FVCOM模型在潜堤附近水流运动模拟中的应用

采用FVCOM中的导堤—丁坝模块,对上挑形淹没丁坝附近的水流进行数值模拟,并与已有物理模型试验观测到的自由水面线和流速分布资料进行了比较。结果表明,FVCOM模型模拟结果与试验结果有较好的一致性,模型能够合理描述潜堤顶部过水现象,反映潜堤附近三维环流特征。     

基于非结构化网格的波流耦合模拟及应用

波浪与潮流相互作用是近岸海域的关键水动力因素。基于相同的非结构化网格同时模拟潮流和波浪,并通过参数的同步传递,即实现波流的耦合计算。模型中潮流基于三维水动力模型FVCOM,并引入波致辐射应力和水体紊动;波浪基于波谱平衡方程和光程函数方程求解,方程中均考虑流速的影响,可用于大范围波流耦合计算。通过两个算例对流和波浪在传播过程中的相互影响进行了验证;同时对实际海域的潮流和波浪进行了耦合计算,结果表明:模型对模拟近岸波流的耦合作用有着很好的精度和适用性,可用于实际工程的计算。     

长江口河口湿地冲淤对潮流的影响研究

本文对长江口崇明东滩、横沙东滩和九段沙湿地的冲淤变化进行定量描述,应用FVCOM模型建立长江口三维潮流数值计算模型,重点模拟淤积1年、5年和10年三种工况下长江口各分支航道的潮位、潮时、潮流垂向结构变化。计算结果表明,长江口地区随着淤积程度的逐步加强,潮位、潮时、潮流垂向结构发生显著变化,并且越往上游,受影响程度逐次减弱。     

航海模拟器中的港口精准流场的数值模拟

针对航海模拟器所采用的定向流场与真实流场差别较大的问题,基于三维有限体积海洋数值模式FVCOM构建模型,计算并验证湛江港工程区精准动态流场,将计算结果导入Dragon V5000型航海模拟器进行验证,对比分析表明,数值计算的精准动态流使模拟的流场环境更为逼真,场数据与实测数据吻合良好,可较好地反映模拟区域的真实流场环境,船体受流作用效果更为真实,可提升航海模拟器的环境真实感和行为真实感。     

盐度层化对长江口水动力的影响

基于FVCOM三维水动力及盐度模型,在考虑盐度层化和不考虑盐度层化两种条件下对长江口附近海域进行了水动力盐度数值模拟。计算结果表明,盐度层化产生的紊动抑制对垂向紊动粘滞系数和水平流速有较明显的影响。与不考虑盐度层化的计算结果相比,考虑盐度层化后,垂向紊动粘滞系数变小,流速垂向平均值变大,表层流速变大,底层流速变小,与实测值更为吻合。     

FVCOM在长江口水动力数值模拟中的应用

本文以"大江河口湿地演变退化的评价体系"项目为背景,应用FVCOM潮流及形态动力学模型建立长江口三维潮流数值计算模型,建立了包括长江口、杭州湾及邻近海域大范围的三维潮流数值模型,基于Linux平台下的并行计算使得变尺度大范围河口地区的模拟效率得到了很大的提高。运用实测潮位、流速、流向对模型的相似性进行验证,计算验证结果与实测值比较吻合,模拟流场能够比较好的反映长江口地区往复流场和口外区域顺时针旋转流特征,可以用于长江口潮流的进一步研究。     

基于蒙特卡洛方法的海上搜寻区域确定模型

为了提高海上搜寻与救助的成功率,采用FVCOM模型进行遇难海域表面流场的数值预报,并与实测结果进行比较。采用经验公式法确定不同漂浮物种类风致漂移速度与风速的关系。引入蒙特卡洛方法,通过量化影响漂移的不确定性因素,确定漂浮物位置随时间变化的概率密度函数,并以统计区域作为搜寻区域,编制程序建立搜寻区域确定模型。模型实例验证效果较好,可为搜救工作的开展提供依据。     

