乐清湾潮波变形特点及其数值模拟分析
乐清湾水动力及泥沙环境特征
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ２ — ２ ０ ；修 回 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ４ － １ ４
作者简介 ： 夏若琪 （ １ ９ ７ ９ 一 ） ， 女， 浙江省温州人 ， 工 程师 ， 主要从事港 口 航道工程研究 。
Ｂ ｉ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ： ＸＩ Ａ Ｒ ｕ ｏ — ｑ ｉ （ １ ９ ７ ９ 一 ） ， ｆ ｅ ｍａ ｌ ｅ ， ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ．
夏 若琪 ， 韩志远 ， 许 婷
（ １ ． 温 州海 湾水 运工 程 咨询设 计有 限公 司 ， 温州 ３ ２ ５ ０ ０ １ ； ２ ． 交通运 输部 天 津水运 工 程科 学研 究所 工程 泥沙
交通行 业 重点 实验 室 ， 天津 ３ ０ ０ ４ ５ ６ ）
摘
要： 基于现场实测水文泥 沙资料 ， 对乐 清湾水 动力条件及泥沙环境进行 了研究 。乐清湾为半封 闭型
淤泥质海湾 ， 湾 内波浪小 、 潮差大 、 深槽 流速大 、 波浪掀 沙作用不强 、 水体含沙量低 ； 乐清湾底质 以粉砂质 粘土为 主 ， 与瓯 江 Ｅ ｌ 以细砂 为主的底质 明显不 同， 乐清湾 内水 体含沙量也 明显低 于瓯 江 Ｅ ｌ ， 因此乐清湾
受瓯江下泄泥沙直接影响较小 ， 湾 内泥沙主要来 自近岸浅滩泥沙 的就地悬浮搬运 。 关键词 ： 水 动力 ； 泥沙环境 ； 泥沙来源 ； 乐 清湾 中图分类号 ： Ｔ Ｖ１ ４ ２ ； ０ ２ ４ ２ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ８ ４ ４ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ５ ０ ３ — ０ ６
海 涂 面积 占４ ７％， 达２ ２ １ ｋ ｍ 。 根据温州港总体规划 ， 乐 清 湾 内规 划 港 区 岸 州港 在 外 贸货 物 、 中长 距 离 的能 源 、 原 材 料 等 大宗 散 货 运输 中 的枢 纽作 业 ， 将 逐 步 建设 成 为 规模 化 、 集约 化 的综 合 性港 区…。因 此乐 清 湾 内水 动 力及 泥沙 环 境特 征 ， 对 于乐 清湾 的开发 利用 和
乐清湾海洋环境季节特征及水交换过程研究
乐清湾海洋环境季节特征及水交换过程研究罗锋;廖光洪;盛建明;杨成浩【摘要】基于4个航次的实测资料,分析乐清湾的温(度)盐(度)、潮汐、潮流和余流等海洋环境季节分布特征,并采用环境流体动力学模型研究乐清湾的水交换过程,提出一个计算海湾水体平均置换率的简单公式,以直观描述湾内水体与湾外水体交换的过程特征.结果表明,乐清湾的水交换能力与湾内温(度)盐(度)水平及断面分布特征一致,从口门到湾顶,水交换能力差别较大,连屿至打水山断面以南的水体基本1个月可完全交换,连屿至打水山断面以北的水体2个月仍然无法交换到湾口水平.%Based on observed data from four cruises, the seasonal distributions of temperature, salinity, tides, currents, and residual currents of Yueqing Bay were analyzed. The EFDC was used to study the water exchange processes in the bay. A simple formula, which can directly describe the exchange process of the water bodies inside and outside the bay, was proposed to compute the average exchange rate. The results show that the water exchange capability is in accordance with temperature, salinity, and distribution characteristics of sections. The water exchange capability varied significantly from mouth to top of the bay. The water bodies to the south of the Lianyu-Dashuishan section could be fully exchanged, while those to the north could not be exchanged as well as that at the bay mouth within two months.【期刊名称】《水资源保护》【年(卷),期】2012(028)005【总页数】4页(P48-51)【关键词】海洋环境;季节特征;水交换;乐清湾;环境流体动力学模型【作者】罗锋;廖光洪;盛建明;杨成浩【作者单位】江苏省海涂研究中心,江苏南京210036;解放军理工大学气象学院,江苏南京211101;国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州310012;国家海洋局海涂研究中心,江苏南京210036;国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州310012【正文语种】中文【中图分类】P714乐清湾位于浙江省南部瓯江口北侧，是三面环陆、南面朝海的葫芦状半封闭型海湾，潮汐作用显著。
乐清湾水域纳潮量演变分析
