长江口海域波浪场模拟研究

合集下载

FVCOM在长江口水动力数值模拟中的应用

FVCOM在长江口水动力数值模拟中的应用李春良;倪晓雯;梅国永【摘要】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.【期刊名称】《港工技术》【年(卷),期】2016(053)003【总页数】5页(P1-5)【关键词】长江河口区;潮流界;三维;数值模拟【作者】李春良;倪晓雯;梅国永【作者单位】山东省交通规划设计院,山东济南250031;山东省建筑科学研究院,山东济南250031;山东省建筑科学研究院,山东济南250031【正文语种】中文【中图分类】TV148+.51.1 概况长江口是长江在东海入海口的一段水域，属于较为典型的潮汐河口，潮区界位于安徽省铜陵市和芜湖市之间，距离长江河口约640 km，潮流界在江苏省江阴市以下，长度约240 km。

按照河口地区潮流潮汐特征，通常把上自安徽省铜陵市大通镇，下至水下三角洲地区前缘（约东经123°）的河段称为河口区［1］。

在徐六经以下，由于科氏力的作用，落潮流偏向南、涨潮流偏向北的现象较为明显，长江在崇明岛西侧被分为南支和北支，在吴淞口以下南支又被长兴岛和横沙岛分为两支，即南港和北港，南港又因为九段沙的分割分为南槽和北槽，河槽自西往东呈现较有规律的分叉。

最终南、北支，南、北港，南、北槽呈三级分汊、四口入海的格局［2］（图1）。

1.2 潮汐与潮流长江河口地区属于不正规浅海半日潮，潮汐现象主要受外海的潮流潮波影响，潮汐日不等现象较为显著［2］。

潮波进入长江河口地区后，受到岸滩、河底河床抬高和上游径流等因素的影响，潮波在上游的变形要大于下游，上游潮位要高于下游，上游潮差要小于下游，越往上游涨潮历时逐步缩短，落潮历时相应逐步延长［3］。

长江口二维非均匀悬沙数值模拟

1
前言
河口海岸地区泥沙运动的情况一直是河口海岸研究和治理的重要组成内容。泥沙问题不仅涉及港
口选址、航道的疏浚、抛泥区的选择、沿岸的水利、水运工程设施的运行, 而且随着经济的发展 , 污染物排放处置、滩涂促淤围垦等方面的问题日益突出 , 这些问题与泥沙输运密切相关。长江口地处我国海岸中部, 扼守长江黄金水道的入海口, 人口众多, 经济发达, 经济发展对开发沿江、沿海的各种自然资源的要求日益突出。多年来众多研究单位和工程部门对长江口的水文和泥沙问题进行了大量的现场实测 , 为认识长江口的泥沙运动特性积累了大量的基础数据, 总结了相关的理论, 为泥沙数学模型的建立和参数的确定奠定了一定的基础。近年来众多的学者从不同角度出发运用垂向一维、垂向二维、平面二维模型
线坐标下的非均匀悬沙的不平衡输沙方程。 2 2 1 非均匀悬沙不平衡输运方程非均匀悬沙按粒径大小分成 N 组 , 用 S L 表示第 L 组泥沙含量, 则对于非均匀悬沙中第 L 组泥沙含量, 其不平衡输沙基本方程为 JHS L t + 其中 C 1 =
2
2. 1
二维悬沙数学模型
水动力控制方程 [ 8] 曲线坐标系下考虑波流相互作用的深度平均二维浅水动力学方程组可表示为
收稿日期 : 2001 -07 -17 作者简介 : 曹振轶 ( 1973- ) , 男 , 华东师范大学河口海岸国家重点试验室博士生。
66
J u + t v + t
~ ~ ~
t
+
2002 年 12 月
泥沙研究 Journal of Sediment Research
第6期
长江口二维非均匀悬沙数值模拟
曹振轶, 胡克林