南黄海辐射沙脊群海域三维水动力数值模拟

基于无规则网格的有限体积海岸海洋模型(FVCOM),建立适用于辐射沙脊群海域的三维潮流数学模型。为了更好地贴合不规则海岸边界,平面采用三角形网格剖分,垂向采用σ坐标进行模拟。结果表明,模型的计算值与观测值吻合良好,较好地反映了研究海域流场的时空分布特征。整个海域流场由南、北两股潮流向弶港辐聚辐散,各深槽流速较大而集中,流向与深槽走向十分一致;弶港以北,表、底层余流方向都是从南到北的沿岸流,南部海域的近岸余流有逆时针的旋转流,近深槽余流大都指向深槽。     

洪水对长江口风暴潮的影响

河口地区容易遭受洪水和风暴潮复合作用的影响。通过对长江大通站流量长周期序列分析,采用FVCOM建立三维河口风暴潮模型,研究了长江口风暴潮对径流的响应。结论如下：1)长江口天文高潮位(风暴高潮位)随径流的增加而抬升,两者线性关系极强,可为河口洪水和风暴潮的预报提供参考。2)对于给定的天文潮(风暴潮)情景,水位增长率只与站点所在位置有关,且越往上游水位增长率越大。3)风暴增水在江阴段取得峰值,在江阴以上的感潮河段随着流量增大而减小,在江阴以下的河口段变化不明显。     

闽江河口三维潮流数值模拟及特性分析

基于FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model)模型,建立了闽江河口区域精细化的三维潮流数值模型。对模型的海底摩阻系数的选取进行讨论,得出Koutitas公式更为合理的结论。采用该模型对闽江口的潮汐、潮流特征进行分析,得出以下结论：闽江外海潮波自东南至西北向近岸区域传播,水道内潮流有明显的往复流性质;熨斗岛北部和东部区域,潮流多以旋转流为主;闽江北支水道以落潮流为主,河口区域三维流场在侧向支流影响区域分层不明显。     

潮汐河段桥墩局部冲刷深度的试验研究

随着公路延伸到潮汐河道和近海海港,在桥梁设计中需要对潮汐河段桥墩的局部冲刷深度进行分析。在动床模型试验中使用了典型的潮汐水流条件和3种代表性的模型沙。使用拍照和测量记录下冲刷坑的形态和深度变化过程,得到了潮汐河段桥墩的冲刷过程,将潮流冲刷的深度与恒定流的深度进行比较,得出不同条件下冲刷深度的折减系数为0.75~0.92,建议以涨落急最大流速代替恒定流流速作为计算的标准,试验结果还表明泥沙粒径小于0.15 mm条件下的公式计算结果与试验结果有差别,建议对公式进行修正。     

宁波舟山港岛屿岸线的利用和整治

针对宁波舟山港岛屿岸线利用开发所遇到的问题,总结宁波舟山港选址和建设码头的经验,对宁波舟山地区港口建设码头选址过程中遇到的各类岛屿岸线问题进行分析,提出采用顺流连岛、炸礁清障、导流堤整治水流、避开转流回流段等整治措施,得出宁波舟山港地区码头选址可采用的有效整治利用岸线的方法。认为:宁波舟山港岛屿岸线整治和利用须使得该段岸线前的往复潮流主轴线基本顺直,避免转流和回流岸段。     

基于潮波数值模拟技术的潮位推算及其精度验证

基于潮波数值模拟技术的潮位推算算法可以推算测区内任一区域的潮位,减少临时验潮站,尤其是海上定点验潮站的布设,避免潮位改正模型的误差。文章利用实测潮位资料对基于数值模拟技术的推算潮位进行了验证,取得了较好的结果。     

利用高低潮推算乘潮水位的方法

提出一种仅利用高低潮数据计算乘潮水位的新方法.以潮汐表中我国不同潮汐类型站点的高、低潮数据和逐时潮位数据为基础,采用按规范方法计算的结果对新方法的结果进行验证,从多角度分析计算误差.结果表明,新方法的计算结果误差多在10 cm以内,径流和浅水分潮影响明显区域的最大误差在20 cm左右,结果精度能够满足工程需求.此方法含...     