乐清湾水域纳潮量演变分析王诚超;潘国富;许雪峰;陈培雄【期刊名称】《海洋科学》【年(卷),期】2017(041)008【摘要】基于1965年以来的不同时期水深地形数据和卫星遥感影像资料,对乐清湾岸线和不同特征值水深所围水域面积的历史变化进行研究,根据GIS技术计算乐清湾近50年的不同水域面积的演变特征.利用实测地形资料和水文数据建立乐清湾海域二维潮流数学模型分析乐清湾水域纳潮量的演变情况.结果表明:(1)乐清湾海域纳潮量近50年减少3.16×108 m3,2013年较1965年减少17.69％,年均递减速率由0.06×108 m3/a增加至近年的1.96×108 m3/a;(2)海湾不同区域围填海造成相应海区水域面积的缩减,但纳潮量对水域面积改变的响应程度有显著差别.内湾滩涂围垦对乐清湾不同湾区纳潮量影响十分有限,外湾围垦对纳潮量的影响由外湾向内湾明显递减.漩门湾二期工程显著改变乐清湾的潮流形态,造成各个湾区纳潮量均出现大幅度的调整.本研究可以为海湾的生态环境保护和预测海湾的发展趋势提供量化的参考数据.%In this study, we investigated the historical change conditions along the Yueqing coastline and the dif-ferent characteristic water depths around the area. Based on the topographical data of different periods and satellite remote sensing image data since 1965, we accurately calculated the evolution characteristics of different water areas over these 50 years. Also, using actual measured topographical and hydrological data, we developed a two-dimensional tidal mathematical model of the Yueqing Bay to analyze the evolutionary changes in the tidalvolume. The results reveal that: (1) The tidal volume in the Yueqing Bay has decreased by 3.16 × 108 m3 over the past 50 years. Compared with the tidal volume in 1965, the tidal volume of 2013 shows it to have decreased by 17.69％. The averag e annual decline rate has changed from 0.06 × 108 m3/a to the current 1.96 × 108 m3/a. (2) En-closing and reclamation processes in different areas have shown some impact on the reduction of the sea water area, but the tidal volume impact is significant. The inner enclosing impact has been small whereas the outer enclosing impact has obviously diminished from inside the bay to the inner bay. The second phase of the Xuanmen Bay has had a great impact on changes in the Yueqing Bay's tidal status, and has greatly affected the tidal volumes in all bays in the area. As demonstrated in this study, it is possible to provide quantitative reference data for the ecological environment protection of the bay and to forecast the development trend of the gulf by exploring the mutual re-sponses of the change in the tidal volume and the reclamation activity in the Yueqing Bay.【总页数】10页(P76-85)【作者】王诚超;潘国富;许雪峰;陈培雄【作者单位】国家海洋局第二海洋研究所工程海洋学重点实验室, 浙江杭州310012;舟山市港航管理局, 浙江舟山 316000;国家海洋局第二海洋研究所工程海洋学重点实验室, 浙江杭州 310012;国家海洋局第二海洋研究所工程海洋学重点实验室, 浙江杭州 310012;国家海洋局第二海洋研究所工程海洋学重点实验室, 浙江杭州 310012【正文语种】中文【中图分类】TV148.2;X55【相关文献】1.港珠澳大桥对伶仃洋河口水域纳潮影响分析 [J], 方神光;陈文龙2.多汊道潮汐通道狮子洋的纳潮量计算及演变分析 [J], 袁菲;何用;卢陈;杨裕桂3.伶仃洋河口水域纳潮特性分析 [J], 方神光;陈文龙;崔丽琴4.基于FVCOM模型的海州湾纳潮量和水交换能力研究 [J], 张鹏;张瑞瑾;黄靖茗;盛昭君;王松5.双台子河口感潮段纳潮量研究 [J], 伍成成;郑西来;林国庆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浙江近海潮汐潮流的数值模拟-海洋学报
