江苏辐射沙洲潮流水道挟沙力的分析与构建

根据江苏省辐射沙洲潮流水道21个站位的连续两个潮周期的潮流、含沙量实测资料,利用比较分析和数据回归研究方法,对各潮流水道的挟沙力计算式进行分析,拟合构建了江苏省辐射沙洲海域主要潮流水道相应的挟沙力动力表达关系式。利用4#~15#站位测量数据及相应计算结果计算拟合得出了相应所在潮流水道的挟沙力关系式。同时拟合给出了4#~24#站位所在水道的水流挟沙力计算式,并发现16#~24#站位所在潮流水道的水流挟沙力关系和4#~15#测站所在水道的水流挟沙力关系式有所差别,为此,另外拟合得出了16#~24#站位所在潮流水道相关性更强的实用挟沙力经验关系式。     

三角形网格生成法在海岸工程潮流数学模型中的应用

基于Ｐｏｉｓｓｏｎ方程网格生成法、考虑到海岸工程的复杂性，分区处理了Ｐｏｉｓｓｏｎ方程的源项，得到了适应海岸工程布置的三角形网格。该网格在庄河海域港池航道开挖潮流数学模型计算中，较好地反映了工程建设前、后的潮流形态，还避免了由于网格划分不理想带来的计算误差。     

江苏辐射沙洲水道含沙量变化动力响应

以辐射沙洲海域两个潮周期的风速、水、沙实测资料为例,利用小波分析和最大熵功率谱分析结合的方法揭示了潮流水道流速、水深、风速、各层含沙量5个层次的小波分析信号的频谱关系和相位关系.对水体各层含沙量的潮过程中的各频段信号进行了分析,明确了其响应变化机制.潮流水道水体含沙量与风速、流速、水深的变化存在着复杂的响应关系.潮流水道悬沙含量的变化与风速(风浪)、流速、水深都有关系.涨落潮流的不对称性,水体背景含沙量,水流紊动,重力作用,响应延迟效用都影响着各层悬沙在潮动力过程中的悬浮与沉降过程.在不同的小波分析层次上的流速、水深、风速对水体含沙量变化所起的相对作用大小是不同的.在同一小波分析层次中的流速、水深、风速分别对不同水层的含沙量变化所起的相对作用大小也是不同的.含沙量的高频变化主要是水流流速的变化起作用.从风速和流速的频谱结构上来看,风速与水流之间有耦合响应关系,风速对含沙量变化起作用是通过影响潮流流速和产生波浪进行的.动力强迫与含沙量响应并不是线性对应的,而是具有非线性的特征.     

江苏辐射沙洲陈家坞槽悬沙变化过程及垂线分布资料分析

本文对辐射沙洲陈家坞槽14号站位连续2个潮次的水文、泥沙测量资料进行了分析研究,论述了在非恒定流作用下泥沙的悬浮与沉降过程。定量分析了重力作用与紊动作用对含沙量和床面变形率的影响关系。对水体悬沙的垂线分布进行了拟合,给出了对数拟合关系式,并对该关系式进行了讨论和验证,初步明确了陈家坞槽主槽的悬沙垂线分布基本特征。     

苏北沿海大丰海域潮流场数值模拟计算

苏北辐射沙洲海域地形复杂,为了了解大丰海域潮流特征,采用MIKE21水动力模块建立了苏北辐射沙洲海域平面二维潮流数学模型,利用实测资料对大丰海域的潮位和潮流进行了验证。验证结果表明,模型计算值与实测值吻合较好,所建模型能够正确反映大丰海域的潮流特征。数值模拟结果表明,大丰海域的潮流动力强劲,各区域流速较大,往复流特征明显。模拟结果为该海域的工程建设与环境保护提供了科学依据。     

三角形网格生成法在海岸工程潮流数学模型中的应用

基于Ｐｏｉｓｓｏｎ方程网格生成法，考虑到海岸工程的复杂性，分区处理了Ｐｏｉｓｓｏｎ方程的源项，得到了适应海岸工程布置的三角形网格。该网格在庄河海域港池航道开挖潮流数学模型计算中，较好地反映了工程建设前、后的潮流形态，还避免了由于网格划分不理想带来的计算误差。     