象山港污染物漂移扩散规律研究

基于非结构网格有限体积法海岸和海洋模型(FVCOM)建立水动力数值模型,模型计算结果与实测结果吻合良好,较好地模拟了象山港海区水动力环境特点。在此基础上,建立了污染物输运模型,对象山港港内主要陆源入海污染源污染物输运扩散进行模拟和分析,总结了污染物输移扩散规律,即象山港顶部开敞海域,余流场相对较弱,潮流是污染物输移扩散的主动力,污染物扩散稀释能力强,污染物浓度低;中段过水区,受余环流和潮流的共同作用,污染物浓度稍高,低潮时水质较差;底部区域闭塞,进口处存在明显的涡旋对,污染物扩散稀释效率差,污染物浓度最高。     

基于余水位的潮位实时推算系统

为了有效控制附近海域潮位,保证通航安全和合理有效地利用水深资源,详述了余水位的基本原理和潮汐差分方法,提出了基于此理论的验潮方案和潮位推算算法,并开发了一个潮位实时推算系统.系统采用多线程、串口通信等技术,与GPS接收机、潮位遥报仪、电脑主机等硬件进行实时通讯,获取定位信息和遥报潮位等数据,利用差分潮位推算施工船舶所在...     

潮汐河口治导线放宽率计算公式的参数取值

受潮棱体蓄潮影响,潮汐河口整治工程往往需考虑一定的治导线放宽率。针对放宽率的计算目前已有诸多经验公式,其中潮差和治导工程蓄潮系数是公式中的两个重要参数,合理取值非常关键。从放宽率公式推导的基础公式出发,理论分析表明,公式中的潮差取为落潮流水位差更为合理;就治导工程蓄潮系数而言,现有文献提出的治导工程高、中潮位整治时分别取1.0和0.5过于简单。结合灌河口和长江口北槽航道整治工程案例分析表明,治导工程蓄潮系数不仅与整治建筑物高程有关,而且与整治工程平面布置形式密切相关,治导工程系数的取值部分情况下可采用经验公式计算取值,而复杂情况下建议结合数学模型或物理模型合理确定。     

北海铁山港建港方案对铁山湾潮流泥沙的影响研究

为了预测铁山湾水域建港方案给当地水动力及泥沙环境带来的影响,通过建立平面二维潮流数学模型,率定后计算结果和实测资料吻合良好。结果表明:采用此方案建港后,潮位变化幅度不大,水位抬升主要在码头前沿,最高不超过0.7cm;流速在普遍降低的同时,局部区域会有增加;由于航道加深,纳潮量在建港后总体却呈增加的趋势,而航道内泥沙的淤积以底沙为主,但总体较少,不会对通航造成威胁。     

基于高低潮的优化保形调和分析模型(OCTHM)及算法

通常利用Foreman的高低潮潮汐预报模型,对只有高低潮实测数据的海洋水文站位进行潮汐预报,但在某些组合分潮情况下,在高低潮间会产生抖动现象,这种现象增加了不应有的虚假高低潮,给高低潮时和潮位的预报以及天文潮的整体预报精度造成很大影响。基于定点天文潮曲线变化具有的特性(高、低潮位处一阶导数为零且具有凸、凹性),在只有高低潮数据情况下,给出了建立分段四次多项式插值的优化保形潮汐调和分析模型(OCTHM)的一般方法。利用此模型思想方法,根据江苏省连云港站、上海高桥站的实测高低潮数据,建立了相应站位的优化保形潮汐调和分析预报模型。对有关预报结果进行分析对比,表明OCTHM模型克服了Foreman预报模型的抖动现象,具有其所不具有的保形性,可以较为准确地预报出高低潮时和潮位。