第25卷第5期海洋学报Vol.25,N o.5 2003年9月ACTA OCEANOLOGICA SINICA September,2003浙江近海潮汐潮流的数值模拟陈倩1,2,3,黄大吉2,章本照1(11浙江大学力学系,浙江杭州310027;21国家海洋局第二海洋研究所浙江杭州310012;31国家海洋局海洋动力过程与卫星海洋学重点实验室,浙江杭州310012)摘要:用三维陆架海模式(HAM SOM)对浙江近海的潮汐、潮流进行了数值模拟,并采用网格嵌套和动边界技术对原模式作了改进,以提高计算的精度,改进后的模式在浙江近海的应用中被证明是成功的.沿岸50个潮位站计算与实测值的比较表明,加入动边界以后的小区域细网格计算较之粗网格以及未加动边界以前精度普遍提高,比较的均方差结果为:M2分潮振幅差416cm,相角差7114b;S2分潮振幅差510cm,相角差514b;K1分潮振幅差2125cm,相角差5176b;O1分潮振幅差1156cm,相角差515b,可见计算与实测符合良好.另外,选取了105个实测潮流点,比较了表层M2和K1分潮流调和常数分量U cos N,U sin N,V cos G,V sin G的实测值与计算值的偏差,结果表明计算与实测的符合程度较好.在此基础上,给出了各主要分潮的潮位同潮图、潮流同潮图、潮汐性质、潮流性质、潮流椭圆和潮流的运动形式等,发现4个主要分潮M2,S2,K1,O1在本区内均未出现无潮点;M2分潮流在29b18c N,122b46c E处有一个圆流点.此外还得到了一些有意义的结论,都与实测情况符合良好,从而对整个浙江沿海区域的潮汐潮流特性有了一个全面认识.关键词:数值模拟;网格嵌套;动边界;潮汐潮流;浙江近海中图分类号:P731123文献标识码:A文章编号:0253-4193(2003)05-0009-121引言浙江近海岸线曲折,地形复杂,港湾众多、岛屿星罗棋布.由北往南的主要港湾有杭州湾、宁波-舟山深水港、象山港、三门湾、乐清湾、温州湾等,均属强潮海区.沿岸和诸岛屿上设有一些验潮站和潮流测点.关于浙江沿岸各海区内潮汐潮流实测资料的研究已有不少成果,本文作者[1]也曾以多年来沿岸各潮位站观测资料以及海岸带和海岛调查的实测海流资料为依收稿日期:2002-09-25;修订日期:2002-12-10.基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(499018);国家自然科学基金资助项目(40076010).作者简介:陈倩(1975)),女,浙江省舟山市人,国家海洋局第二研究所和浙江大学力学系联合培养博士,从事海洋动力过程研究.E-mail:dajih2001@10海洋学报25卷据,分析研究了整个浙江沿海区域的潮汐潮流特征,得到了一些规律性结论,但是实际观测既昂贵又费时,而且实测点有限,该海域的流场分布又较为复杂,因此要由点到面准确地掌握大面积潮位和潮流的分布变化规律,数值模拟计算仍不失为一种廉价而有效的研究手段.有关浙江近海各海区的数值模拟,前人已做过不少工作,曹德明等[2,3]用有限差分法对杭州湾的潮汐、潮流进行了二维数值模拟;李身铎等[4]采用R坐标下的三维数值模式模拟了杭州湾三维潮波运动;曹欣中等[5]做了宁波、舟山内海域的潮流场数值模拟计算;董礼先等[6]数值模拟了象山港水域的潮波运动;周大成[7]采用平面二维三角形单元显性有限元潮流模型对椒江河口大潮潮流特性进行了数值模拟;李孟国等[8]建立了时间二次插值的三角形网格显式差分数学模型,对瓯江口海区的潮流场进行了成功的模拟.但是,由于该区地形和岸线条件复杂,为提高数值计算的精度,绝大多数的计算工作是针对某局部海区进行的,极少把浙江近海作为一个整体进行数值计算,而且大多数的研究成果局限于某几点的潮位验证或某时刻的流场分布,未给出整个研究海域的潮分布规律(如各分潮的等振幅线和同潮时线等).也有许多模拟东海或渤海、黄海、东海的数值计算文章[9~11],但由于浙江近海只是其中很小一块区域,故其所提供的该区的潮汐潮流分布信息就不够细致.因此,把浙江近海作为一个整体,在较高精度下进行数值计算,并由此得到一系列规律性成果,是很有意义的,而且为了弄清潮汐潮流对物质输送和扩散以及浙江近海温度、盐度分布的影响,也需要把浙江近海作为一个整体来进行计算.本文采用三维陆架海模式对整个浙江海区的潮汐、潮流进行了数值模拟计算,并引入网格嵌套技术使得小区域内的细网格计算精度提高,引入动边界技术来处理露滩问题,使该区潮模拟更加真实可靠.本文用这两项技术对原有的HAMSOM模式进行了改进,改进后的模式被应用于浙江近海潮汐、潮流的三维数值计算中,经验证效果良好.在验证计算值与实测值符合良好的基础上,给出了各主要分潮的潮位等振幅线和同潮时线、潮汐性质、潮流等振幅线和同潮时线、潮流椭圆、潮流性质及潮流的运动形式.2数值模式及其应用211三维陆架海模式(HAMSOM)简介HAMSOM(H amburg shelf ocean model)是由德国汉堡大学海洋研究所Backhaus和他的同事们发展的三维斜压陆架海模式.自20世纪80年代初发展至今,模式已有了不少改进[12~15].下面对HAM SOM的框架及其特点作简要说明.HAMSOM是一垂向分层模式,控制方程建立在任一垂向层上.这是为简化数值计算,通过对原始三维运动方程和连续方程组进行层积分处理(即把相应的方程对模式的垂向某一层积分),得到层积分的连续方程、运动方程和温度、盐度方程[13],从而将三维问题转化为二维问题,层与层之间通过垂向动量交换联系起来.此外,针对限制时间步长的线性不稳定因子,采取相应的措施,使模式的时间步长不受稳定性限制:(1)科氏力项,在运动方程中通过对科氏力项引入一个稳定的二阶旋转矩阵来克服它在时间迭代过程中产生的线性不稳定[13];(2)外重力波项,对运动方程中的正压梯度力项和连续方程中的水平散度项,采用半隐式的差分格式,以克服由外重力波所引起的对稳定性的限制;(3)垂向黏性(扩散)项,对运动方程中的垂向黏性项和温度、盐度方程中的垂向扩散项,采用半隐式的差分格式,以克服该两项对稳定性的限制.通过以上处理并作进一步推导后,可以得到关于水位的椭圆型方程及输运量的三对角方程.