崇明生态岛海塘达标工程波浪数值模拟研究

崇明生态岛海塘达标工程波浪数值模拟研究徐敏;王璐璐【摘要】In order to provide the design wave elements and study the wave situation of Chongming Ecological Island Seawall Upgrading Project, and considering the practical conditions of underwater terrain, and wave refraction, shoaling, reflection and breaking, the MIKE 21 model is used to simulate the distribution of wave height in the engineering area. The result shows that MIKE 21 model can better simulate the generating and communicating processes of wave. This model is suitable to use in Chongming District of Shanghai. This paper analyzes the change distribution of wave in the area of Chongming Island in order to provide the wave elements for the seawall upgrading project, and gives the proposals from the viewpoint of wave distribution.%为给崇明岛海塘达标工程提供设计波浪要素并深入研究波浪情况, 采用MIKE 21模型, 考虑实际水底地形、波浪折射、浅化、反射、破碎等条件下, 模拟工程区域内的波高分布情况.结果表明:MIKE 21模型可以较好地模拟波浪生成和传播过程, 模型在上海崇明地区应用是合适的;分析崇明岛区域波浪的变化分布情况, 为海塘达标工程提供波浪要素, 并从波浪分布的角度给出建议.【期刊名称】《城市道桥与防洪》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】6页(P118-120,139,目录13-目录14)【关键词】海塘;波浪模拟;MIKE 21【作者】徐敏;王璐璐【作者单位】上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海市 200092;上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海市 200092【正文语种】中文【中图分类】TV139.2+30 引言崇明区位于长江入海口，由崇明岛、长兴岛、横沙岛三岛组成。