南黄海辐射沙洲西洋水道垂向流速分布计算研究

利用传统对数分布描述潮流垂向流速分布时,常与现场实测资料有所偏差。考虑到悬沙垂向分布不均造成的水体分层效应,引入水体分层参数对动量传递系数进行修正,将悬沙垂向指数分布公式应用到流速分布计算中,推导出悬沙梯度引起水体分层效应时的垂向流速分布公式。与南黄海辐射沙洲西洋水道实测流速数据的对比分析表明,该分布与实测数据的相关程度明显高于传统对数分布,垂向流速分布结构更加符合实际情况。由于悬沙在水体底层的减阻作用,得到的摩阻流速小于由对数分布得到的摩阻流速,可以真实反映西洋水道内潮流底部的摩阻特性。     

辐射沙洲海域潮汐不对称对岸线变化的响应

基于Delft3D建立辐射沙洲海域平面二维潮流数值模型,并与实测潮位流速进行验证,保证了计算精度。分别对1984年和2014年岸线条件下辐射沙洲海域的潮汐不对称性进行了研究。结果表明,辐射沙洲海域潮波变形显著,大部分区域涨潮历时小于落潮历时。近岸地区潮波变形在岸线变化后明显减弱。浅滩和深槽处涨落潮流速相对大小不同。岸线变化使得该海域涨潮占优的特性越发显著。通过分析烂沙洋水道及西洋水道的潮汐不对称性,分别探讨了岸线变化对两个潮波系统的影响特征。岸线变化对传入辐射沙洲南部水域的东海前进波的影响为:大潮期涨落潮潮高不对称性在岸线变化前后差别大,偏度在岸线变化后略微增加。岸线变化对传入辐射沙洲北部水域的黄海旋转潮波的影响为:偏度在岸线变化后增加明显,造成潮汐不对称的主要分潮组合可能发生改变。     

长江口边界拟合坐标的三维潮流数学模型

在正交曲线坐标系下，采用坐标变换，有限差分、交替隐式求解、动边界处理等方法，建立了边界拟合网格的三维潮流数学模型。应用在长江口潮流场的计算中，得到了与长江口实测潮流，流速和流向相一致的结果，能较好地反映长江口复杂边界和地形下的三维潮流变化。     

基于弯道二次流修正模型的大辽河潮流界时空变化模拟

基于ELADI算法的平面二维水环境模型WESC2D,定量研究大辽河潮区界与潮流界的时空变化规律。在模拟和验证大辽河潮位变化过程基础上,通过数值试验系统地模拟分析了上游径流量及汇流比、下游潮差和海平面上升对大辽河潮区界与潮流界的影响规律,并以1999年—2009年水文过程为条件定量研究大辽河潮流界的年、月变化及潮流界位置出现频率。结果表明,径流是影响大辽河潮区界与潮流界位置的主要因素,大辽河潮流界远远超过三岔河。     

黄河口潮流数值模拟

应用二维非恒定流方程和破开算子法，数值模拟了黄河口附近海域潮流运动规律，并对动边界和潮位边界的处理作了探讨，实测资料验证表明，本文建立的数学模型能较好模拟黄河口附近的潮流场和潮位场。     

二维浅水域潮流数值模拟的ADI－QUICK格式

本文采用ＡＤＩ－ＱＵＩＣＫ有限差分格式，用单一正交网格系进行空间离散，对二维浅水流动方程和污染物对流－扩散问题进行数值模拟。方法具有高阶精度，不呈现数值振荡，不带有可感受的数值衰减，计算过程稳定，计算方法简便等优点。本文以大连湾海域为实例，计算了Ｍ２－分潮流动规律。基于ＡＤＩ－ＱＵＩＣＫ格式编制的ＦＯＲＴＲＡＮ程序对其它的浅水海域和河口的流动问题具有普遍的适应性。     

舾装码头工程对大辽河口水沙运动的模拟分析

以盘锦舾装码头工程为背景,建立二维潮流泥沙数学模型,对工程建设前后海域潮流泥沙运动变化进行模拟分析。研究表明,舾装码头及引堤工程缩窄了盖州滩东侧至双台子河口的主流通道,周围海域水动力条件发生了一定变化,其潮流场受影响范围基本在5 km左右;舾装码头前沿含沙量变化梯度较大,大辽河口东、西水道处含沙量变化不明显。     