用超松弛法可求解关于水位增量的椭圆型方程,从而得到下一时间步长的水位值,用追赶法可求解三对角方程得到水平输运量和水平流速分量,然后求解层积分方程,确定垂向流速场.由于本文仅探讨浙江近海的主要正压动力过程:潮汐和潮流,故采用HAM SOM 模式的正压模拟部分,对温度、盐度方程暂不考虑.212 模式的应用21211 计算海区和模式安排本计算海域为27b ~31b N,12011b ~12311b E 的整个浙江沿岸水域,区域地形如图1所示.经向和纬向水平网格均取1c ,纬线(x 方向)上网格的大小由纬度来校正,垂向取8层,这是为反映岛屿间水道或海峡通道地形的剧烈变化而设置.从上向下各层的厚度分别为10,20,30,40,50,75,100,150m.时间步长取5m in.陆地边界取法向流速为0;开边界潮位给定,包含5个主要分潮(M 2,S 2,N 2,K 1和O 1),由大区域模式(渤海、黄海、东海,如图2)提供.开边界处流速的边界条件根据Orlanski 辐射条件来确定.图1 区域地形(等值线单位:m)及实测比较点的位置图2 大、小计算海区及网格示意图在模式应用过程中,由于研究海域的特殊性,将引入两项数值技术,即网格嵌套和动边界技术.21212 引入网格嵌套技术为小区提供开边界条件浙江近海是个相对于渤海、黄海、东海等较小的海域,且沿岸地形复杂,岸线曲折.为了得到反映该区特征的数值计算结果,更好地刻划岸线以及尽可能反映影响因素(如江河入海径流),都希望把网格划分得足够细,但是小区域的开边界条件往往难以给定,因为研究区域小,115期 陈 倩等:浙江近海潮汐潮流的数值模拟开边界可能引入误差的影响就比较大,为减小此误差,又希望把计算海域尽量扩大.如果在扩大海域下采用单一的细网格,将会增加计算量,因此我们引入网格嵌套技术来解决这一矛盾,即对外部大区域用粗网格,对内部小区域用细网格分别进行计算,其中大区的计算结果为小区提供所需的开边界条件,这样既保证了小区域计算精度,又可避免开边界上过大的误差影响.本文取24b~41b N,117b~131b E的整个渤海、黄海、东海为大区域,经向和纬向水平网格都取10c,小区域即浙江沿岸海域的大小计算海区如图2所示.开边界上潮位边界条件为F=E5i=1H i cos(R i t-g i),(1)式中,i从1到5分别表示5个主要分潮M2,S2,N2,K1和O1.小区域计算中,开边界上的调和常数由大区的计算结果经线性插值得到[16~18].图3浙江近海的潮滩示意图21213引入动边界模拟潮滩涨落浙江沿岸河口、港湾众多,滩地广泛分布.图3为浙江近海的潮滩示意图,其中黑色区域为潮滩.潮滩沙脊等随着潮位的涨落时而淹没时露出,相应水域的面积也随之增大或减小.为正确模拟这类变化的水域,我们引入动边界技术.本文将采用水位判别法[17~23].在计算过程中,随时对滩地网格点作状态判别,根据该时刻某点的瞬时水深判断其是否淹没,以确定该点是否参与计算.对于所有的潮滩点,由于最大可能的瞬时水深都不超过10m(实测最大潮差为8193m),故垂向仅有一层,我们可以把它当作二维问题来讨论.对于平面上任一潮滩点(i,k),瞬时水深h i,k= D i,k+F i,k,其中D i,k,F i,k分别为(i,k)点的滩地高程及潮位.由于算法的限制,对动边界的判别指标往往不能以单元水深为0来确定,而需要引入一个富裕水深D0(本文中取D0=011m)来保证求解的稳定性.落潮过程中,F i,k<0,当h i,k[D0时,认为该点干出,不参与计算,且令其流速为0;反之,则认为该点淹没,参与计算.涨潮过程中,水边界线随潮位的上升向高滩推进,则计算网格点增多.因新增网格点原无潮位值,故取其周围4点(i+1,k),(i-1,k),(i,k+1),(i,k-1)中已淹水的诸点潮位的平均值:F i,k=(F i+1,k E i+1,k+F i-1,k E i-1,k+F i,k+1E i,k+1+F i,k-1E i,k-1)(E i+1,k+E i-1,k+E i,k+1+E i,k-1),(2)式中,E i,k=1水点,0陆点.涨潮时,F i,k>0,当h i,k\D0时,认为该点淹没,参与计算,反之不参与计算.12海洋学报25卷3 计算结果及与实测的比较根据潮汐调和分析理论,分离主要分潮调和常数所需的最短潮位时间序列为15d,在实际应用中,常用1个月的潮位时间序列以获得较好的结果.计算的初始条件为:当t =0时,u =v =w =F =0,其中u,v 分别为水平流速的东分量和北分量,w 为垂向流速,F 为未扰动海面上的潮高.潮汐和潮流模拟时,模式共运行了32d,在2d 内模式已由零初始状态完全建立起来,模式产生的水位和流速数据每隔1h 进行储存,后30d 的逐时数据用于分析计算潮汐和潮流的调和常数,这里我们用最小二乘法来计算7个主要分潮(M 2,S 2,N 2,K 1,O 1,M 4和MS 3)的调和常数.为了验证计算结果的可靠性,我们从历史观测资料中挑选出50个有代表性的沿岸水位站,其位置如图1中空心五角星所示.此外,选出105个潮流比较点,其位置如图1中实心圆点所示.通过比较模拟计算与实测点的调和常数来验证计算的可靠性.表1为50个潮位站上4个主要分潮调和常数之差值(该值为实测减模拟所得)的均方差比较.为验证网格嵌套和动边界技术应用的效果,我们分别列出了10c 固定边界、1c 固定边界、1c 动边界3种情况下的均方差.由表1可见,计算与实测都符合较好.M 2分潮振幅差值中有82%的站点1c 细网格的计算精度优于10c 粗网格,1c 动边界的计算精度又优于1c 固定边界;10%的站点1c 固定边界效果最好,1c 动边界其次,10c 粗网格最差;另外8%的站点1c 动边界计表1 50个潮位站上4个主要分潮调和常数的模拟与观测之差值的均方差比较M 2S 2K 1O 1$H /cm$g /(b )$H /cm $g /(b )$H /cm $g /(b )$H /cm $g /(b )10c812110160817010167310010100210781701c615081786120719221688100118071151c 动边界41607114510051402125517611565150算结果最好,10c 粗网格次之,1c 固定边界最差.