长江河口潮滩悬浮泥沙输移规律研究进展

长江河口潮滩悬浮泥沙输移规律研究进展王初;贺宝根【摘要】通过阅读和研究大量有关文献,对长江口潮滩悬移泥沙的输移规律有了较全面的了解.目前,长江口潮滩、潮沟、以及两者之间的悬浮泥沙输移基本规律的研究已经比较深入,但对于动力过程的探讨仍然局限在少数几个因子,而悬浮泥沙对重金属、氮、磷等营养元素吸附的研究则刚刚开始.由于在潮滩上获取实测资料的难度较大,使潮沟构成的微地貌系统动力结构和悬浮泥沙运动的研究不足,因此,需要在浅层测流的基础上,进一步探讨其规律.【期刊名称】《上海师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2003(032)002【总页数】5页(P96-100)【关键词】潮滩;长江河口;悬浮泥沙【作者】王初;贺宝根【作者单位】上海师范大学,城市与旅游学院,上海,200234;上海师范大学,城市与旅游学院,上海,200234【正文语种】中文【中图分类】S332长江河口地区广泛分布着淤泥质潮滩，徐六泾以下的潮滩面积约有800km2.潮滩和其上分布的潮沟构成了河口地区最主要的地貌类型.本文拟对长江河口潮滩及潮沟的悬浮泥沙输移规律研究进行梳理，以便寻找有关长江口潮滩研究的不足之处，为深入研究探明方向.1 长江口水文概况长江河口是一个丰水多沙的大型河口，多年平均径流量29300m3/s ,最大径流量92600 m3/s(1954.8.1)，年径流总量达9240亿m3 (资料取自大通水文站).5～10月是长江洪水期，径流量占全年的71.7%，其中尤以7月的径流量最大；11月～翌年4月是长江枯水期，径流量仅占全年的28.3%，2月的径流量最小.1.1 长江口地貌类型长江河口又是一个多汊河口，自徐六泾开始分别被崇明岛，长兴与横沙岛，九段沙分为南北支，南北港及南北槽，为三级分汊、四口入海.长江河口由悬浮泥沙沉积而成的主要地貌类型有：暗沙、拦门沙、水下三角洲和潮滩[1].长江口的潮滩一般可分为河口心滩(白茆沙、扁担沙、九段沙等)和边滩(南汇、崇明东滩及边滩).杨世伦[2,3]根据岸滩形状及其与水下地形的关系将长兴、横沙岛及九段沙的岸滩分为“江岸型”、“洲头型” 及“潮滩型”，并分析了其成因，根据潮滩的冲淤状况又可以分为“淤进型”“蚀退型”“稳定型”(或“准稳定型”).1.2 长江口动力条件长江口是一个中等潮差河口，口门处中浚站测得的多年平均潮差为2.66m，最大潮差为4.62m，最小潮差为0.17m.潮流是长江口主要的动力因子[1,2].由于受科氏力的影响，在口门外潮流表现为旋转流，口门内受到地形约束多为往复流，洪季的涨潮流速大于枯季流速.径流同样是河口重要的动力因子，由于径流作用口门内的落潮流速一般大于涨潮流速，涨潮流上溯过程中受径流顶托及地形的阻碍使潮波变形，造成涨落潮历时不一致，落潮历时大于涨潮历时[1].长江口波浪受风控制的特征较为明显，波浪对开敞的河口潮滩地貌短期演变起着重要作用[4].2 悬浮泥沙输移形式长江河口来沙量巨大且水动力条件复杂，悬浮泥沙的输移形式很多，河口段泥沙的输移形式通常可以分为槽内输移、涨落槽间输移、滩槽间输移和滩面输移[2,7]；口门处最大浑浊带泥沙在径、潮流和盐度锋的作用下发生垂直输移[7～9].2.1 槽内悬浮泥沙输移长江口河槽是长江向海输送水、沙的主要途径.根据优势流理论长江河口分成落潮优势流河段、涨潮优势流河段，口门以内径流的作用较强，槽内悬浮泥沙整体向口外输移[1].2.2 滩、槽间悬浮泥沙输移长江系多汊河口，在口门处呈现出滩、槽交替出现的特点.滩、槽之间的平面环流实现了在滩、槽之间悬浮泥沙输移交流.河槽中水、沙向海净输移，在口门处由于水面展宽，径流作用减弱和相应潮流势力加强，两者达到动力平衡；盐水锋作用令泥沙作垂直输移使悬沙滞留于口门附近并在此大量沉积下来[2].在无风或微风条件下，潮滩上径流作用很小，涨潮流的作用占主导地位，泥沙净向陆地输移，口门处的泥沙又被携至潮滩并沉积下来，这样便形成了一个完整的环流.在大风天气条件下，特别是有风暴潮出现时潮滩沉积物大量被冲刷，泥沙又进入河槽，形成了与前者相反的平面环流.2.3 滩面及潮沟的泥沙输移以前对泥沙输移的研究多集中于对槽内及滩、槽间泥沙输移模式的探讨[1,8]，对于在潮滩、潮沟这样的浅层面流、线流条件下的泥沙输移研究(包括潮滩和潮沟间的泥沙交换)十分有限，而且也局限于对一两个动力因子的探讨[4,10～12]，对其系统的研究则显得相当不够.主要原因在于：(1)潮滩上设立长期的观察点较为困难，野外实测获取第一手资料的难度极大；(2)即使设立了长期观察点，受到滩沟形态演变的影响，资料的稳定性和代表性也存有疑问；(3)潮滩及潮沟中的动力条件和地形地貌十分复杂，研究难度较大.但这方面的研究却是深入研究潮滩演变规律及物质循环规律的基础和关键，所以有着极大的研究价值.3 水动力对潮滩悬浮泥沙输移的作用长江口是水动力条件十分复杂的区域，潮流、径流、波浪、风暴潮等动力因子交织在一起极大影响了悬浮泥沙在潮滩上的输移[1,8].3.1 潮流在长江三角洲的发育过程中，潮流是一个重要的动力因子.它在长江口的悬浮泥沙输移过程中起着重要作用，也是现代潮滩地貌发育的重要动力因素[1,13,14].沉降滞后和侵蚀滞后的概念基本描述了潮滩上悬浮泥沙输移特征[13].对潮锋的研究是对浅层面流作用下滩面上泥沙输移规律有价值的研究[10,11].潮流对河口泥沙的输移作用可以分为两个阶段：潮锋作用过程和锋后水流过程.潮锋是水流在滩坡平缓的淤泥质潮间带涨潮水体前锋历时数十分钟的水流加速过程[10].