据对水动力模型进行验证,模拟结果与实测数据吻合较好。结果表明：潮滩盐沼植被对台风过境期间的潮位变化无明显影响,但对流速具有显著的衰减作用,且芦苇对潮流的衰减作用大于盐地碱蓬植被,芦苇区的速度最大衰减率达81.43%。此外,台风路径变化对辽河口湿地海域的增减水及流速影响较大,台风强度越强,局部区域造成的风暴潮增水和流速也相应越大。     

江苏中部淤泥质潮滩潮汐层理成因机理和风暴沉积判别标志

通过对江苏中部淤泥质潮滩潮汐纹层发育过程的实地观测,以及对所采样品在室内进行的落淤量的计算与颗粒的粒度、磨圆度分析等,揭示出江苏中部海岸淤泥质潮滩沉积中的潮汐层理的成因机理:毫米级薄砂泥互层层理为半日潮的产物,厘米级厚的厚砂泥互层层理为半月天文潮的产物。此外,通过对9711号台风引致的风暴潮影响前后的滩面进行了现场观测,发现江苏中部淤泥质潮滩上部存在一个即使在风暴潮期间也不发生侵蚀的地带。该带的风暴沉积与正常的潮滩沉积比较,具有粒度较粗,分选较差,磨圆稍好,递变现象明显,平行层理或波状交错层理发育比较典型的特征。     

基于KPCA-RBF模型的风暴潮灾害经济损失预测

作为破坏性最强的海洋灾害,风暴潮灾害每年都给我国沿海地区造成了巨大的经济损失,运用科学的方法模型合理预测风暴潮灾害经济损失对指导沿海地区的防灾减灾工作意义深远。本文基于风暴潮灾害的成灾特点建立了风暴潮灾害直接经济损失预评估指标体系,由于评估指标数据高度非线性,采用核主成分分析（KPCA）对高维非线性数据进行降维优化,并利用径向基函数（RBF）神经网络对降维后的数据进行训练,从而实现对风暴潮灾害直接经济损失的预测。选取广东省1996—2018年的32个风暴潮灾害损失样本对模型进行仿真测试,结果表明,KPCA-RBF预测模型集成了核主成分分析和径向基函数神经网络的优势,预测结果精度高,学习收敛速度快,对风暴潮灾害数据序列有较好的非线性拟合能力。     

基于浪潮组合的台风暴潮强度等级划分

为准确定位风暴的强弱及灾害的大小,文中提出了泊松-二维对数正态分布,并将其用于海岸地区台风暴潮致灾强度的长期预测。选取青岛地区建国以来所出现的主要台风暴潮作为观测资料,以水位和显著波高系列组成样本,进行了台风暴潮重现期的统计推算。提出了判别台风暴潮致灾强度的新标准。实例显示,新标准概念清楚,简单易行,适用于青岛地区台风暴潮的强度确定。基于新模式的风暴潮强度随机分析方法对我国其它海岸地区的防潮减灾具有参考意义。