其他分潮的振幅、相位差统计结果与此皆相差不大.因此,综合来看,应用了网格嵌套和动边界技术之后,各点的计算精度普遍得到提高,效果明显.在下面的讨论中,我们将仅以1c 动边界情况下所得的模拟计算结果作为研究对象.图4a,b 分别为50个潮位站上4个主要分潮(M 2,S 2,K 1,O 1)调和常数的振幅和相角的实测值(x 轴)与计算值(y 轴)的对比结果,图中的点均分布在第一象限的角平分线附近,表明计算值与观测值比较一致.浙江近海潮流的数值模拟虽然是在三维的HAMSOM 模式下进行,但除近海底外,潮流的垂向变化都较小,因此仅以表层的潮流特征来讨论.图5a,b 分别给出了105个测流站表层M 2,K 1分潮流调和常数分量U cos N ,U sin N ,V cos G ,V sin G 的实测值(x 轴)和计算值(y 轴)的对比结果.测点均匀分布于计算海区.由图可见,计算值与实测值符合较好.误差统计分析表明,对M 2分潮流来说,两者偏差绝对值小于10cm/s 者占93%,最大偏差为1617cm/s;对K 1分潮流来说,两者偏差绝对值小于3cm/s 者占97%,最大偏差为4159cm/s.135期 陈 倩等:浙江近海潮汐潮流的数值模拟图4 模拟与实测各主要分潮M 2,S 2,K 1,O 1调和常数之比较图5 模拟与实测分潮流分量U cos N ,U sin N ,V cos G ,V sin G 之比较a.M 2分潮流,b.K 1分潮流4 计算结果的讨论411 同潮时线和等振幅图图6a,b,c,d 分别为主要半日分潮M 2,S 2和主要全日分潮K 1,O 1的同潮时线和等振幅线图,由图可见,M 2,S 2分潮同潮时线的走向基本一致.在M 2同潮图中,250b 同潮时线以三门湾为顶点,呈八字形向两旁伸展.图中S 2的300b 同潮时线类似分布.同潮时线的这一分布特征表明:半日潮波进入陆架后,由东南向西北挺进,首先在三门湾口附近达到高潮,然后分南北两支传播.K 1,O 1分潮的等振幅线图大致相似,两者的振幅都是由东向西略有增大,但增幅很小.同潮时线分布表明,K 1分潮由东北向西南传播;O 1分潮以西北-东南向传入本海域,在三门湾附近传向渐变为东北-西南.在本海域内,各分潮都没有出现无潮点.14海洋学报 25卷图6潮位的同潮时线和等振幅线a1M2分潮, b.S2分潮, c.K1分潮, d.O1分潮等振幅线/cm;同潮时线/(b)155期陈倩等:浙江近海潮汐潮流的数值模拟412 潮汐类型潮汐类型是根据潮型数F =(H K 1+H Q 1)/H M 2来划分的,它反映了日分潮与半日分潮的相对重要性.根据值的大小,一般可把潮汐分为4种类型,即规则半日潮(010<F [015)、不规则半日潮(015<F [210)、不规则日潮(210<F [410)和规则日潮(F >410).由图7a 可见,浙江近海以半日分潮为主.大部分海域内F [015,为正规半日潮,如浙北的杭州湾以及浙中、浙南的沿岸海域;小部分地区015<F [210,为非正规半日潮,主要分布在甬江两侧并连及舟山群岛部分海区.其产生原因是由于潮波变形,H M 2减小,而H Q 1和H K 1基本不变,故比值增大.图7 潮型数(F )a.潮位,b.表层潮流413 潮流的同潮时线和等振幅图图8a,b 分别给出了M 2,K 1分潮流表层合成流等振幅线和同潮时线的分布.由图可见,M 2,K 1分潮流等振幅线的分布显示,在本海域内存在几个明显的强流区.浙北的杭州湾和舟山群岛诸水道内潮流最强,M 2分潮流的振幅可达120cm/s 以上,这是由于潮流受地形影响显著.由于杭州湾的喇叭口地形,定海、岱山、嵊泗等海区的一些狭长水道,潮流通道的截面较小,故潮流速很强.另外,在三门湾、温州湾等港湾区,潮流振幅随近岸距离的减小而有明显增强趋势,这种变化趋势主要是由海区的水深条件、岸线和地形等因素造成的.M 2分潮流在29b 18c N,122b 46c E 处有一个圆流点,这与文献[11]中所得结果一致.同潮时线的旋转方向为反时针旋转.16海洋学报 25卷图8 潮流的同潮时线和等振幅线(表层)a 1M 2分潮, b.K 1分潮等振幅线/cm,等潮时线/(b )图9 M 2分潮流旋转率K 的分布(表层)414 潮流类型和潮流的运动形式潮流类型的划分标准与潮汐类型相类似.根据我国5港口工程技术规范6[24]的规定,采用(W O 1+W K 1)/W M 2作为指标,其中W O 1,W K 1,W M 2分别为O 1,K 1,M 2分潮流的椭圆长轴.由图7b 可见,绝大部分海域表层潮流F 值在012左右,均小于015,故浙江近海基本都属于正规半日潮流区.潮流的运动形式由潮流的椭圆旋转率K 来描述.K 值为潮流椭圆的短轴与长轴之比.当K 值大于0125时,潮流表现出较强的旋转性,而当其小于0125时,潮流表现为往复流.K 值前面的正负号表示潮流的旋转方向,正号为左旋,负号为右旋.由于本区域内半日潮流具有支配地位,因此我们给出M 2分潮流旋转率K 的分布来表征潮流的旋转特征,如图9所示.由图可见,在沿岸的港湾、河口水域及潮汐通道等处,潮流运动由于受地形、边界条件的制约,往复流的性质非常明显,K 的绝对值多小于012.外海或离岸较远且较宽敞的海区K 175期 陈 倩等:浙江近海潮汐潮流的数值模拟的绝对值大于014,呈旋转流态,如大目洋、三门湾、温州湾外海等.从旋转方向上看,大多数站点的K 为负号,呈右旋,这是由于地球自转效应产生的结果.另外,杭州湾口、浙闽交界水域各有一明显左旋区,这是潮波干涉区的影响所致.415 潮流椭圆图10a,b 分别给出了5c 为间隔的计算点上主要半日分潮M 2和主要全日分潮K 1的潮流椭圆长短轴分布.潮流的椭圆长轴指示了最大流速和最大流速方向.由图可见M 2,K 1分潮流椭圆长短轴的分布较为相似.从南往北,流速渐增.远岸区域旋转性较强,流速较弱;近岸区域则多为往复流,流速较强.M 2分潮流椭圆长轴的分布比较规则,其变化与地形密切相关.本区东南海域椭圆长轴的走向为西北-东南,这显示了潮波的传入方向.