通过对1979～1992年间各种类型潮滩水沙数据的分析发现从涨潮前锋到达滩面至该处达到一定水深期间会出现一段历时数10 min左右的水流高速期.其流速比随后水流的平均流速高1～3倍.相应的水体含沙量也较高，如长江口南边滩和杭州湾湾口及北岸的潮滩在风浪平静的涨潮过程中潮锋带水体的含沙量亦可达10kg/m3，相对于区域水体0.5～2.5 kg/m3的含沙量要高得多[10].究其原因是较薄水层(数10 cm)短时期内的流速脉动引起的水体高紊动状态使滩面沉积物出现再悬浮，加之从潮间带外携来的泥沙使得潮锋带水体含沙量高于锋后水体.潮锋作用的强弱由潮滩的潮位变率及滩面坡度决定[10,11].3.2 径流径流不仅为长江河口带来了巨量泥沙，同时也是河口复杂动力环境的重要组成部分.但径流对潮滩上的悬浮泥沙输移所起的作用远没有潮流大，它主要加强了落潮流的势力并改变流速不对称性从而影响悬沙的输移[8].根据优势流理论，以径流作用为主的河段称作落潮优势流河段.洪季时除了长江北支，长江口横沙岛以西的水域以径流作用为主，表层及近底层的悬沙向海输移[1].如通过对南槽上首的径流占优落潮优势流河段的输沙量的研究，发现在表层0.2水深和0.6水深的悬沙均向海发生输移.在径流作用不强的河段即涨潮优势流河段表层及近底层的悬沙输移则与落潮流优势流河段正好相反，表现为向陆地输移[1].3.3 波浪一般观点认为潮流是潮滩发育的主要动力，但在长江口一些面向开敞海域(如南汇东滩等地)的潮滩,波浪塑造滩面的作用也是不可忽视的[4,5,8,12].茅志昌[12]研究了南汇东滩的波浪作用及其对滩面冲淤的影响，发现风速、波浪与滩面冲淤之间的关系是：小于或等于5级风速引起的波浪场常使滩地发生淤积，而大于6级的风速产生的波浪则会对滩面进行冲刷.通过用能量法分析认为，影响滩面冲淤性质的波浪破碎水深和破波带宽度会随波高、潮位及底坡坡度发生变化.杨世伦[4]就波浪对开敞潮滩的作用进行了研究，以引水船站的风、浪相关性为依据，结合南汇东滩的实测数据认为风浪是控制开敞潮滩短期演变的主要动力因子，它决定了潮滩(特别是光滩)泥沙的起动或沉降.3.4 风暴潮风暴潮是台风、低气压、海啸等事件引起的短时期内造成水位陡然上升的自然灾害.长江河口在夏、秋季多有台风侵袭，此时如遇天文大潮，就会出现特大风暴潮.风暴潮虽然是短期的动力因子，但其对潮滩地貌的迅速改变却影响巨大.许世远等[16,17]研究了长江三角洲的风暴潮沉积系列，发现从长江三角洲的滨后沼泽低地到前三角洲均发育风暴沉积，在沉积剖面中的比例可达30%～40%, 与常态沉积形成韵律性层理.邵虚生[21]等也认为上海潮滩沉积物原生沉积构造中的韵律性层理是常年低能期和大潮台风高能期交替作用的产物.对风暴沉积系列研究也揭示了其动力及泥沙输移的过程.风暴沉积的底部冲刷面清晰保存，沉积结构较粗且自下而上粒度变细等显示出风暴沉积是风暴潮高峰期及随后消退期快速堆积的产物，反映了期间水动力有弱—突强—渐弱的过程变化[16,17].4 潮滩植物对悬浮泥沙输移过程的影响近年来，植物影响潮滩动力环境及泥沙输移过程的研究成为河口学的研究热点[24].当淤泥质潮滩达到一定的高程后便会有植物的出现.植物的出现会改变潮滩的动力条件，从而改变滩面的冲淤作用[19～22].4.1 植物对水动力条件的影响植物对水动力有两方面作用.一是缓流作用：植被是一种粗糙的下垫面，潮间带植物会阻滞水流[19,20].通过对南汇东滩植被带和刈割地流速的对比，发现植被带的流速在任何情况下都小于刈割地，对平均流速的缓流系数(植被带流速/无植被地流速)为0.71.通过对南汇东滩相同高程但不同植被覆盖的地区实地观测，发现沼泽的近底层流速总是小于相邻的光滩，流速可降低20%～60%.并认为植物缓流作用的大小与植株的覆盖率及测点距沼泽外缘的距离成正相关[20].另一是消浪作用：波浪对开敞型潮滩短期内演变起着重要影响，主要表现为对滩面的冲蚀，而植被却有削减波浪波高及波能的作用，特别在植被完全被淹没之前作用最为明显.涨潮初期植物冠顶未被淹没，沼泽中的平均波高及波能都只有光滩的43%和19%，并发现在正常天气条件下，波能传入沼泽后50m左右便完全消失.4.2 植物对潮滩悬沙输移的影响植物的消浪、缓流作用能改变水动力条件，再加上植物本身的特性，植物对潮滩悬浮泥沙输移有着不可忽视的影响.植被带在洪季时，悬浮泥沙浓度总的来说要小于光滩.如“沼泽岛”的悬浮泥沙浓度为相邻光滩的71%[22].其主要原因是植被对潮流及波浪的削弱作用使水体的挟沙能力大减，至使悬沙大量下沉引起的.从植被带沉积物的组成来看，不难推断出悬浮泥沙的粒度大小与光滩的差别.据杨世伦[19]的研究，沉积物在光滩—海三棱镳草—互花米草的植被变化过程中平均粒径逐渐减小，从5.83Φ减小至8.27Φ，而粘土含量则由12%增为43%.植物对潮滩上悬浮泥沙输移影响的研究仍需深入，此外，营养元素随悬沙的输移、积累对潮滩植物生长的影响，以及潮滩悬沙输移对植物生长状况的反馈也是很值得深入探讨的.5 潮滩悬沙输移的环境效应通过对上海滨岸潮滩4个具有代表性的采样断面潮滩表层沉积物中重金属含量的季节性变化的分析[28]，发现在水动力作用较弱的地貌部位，表层沉积物中重金属元素趋于富集.并发现在东海农场表层沉积物中重金属含量的季节变化与其它地区不同，认为是受长江冲谈水的影响[28].刘敏等[29,30]对长江口滨岸潮滩表层沉积物中各种形态的磷进行了研究，发现沉积物粒径与形态磷之间有密切联系，粒径越小形态磷的含量越高.