辽东湾顶极浅海潮流数值计算

针对辽东湾顶的复杂地形，本文使用有限元方法离散浅水波动方程。对计算区域采用三角单元剖分，对水位和流速用线性插值函数逼近，应用动边界技术模拟了潮滩随水位变化而干出或淹没，对传统的底摩擦公式进行了改进，从而解决了在计算很浅的水域时，可能出现的数值不稳定问题。本文的计算值与实测资料符合良好。     

水平轴潮流水轮机水力性能的数值模拟研究

采用数值模拟方法对一种带增速管的水平轴潮流水轮机的流量特性和转速特性进行了研究,并分析了增速管长径比、面积比对该水轮机水力性能的影响。计算结果表明:该潮流水轮机能量转换效率较高,同时自启动性能好,但对潮流流速变化较敏感;增速管可显著提高水轮机的水力性能,特别是输出功率;对于一定结构形式的潮流水轮机,增速管具有最佳的长径比。     

调控海湾环流的人工加糙体的水力特性

本文首先阐明利用底部糙率促进海湾形成剩余环流的基本思路，并对所设计的十一个使水流发生偏转的加糙模型的水动力学特性进行了实验研究，确定了优选加糙模型的准则，并在此基础上优选出Ｔｙｐｅ１、Ｔｙｐｅ２、Ｔｙｐｅ８作用于Ｂ区的效果较好的加糙模型。     

丁字河口附近海域冬季悬浮体特征及其对潮流运动的响应

基于冬季实测的悬浮体及潮流数据,分析丁字河口附近海域悬浮体的分布、组成及变化动力因素。研究结果表明：水平方向上,海域表层悬浮体浓度总体呈南高北低的分布趋势;垂直方向上,底层悬浮体浓度要明显高于表层,且分布形式较表层更为复杂。但在丁字河口附近及悬浮体高值区二者分布形态一致。悬浮体粒径与潮流流速有明显的相关性,最粗粒径出现在落急阶段,最细粒径出现在涨憩期间。主要为涨、落潮期悬浮体来源及携砂能力不同所致。     

长江口潮流不对称时空分布特征

河口地区的潮流不对称特性对近岸的泥沙输运、地貌改变有着很大的影响。但由于长期且高频的流速或流量数据较难获取,潮流不对称特性的研究较少。利用二维水动力数学模型,模拟长江大通以下感潮河段1 a的动力过程,研究长江口潮流不对称的时空分布规律。结合非稳态调和方法和偏度方法,分析长江口涨落潮流速不对称和涨落憩历时不对称趋势,并进一步分析长江口的粗、细颗粒泥沙运动趋势。研究结果表明:落憩历时更短,有利于细颗粒泥沙向陆运动;径流对落潮流流速的增强作用导致长江口落潮流速大于涨潮流速,有利于粗颗粒泥沙向海运动。研究成果对于明确长江口泥沙运动趋势及潮流不对称的影响有一定参考价值。     

兴化湾潮汐潮流特性及工程影响分析

福建省兴化湾内大量围填、疏浚工程建设直接影响湾内水动力环境。依据2009年2月水文观测资料,对实测资料进行分析,并利用潮汐调和分析、潮流准调和分析、潮流数值模拟等方法得到了兴化湾海区的潮汐、潮流特性以及湾内工程前后的潮位、潮流场和余流场特征。分析研究表明,兴化湾潮汐属于正规半日潮,浅水效应较弱;潮流为不正规半日潮流,浅海分潮作用较强;湾内潮波逐渐有驻波特征,形成湾内潮波的两股潮流流向稳定,呈往复流,其中兴化水道潮流涨潮占优,南日水道潮流落潮占优;工程实施后,基于调和常数的2013年7月潮位预报与实测潮位吻合较好,同时潮汐潮流性质不变,在港池、航道水域流速有所增加;兴化、南日两水道涨、落潮通量均减小,全湾纳潮量有所减少;湾内余流场整体不变,口门处涡漩有所加强。