潮波传入后分为两支,往北和往南的传播方向各不相同,这在椭圆长轴的走向上有所反映.往南的一支表现为椭圆长轴在浙南海区多为东-西走向,而往北一支潮波则表现为椭圆长轴由浙中的东北-西南走向渐变为浙北的西北-东南走向,进入杭州湾后,基本为东-西走向.在港湾区或河汊水道处,椭圆长轴的方向一般与岸线或港湾水道走向相一致.K 1分潮流椭圆长轴之走向,在三门湾以北区域多为西北-东南,从三门湾往南渐变为东北-西南走向.在近岸区域,椭圆长轴的方向与岸线平行.图10 潮流椭圆长短轴分布图(表层)a.M 2分潮流,b.K 1分潮流5 小结本文用三维陆架海模式对整个浙江近海的潮汐和潮流进行了三维数值模拟,并针对浙江近海岸线曲折、潮滩广泛分布等地形特点,引入网格嵌套和动边界技术以提高计算的精度.改18海洋学报 25卷进后的HAM SOM 模式被成功地应用于该区的潮流数值模拟中,通过与实测点调和常数的比较,验证了这两项技术引入原模式后的良好效果,计算精度普遍得到提高.这是HAMSOM 模式首次应用于浙江近海的潮汐、潮流计算,该模式在研究陆架海动力学上有着独特的优越性.模式在应用过程中根据实际需要所作的改进也被证明是成功的,这使得该模式得到进一步的完善.改进后的模式可以嵌套用于局部更小区域的精细计算,也可以处理边界变动的问题.除模式的改善和成功应用外,本文将浙江近海作为一个整体进行数值计算并得到了一批反映规律的研究成果.本文给出了全区范围内4个主要分潮M 2,S 2,K 1,Q 1的潮汐同潮图,发现在本海域内,这4个分潮都没有出现无潮点;给出了M 2,K 1分潮潮流同潮图,发现M 2分潮流在29b 18c N,122b 46c E 处有一个圆流点,K 1分潮流在该区内无圆流点;此外还得到了潮型数F ,M 2分潮流椭圆率K 和潮流椭圆的分布规律.以上模拟结果都与实测情况[1]符合良好,而模拟结果由于不受实测点的限制,因此更全面、完整.参考文献:[1] 陈 倩,黄大吉,章本照.浙江近海潮汐特征的研究[J].东海海洋,2003,21(2):1)12.[2] 曹德明,方国洪.杭州湾潮汐潮流的数值计算[J].海洋和湖沼,1986,17(2):93)101.[3] 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hou310012,China;2.Second I nstitute of Oceanography,State Oceanic A d ministration,Hangz hou310012,China;3.K ey L aboratory of Ocean Dynamic Proc esses and Satellite Oceanogra-p hy of S tate Oce a nic A d ministration,Hangz hou310012,China)Abstract:By means of three-dimensional baroclinic primitive equation model)))Hamburg shelf o cean model (HA M SOM),the tide and tidal cur rents in the seas adjacent to Zhejiang are simulated.Fur thermore,the original model is impro ved by two numerical technologies)))nested g rid and mov ing boundary method,which are intro-duced to increase the computat ional precision.T he impro ved mode is proved to be successful while it is applied to the seas adjacent to paring the computed values w ith t hose of50tidal observ ator ies,it is found that the computat ional precision w ith fine gr ids and moving boundar y is gener ally higher t han that with coarse gr ids or fix ed boundary.T he root-mean-square values of comparativ e results show that t he difference betw een the simulated and t he observed amplitudes of M2constituent is only4.6cm,the differ ence of phase-lags is7.14b;the difference of amplitudes and phase-lags of S2constituent are5.0cm and5.4b;the difference of amplitudes and phase-lags of K1 constituent ar e2.25cm and5.76b;the difference of amplitudes and phase-lags of O1constituent are1.56cm and 5.5b.T hese indicate that the computational r esults agree with the observed ones very well.I n addition,105current stat ions are chosen,and the difference between the calculated and the observed harmonic co nstant,U cos N,U sin N, V cos G,V sin G of M2and