高效江等[31]通过对上海滨岸潮滩的表层沉积物，上覆水和间隙水中的无机氮的研究总结出了无机氮浓度的季节性变化规律，认为水动力条件的变化对潮滩无机氮的分布有很大影响.同时滩-水界面的各类形态的N、P的垂向输移、扩散也有了一定的研究[29,31].但对于整个潮滩(包括潮沟)中的营养元素随悬沙的输移、沉积过程和机制，及其通量的研究还未涉及，潮滩对于营养元素迁移的影响仍很难确定，故这方面的研究急待深入.6 展望当前对长江口悬浮泥沙输移规律的研究取得了一系列的成果，但仍然存在着一些问题.长江口潮滩、潮沟、以及两者之间的悬浮泥沙输移基本规律的研究已经比较深入，但对于悬沙输移动力过程的探讨仍然局限在少数几个因子，系统的研究还很不够.悬浮泥沙对重金属、氮、磷等营养元素吸附的研究则刚刚开始，悬沙输移对重金属、氮、磷等物质的迁移、积累及分布的影响仍难以确定.对潮沟构成的微地貌系统动力结构和悬浮泥沙运动的研究不足是造成以上问题的主要原因.浅水条件下泥沙输移规律研究是潮滩物质循环研究的基础，所以要在长期浅层测流的基础上，进一步对浅水环境中的潮滩悬浮泥沙输移规律进行深入研究.[1] 茅志昌，潘定安，沈焕庭. 长江河口悬沙的运动方式与沉积形态特征分析[J]. 地理研究，2001(2)： 170-177.[2] 杨世伦，徐海根. 长江口长兴、横沙岛潮滩沉积特征及其影响机制[J]. 地理学报，1994 ,49(5)：450-456.[3] 杨世伦，姚炎明，贺松林. 长江口冲积岛岸滩剖面形态和冲淤规律[J]. 海洋与湖沼，1999，(6)：764-769.[4] 杨世伦. 风浪在开敞潮滩短期演变中的作用——以南汇东滩为例[J]. 海洋科学，1991,(2)：59-64.[5] 沈焕庭，潘定安. 长江口最大浑浊带[M]. 北京：海洋出版社，2000.38-61.[6] 沈焕庭，李九发，朱慧芳,等. 长江河口悬沙输移特性[J]. 泥沙研究， 1986，(1)：1-12.[7] 杨世伦，姚炎明，贺松林.长江口冲积岛岸滩剖面形态和冲淤规律[J]. 海洋与湖沼，1999，30(6)：764-769[8] 杨世伦，谢文辉，朱骏，赵庆英. 大河口潮滩地貌动力过程的研究[J]. 地理学与国土研究，2001 ,17(3)：44-48.[9] 李九发，时伟荣，沈焕庭. 长江河口最大浑浊带的泥沙特性和输移规律[J]. 地理研究，1994 ,13 (1)：51-59.[10] 徐元，王宝灿，章可奇. 上海淤泥质潮滩潮锋作用及其形成机制初步探讨[J].地理研究，1994，13(3)： 60-68.[11] 徐元. 淤泥质潮滩潮锋的形成机制及其作用[J]. 海洋与湖沼， 1998 , 29(2)：148-155.[12] 茅志昌. 南汇东滩的波浪作用和滩面冲淤分析[J]. 上海水利， 1992,(3)：1-6.[13] 时钟，陈吉余. 中国淤泥质潮滩沉积研究的进展[J]. 地球科学进展，1996 , (6)：[14] 朱玉荣. 潮流在长江三角洲形成发育过程中所起作用的探讨[J]. 海洋通报，1999 ,18(2)：1-10.[15] 徐元，王宝灿. 淤泥质潮滩表层沉积物稳定性时空变化的探讨[J]. 海洋学报，1996 ,18(6)：50-60.[16] 许世远，邵虚生. 杭州湾北岸滨岸的风暴沉积[J]. 中国科学，1984，(12)：1136-1143.[17] 许世远，严钦尚，陈中原. 长江三角洲风暴沉积系列研究[J]. 中国科学(B辑)，1989(7)：767-763.[18] 李九发，何青，徐海根. 长江河口浮泥形成机理及变化过程[J]. 海洋与湖沼，2001 ,32(3)：302-310.[19] 杨世伦，时钟，赵庆英. 长江口潮沼植物对动力沉积过程的影响[J]. 海洋学报，2001，23(4)：75-80.[20] 时钟，陈吉余. 盐沼的侵蚀、堆积和沉积动力[J]. 地理学报，1995，50(6)：562-567.[21] 贺宝根，左本荣. 九段沙微地貌演变与芦苇的生长[J]. 上海师范大学学报(自然科学版)，2000，29(4)：86-90.[22] 度武艺，谢佩尔 J. 海草对潮滩沉积作用的影响[J]. 海洋学报，1991，13(2)：230-239.[23] 杨世伦，陈吉余. 试论植物在潮滩发育演变中的作用[J].海洋与湖沼，1994，25(6)：631-635.[24] 陈卫跃. 潮滩泥沙输移及沉积动力环境-以杭州湾北岸、长江口南岸部分潮滩为例[J].海洋学报，1991，13(6)：813-821.[25] 李九发，时伟荣，沈焕庭. 长江河口最大浑浊带的泥沙特性和输移规律[J].1994,13(1):51-59.[26] 沈健，沈焕庭，潘定安,等. 长江河口最大浑浊带水沙输运机制分析[J]. 1995，50(5)：411-420.[27] 陈宝冲. 长江口北支河势的变化与水、沙、盐的输移[J]. 地理科学，1993 ，13(4)： 346-352[28] 毕春娟，陈振搂，许世远. 水动力作用对潮滩表层沉积物重金属时空分布的影响[J]. 上海环境科学，2002，21(6)：330-333.[29] 刘敏，侯立军，许世远，欧冬妮，张斌亮，刘巧梅，杨毅. 长江河口潮滩表层沉积物对磷酸盐的吸附特征[J]. 地理学报，2002 ，57(4)： 397-406.[30] 刘敏，许世远，侯立军，欧冬妮. 长江口滨岸潮滩沉积物中磷的存在形态和分布特征[J]. 海洋通报，2001，20(5)：10-17.[31] 高效江，张念礼，陈振楼，许世远，陈立民. 上海滨岸潮滩水沉积物中无机氮的季节性变化[J]. 地理学报，2002 ，57(4)： 407-412.。

长江口外海域波浪场数值模拟

一ｔａ［。ｄｃａ（ｄ—ｄａ “ 卜ｓ、【 ¨ 几５￡ＪｓＪ）ｄ０一一［协］十‘ ｊｌ（ｏ６，）
＝
图１一。区域及主卜。０ｎ：卜计算ｎ、ｎｎ＿要站点。【ｎ
的数值模拟；隋洪波应用中国海洋大学开发的
附近海域盛行浪向与盛行风向颇为一致，冬季以偏北向浪为主，夏季以偏南向浪为主，春秋两季
为浪向交替过渡季节。长江口和杭州湾海域最大波高往往产生在台风期间，其次在寒潮大风天气
ＮｕｅｉａｉｕｌｔｏｆｗａｅｆｅｄａｏｍｒｃｌｍａｉｎｏｖｌｒｕｎｄｔｎｇｚｖｒｅｔａｙｓｉｈｅＹａｔｅＲｉｅｓｕｒ
ＱＵＪ —ｅ，ｕ，ＵＸｎｈａＩｆｉＭＡＹｅＸｉ— ｕｕ（ｈｎｈｉａｔｅｒｅｎｉｅｒｇＳｒｅＤｓｎＩｓｔｔ，ｈｎｈｉ０１７ＣｉａＳａｇａＥｓＳａＭａｉｇｅｉｕｖｙ＆ｅｉｔｕｅＳａｇａ２０３，ｈｎ）ｎＥｎｎｇｎｉ
ＭＩＥ２Ｗ模型中的源函数项描述了各种物Ｋ１Ｓ理现象的源函数的叠加：
Ｓ＝Ｓ５ｌｓ＋５。ｆ。ｄｂ＋５ｒ＋＋Ｊ（７）
上。 “ 莎 ” 台风是近十年对上海影响最严重的麦
一
式中：５指风输入的能量；Ｓ１波与波之间的非ｉＢ指
・
ｌ・２