K1component curr ents at surface layer is compared,and the results also show a goo d a-gr eement.Based on these results,the co-amplitude and co-phase lag lines of the main co mponent tides,the type of t ide,tidal current ellipse,the type and the mov ing mode of tidal current ar e given.It is found that the four main constituents M2,S2,K1,O1have no tide-fr ee points in this ar ea;and the M2co mponent current has o ne current-amphidromic point at29b18c N,122b46c E.In addition,some meaning ful results are concluded,and ag ree w ith the observed ones w ell.T hereby,a thorough kno wledg e of the character istics of tides and t idal currents is got in the w ho le coastal zone of Z hejiang Prov ince.Key words:numerical simulation;nested gr id;mo ving boundary;tides and tidal cur rents;seas adjacent to Zhejiang。
中国近海潮波运动数值模拟
中国近海潮波运动数值模拟本文基于球面坐标系下的二维垂线平均潮波运动方程建立中国近海潮波数学模型，模型区域包括渤海、黄海、东海、南海、泰国湾和环台湾岛海域，网格尺寸2′×2′，网格数1175×955。
在考虑引潮力情况下，计算模拟了中国近海的复合潮波运动；并对分布于各个海域的281个潮位站的4个主要分潮（M<sub>2</sub>、S<sub>2</sub>、K<sub>1</sub>、O<sub>1</sub>）潮位调和常数以及13个海洋预报站的潮流资料进行了验证，验证结果基本合理。
针对计算结果绘制了主要分潮包括浅水分潮（以M<sub>4</sub>为例）的潮汐同潮图和潮流同潮图，对中国近海潮汐和潮流分布即潮波运动进行了分析，并和前人的结果进行比较，结果基本吻合。
整个东中国海的潮波主要是太平洋潮波经台湾和九州之间的水道传入的协振波，南海的潮波主要是太平洋潮波经吕宋海峡传入的协振波。
东海和南海主要通过台湾海峡进行水量和潮能交换。
在东中国海基本以半日潮为主，尤其是M<sub>2</sub>占优，而在南海基本以全日潮为主。
由于受到地形影响、边界的反射、地转偏向力和陆架浅海的摩阻作用，潮波在各海区或以前进波或以无潮点和圆流点为主要特征的旋转潮波系统组成了复杂的潮波系统。
在模型计算的基础上对台湾海峡的M<sub>2</sub>分潮的潮汐分布特征和传播机制进行了探讨。
认为台湾海峡的M<sub>2</sub>分潮主要是有北部的前进波和南部的前进驻波系统组成，由吕宋海峡进入的太平洋潮波和广东、福建沿海岸线的相互作用形成了南端前进驻波现象和北部地形边界的放大效应产生的潮能幅聚现象是台湾海峡M<sub>2</sub>分潮分布特征的主要原因。
珠海市沿海风暴潮数值模拟试验研究
珠海市沿海风暴潮数值模拟试验研究
黄宝霞;李希茜;罗军
【期刊名称】《海洋预报》
【年(卷),期】2024(41)2
【摘要】基于ELCIRC模型建立了适用于珠海市海域的风暴潮模型,以1713号台风“天鸽”路径为基础,通过改变台风入射角、台风登陆点、台风移速等方式构建登陆或者影响珠海市的台风路径,并进行风暴潮数值模拟计算,分析珠海市沿海风暴潮特征。
结果表明:改变台风入射角时,珠海市沿海不同岸段的风暴潮将出现较大差异性;距离台风中心约15~100 km且位于台风右半圆的沿海地区将是风暴潮的重灾区;在珠海市的香洲区和斗门区沿岸,风暴增水总体随着台风移速变慢而呈现增大的趋势,但金湾区的情况则较为复杂,当台风移速为15~30 km/h时,在沿着台风“天鸽”的移动路径上会产生较强的风暴潮过程。
【总页数】11页(P13-23)
【作者】黄宝霞;李希茜;罗军
【作者单位】国家海洋局南海预报中心;自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】P731.23
【相关文献】
1.广西沿海8007号台风暴潮数值模拟及台风暴潮某些特性的分析
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乐清湾近期海岸演变研究
乐清湾近期海岸演变研究季小梅;张永战;朱大奎【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2006(25)1【摘要】乐清湾是一个与东海相通的半封闭型强潮海湾.通过对1934,1968和1992年的海图对比研究表明:近期乐清湾各等深线所围水域面积持续减小.后一阶段,围垦使岸线推进速度加快,滩涂面积由前一阶段的不断增加转变为不断减小.1934到1968年,西南部最大潮滩华岐潮滩岸线和零米线平均外推速率分别为4.88 m/a和13.24 m/a;1968到1992年平均淤进速率分别为6.17 m/a和8.08 m/a.实地采样分析表明:表层水样平均悬沙浓度为0.104 3 kg/m,从湾顶向湾口呈不断增加的趋势.悬沙浓度虽较低,但湾内处于低能动力沉积环境,有利于细颗粒沉积物落淤,这是湾内地貌演变的要因.长江入海南移和陆架区再悬浮的细颗粒物质是乐清湾主要的泥沙来源.泥沙自然淤积和人类活动影响是近期乐清湾大部分岸线处于淤进状态的原因.漩门二期工程前后乐清湾的纳潮量减小了5.73%,落潮流相对携沙能力降低为工程前的79%.而根据实测落潮平均流速计算得围垦后落潮流的相对携沙能力减弱为原来的54%.而从1934年到漩门二期围垦工程后,纳潮量减小了22.57%.开辟盐田和围垦造陆工程等人类活动,对海岸演变的影响显著.【总页数】10页(P44-53)【作者】季小梅;张永战;朱大奎【作者单位】南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室,南京,210093;南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室,南京,210093;南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室,南京,210093【正文语种】中文【中图分类】P736.21+2【相关文献】1.浙江乐清湾海岸带地区乡村城市化发展机制研究 [J], 董丽晶2.浙江乐清湾海岸带地区旅游业发展研究 [J], 李春平3.珠江三角洲海岸线遥感调查和近期演变分析 [J], 朱俊凤;王耿明;张金兰;黄铁兰4.浙江乐清湾海岸带人为干扰度的分形研究 [J], 张继敏;李凤全;王天阳5.砂质海岸岸滩侵蚀演变模式探讨——以山东南部海岸侵蚀岸段的岸滩演变为例[J], 包四林;虞志英;刘苍字;张国安因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
乐清湾宏观水文泥沙及动力条件
第18卷 第10期 中 国 水 运 Vol.18 No.10 2018年 10月 China Water Transport October 2018收稿日期：2018-06-08作者简介：黄博文（1977-），男，研究生，舟山甬舟集装箱码头有限公司高级工程师，研究方向为港口工程管理。
乐清湾宏观水文泥沙及动力条件黄博文1，毛 宁2，王 俊2，熊 琴2（1.舟山甬舟集装箱码头有限公司，浙江 舟山 316033；2.南京水利科学研究院，江苏 南京 210024）摘 要：水文、泥沙、动力条件是海岸工程研究的三大关键要素，本文通过资料分析、数值计算等手段对乐清湾三大要素的宏观分析，解析乐清湾的地形地貌、动力分布和泥沙条件，为乐清湾的保护与建设提供科学依据。
关键词：乐清湾；宏观；水文；动力；泥沙中图分类号：TV142 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2018）10-0179-04一、概述乐清湾位于浙江省南部沿海，瓯江口北侧，27°59'09"~28°24'16N，120°57'55"~121°17'09E"之间。
隶属于温州、台州。
海湾为三面环陆的半封闭性海湾，其走向大致呈NNE- SSW，纵深达42km，平均宽度约10km，口门宽约21km，中部窄处约4.5km，呈葫芦状。
湾内流域总面积约1,470km 2，注入乐清湾的山溪性河流有30余条，主要有大荆溪（临溪，又称水涨溪）、白溪、雁芙溪（清江）、淡水溪、白石湖雾溪（隔溪）、坞根溪、横 溪（九眼港河）、芳杜溪（芳清河）、楚门河等。
流域多年平均径流量约10.3×104m 3。
湾内平常天含沙量较小，外海波浪掩护条件佳，湾内主槽水深稳定，口门有大岩头、黄大峡水道与外海深水区相衔接。
乐清湾海域卫片如图1。
二、地形地貌温州海域可分为两大动力地貌体系，其中大门岛南侧以北为乐清湾潮流通道地貌体系，以南为瓯江口河口拦门沙地貌体系。
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乐清湾潮波变形特点及其数值模拟分析
利用乐清湾8个潮位站半个月的观测资料及11条垂线两个航次的实测海流资料，采用调和分析、准调和分析方法，从潮差、涨落潮历时的变化，
M<sub>2</sub>、M<sub>4</sub>、M<sub>6</sub>沿湾振幅、迟角的变化等方面分析了乐清湾的潮汐特征；以及从潮流历时、涨落潮平均流速变化，分潮流
M<sub>2</sub>、M<sub>4</sub>、M<sub>6</sub>北方向、东方向上的调和常数，潮流运动性质、运动形式、余流的变化等方面分析了乐清湾的潮流特征。
从潮汐的变化来看，潮差沿湾逐渐增加，平均潮差在大门岛为4.13米，到东山头增加到4.60米。
涨潮历时稍大于落潮历时，且向湾顶涨落潮历时差逐渐增大，涨落潮历时差从洞头的4分钟，到东山头增大为15分钟。
M<sub>2</sub>分潮振幅从湾口到湾顶缓慢增加，从湾口的2.米到湾顶增加到2.2米；M<sub>4</sub>振幅增加了近10倍，湾口大门岛M<sub>4</sub>振幅不到1厘米，湾顶的东山头M<sub>4</sub>振幅增加到9厘米，并从乐清湾的地学形态为湾内存在M<sub>4</sub>分潮的共振提供了证据。
对潮位的FFT（傅立叶分析）的结果发现，湾内涨落潮历时不等和非线性而产生的倍潮有关。
倍潮中1／4日分潮的作用较大，湾内的1／4日分潮是造成了涨、落潮历时的变化和涨落流速的不等主要原因，236≤2g<sub>M2</sub>-g<sub>M4</sub>≤328说明湾内一直是涨潮历时大于落潮历时。
通过对湾内的谐振潮分析，解释了平均潮差向岸逐渐增加。
从潮流在湾内变化来看，湾内涨潮平均流速小于落潮平均流速。
湾内垂线呈现为涨潮历时长于落潮流历时的特征。
潮流的调和分析后，M<sub>2</sub>分潮流在整个水域中占主导地位，在湾
内至湾顶，M<sub>2</sub>分潮流逐渐增强。
日潮群中的几个主要分潮流在海湾中的流动都较弱，在海湾中的变化规律也并不十分明显。
湾口、湾内的各个测点M<sub>2</sub>、S<sub>2</sub>分潮的椭圆旋转率F＜0.3，具有明显的往复流的性质，且各垂线的主流向与水下地形等深线的走向基本一致，湾口的旋转性要比湾内稍微强一些。
浅海分潮流的作用较大，乐清湾潮流性质属非正规半日浅海潮流。
因为海底摩擦作用的结果，全日潮、半日潮的最大流速，均是从表层到底层依次递减，底层流速最小。
分潮流从表层到底层最大流速的方向变化不大，基本可以认为是不。