长江口杭州湾海域冬半年海洋热动能对寒潮过程响应模拟研究

长江口杭州湾海域冬半年海洋热动能对寒潮过程响应模拟研究王坚红;周雨;李洪利;苗春生;牛丹【摘要】应用大气与海洋再分析资料和FVCOM-SWAVE区域海洋耦合模式,对2004-2009年长江口杭州湾冷季(11-3月)海洋热动能一主要为海流能和温差能进行特征分析,以及对北路及西路入海寒潮过程影响下的海洋热动能变化进行模拟研究.结果显示:该海域海流能主要受沿岸流和黑潮流系影响,此两流系强弱变化与南北季风的强弱变化,以及入海径流丰枯期的变化相关.2月海面温度SST低,且南北向水平温度梯度大,显示北方高纬冷海温的势力强盛.北路偏北寒潮大风在大陆近岸造成向南余流增强和余水位向岸增高.西路寒潮的偏西大风造成离岸向东的余流,在外海受地转力作用转为偏南流动,造成湾内负值余水位.海水表层温度的降低往往滞后于寒潮降温1-2 d.近海SST低于底层,其降温幅度大于底层,此种特征可持续3-5 d.外海站点寒潮影响造成的上下层海温迅速混合所需时间大约1-2 d,温度降幅小于近岸.增加波浪模式的耦合,增强了水位对寒潮的响应强度,显著改善模式产品质量.对3个SST海温槽脊系统的海流能与温差能比较显示,寒潮剧烈天气过程的影响,驱动自北向南的冷水团质量输送,造成海区热动能表现为短期迅速地显著增长.【期刊名称】《海洋预报》【年(卷),期】2016(033)004【总页数】13页(P58-70)【关键词】长江口杭州湾;冬半年;海洋热动能;寒潮过程;FVCOM-SWAVE耦合模式【作者】王坚红;周雨;李洪利;苗春生;牛丹【作者单位】南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心,江苏南京210044;海洋动力环境与卫星海洋学实验室,江苏南京210044;南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心,江苏南京210044;江西省气象局江西南昌330046;南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心,江苏南京210044;海洋动力环境与卫星海洋学实验室,江苏南京210044;南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心,江苏南京210044;辽宁省气象信息中心,辽宁沈阳110166【正文语种】中文【中图分类】P732.7对于黄东海海域的海洋能状况，多年来有各种调查与分析，主要集中在温差能与海流能方面。

波—流共同作用下长江口二维悬沙数值模拟

波—流共同作用下长江口二维悬沙数值模拟波—流共同作用下长江口二维悬沙数值模拟摘要：本文通过数值模拟方法，研究了波—流共同作用下长江口内二维悬沙运移的情况。

通过建立数学模型和计算方法，模拟了长江口内悬沙的输运过程，并对波浪和流场的相互影响进行了探讨。

结果表明，波浪和流场的共同作用对悬沙输运过程具有显著影响，进一步深化了对长江口悬沙运动规律的认识。

一、引言长江口是我国最重要的河口之一，其水动力和悬沙运动规律的研究对于河口水文、水沙动力学的理解具有重要的意义。

波浪和流场作为长江口内两个主要的力学驱动因素，其相互作用对悬沙的输运过程有着重要影响。

因此，基于数值模拟方法，研究波流共同作用下长江口内二维悬沙运移的规律具有重要的理论和实际意义。

二、模型建立在本文研究中，建立了二维悬沙运移数值模型，考虑了波浪、流场以及悬沙之间的相互作用。

模型采用了数值解的方法，通过离散化长江口内区域，并运用流动方程、输运方程和释放方程来模拟波流共同作用下的悬沙运动过程。

模型的输入数据包括入口流速、入口浓度和入口波浪参数等，模拟的输出结果为悬沙在长江口内的输运情况和浓度分布。

三、数值模拟结果通过数值模拟得出的结果显示，长江口内的悬沙输运过程受到波浪和流场的共同作用。

在波浪作用下，悬沙会随着波动而上升和下降，这会影响悬沙的输运速度和方向。

而流场则会决定悬沙的平均输运速度和方向。

模拟结果还显示，在大波浪和强流场共同作用的情况下，悬沙会有较大的浓度差异和输运速度。

四、悬沙输运规律分析根据数值模拟结果，我们进一步分析了悬沙输运的规律。

首先，当波浪和流场方向相一致时，悬沙的输运速度较快；当方向相反时，输运速度较慢。

其次，波浪的幅度和周期对悬沙的上升和下降速度有较大影响，较大的波浪幅度和周期会引起更剧烈的悬沙运动。

此外，在大流量的情况下，悬沙的输运速度较快，浓度较高。

五、结论通过本文的研究，我们深入了解了长江口内波流共同作用下的悬沙运移规律。

文献综述-长江口水文、泥沙计算分析

长江口水文、泥沙计算分析文献综述1研究背景河口地区是海陆相互作用最为典型的区域，其水动力条件复杂，如径流、潮汐、波浪、沿岸流以及地转科氏力等作用强烈；人类活动也颇为活跃，其作为经济发展的强势地位集中体现在沿江、沿海等地域优势上。

众所周知，河流泥沙资料是为防治水土流失、减轻泥沙灾害、合理开发水土资源、维护生态平衡等方面的宏观分析与决策研究，以及流域水利水电工程建设规划、设计和水库运用、调度管理等提供科学依据的重要基础工作。

我国属于多河流、广流域的国家，据统计，在我国长达21000多公里的海岸线上，分布着大小不同、类型各异的河口1800多个，其中河流长度在100公里以上的河口有60多个（沈焕庭等，2001）。

长江是我国第一大河，水量丰沛，输沙量大，全长约6300km，流域面积约180万km2，占全国面积的1/5。

其河流长度仅次于尼罗河与亚马孙河，入海水量仅次于亚马孙河与刚果河，均居世界第三位。

据长江大通站资料(1950~2004)，流域平均每年汇集于河道的径流总量达9.00 X 1011m3，并挟带约3. 78 X 108t泥沙(中华人民共和国泥沙公报，2004)，由长江河口的南槽、北槽、北港和北支等四条汉道输送入海。

根据长江口水流动力性质和形态特征，可分为径流段、过渡段、潮流段和口外海滨段。

过渡段是径流与潮流相互消长的河段，它自五峰山镇至徐六径，长约184km。

潮流段是潮流势力逐渐增强，径流势力相对减弱，风浪与风暴潮对河道的影响大增的河段，它自徐六径至河口，长约174km。

口外海滨段是诸多水动力因素非常活跃的场所，又受到海岸、海底等边界条件的制约，水流动力情况比较复杂。

它的大致范围是西起长江口拦门沙前端、东至水下三角洲前缘，南自南汇嘴附近、北达江苏省篙枝港(胡辉，1988；沈焕庭2000，2001；宋兰兰，2002)。

每个典型河段都有其固有的且相互影响的悬移质含沙量分布特性，它们在长江口地貌形态、河口演变过程中扮演着重要角色。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

Ａｂｓｒｃ：ＭＩＳｗｖｐｃｒｍｄ１ｗｓａｐｉｄｔｉｌｔｎａｃｌｔｈａｅｆｌｎｔｅｔａｔＫＥ２Ｗａｅｓｅｔｕｍｏｅａｐｌｏｓｍｕａｅａｄｃｌｕａｅｔｅｗｖｅｄｉｈ１ｅｉ
数学模型，但是其数值求解相对比较复杂，计算量大，计算结果未能考虑白浪损耗、风能摄人等
过程，不适用于地形变化急剧的复杂区域；Ｂｕｓｏｓ— ｉｎｓ程可以考虑波浪浅水变形、折射、绕射和ｅｑ方反射等机理，其局限性主要表现为：对水深的适用范围有所限制，求解计算量大，只适用于小范
ＫＮｉ－ｈａｇＱｉｇｍｎＷＡｕｎｙｎ，ＮｉＧｅｇｆｎＯＧＬｎｓｕｎ，Ｉｎ－ａ，ＮＹａ — ａｇＷＡＧＷｅ，ＵＦｎ —ｅｇｇＤ
ｆｓｕｒｎＥｔａｉｅ＆ＣｏｓｌＳｉｎｅＲｓａｃｅｔｒＳａｇａ２２１ＣｉａａｔｃｅｃｅｅｒｈＣｎｅ，ｈｎｈｉ０１０，ｈｎ）ａ
ｔａａｅｎｈｇｔｒｌｖｌｃｎｉｉｎ，ｈｅｄｍｒａｉｉｈｗｅｅｅｅｏｄｔｏｓｗｈｉｈｐｒｖｄｅｈｍｐｅｕｏｅｕｐｎｉｎｏｅｓｄｍｅｔ．ｃｏｉｓｔｅｉｔｓｆｒｒ－ｓｓｅｓｏｆｔｅｉｎｓｈ
ｖｌｃｔ．Ｔｅｓｍｕａｅｒｓｌｒｎｏｄｇｅｍｅｔｗｉｔｅｅｏｉｙｈｉｌｔｄｅｕｔｗｅｅｉｇｏａｒｅｎｔｈｍｅｓｒｄａａｎｃｎｒｆｃｔｅｗａｅｓｈａｕｅｄｔａｄａｅｅｔｈｖｌ
２０年２月０１
水运工程
Ｐｒ＆ＷａｅｗａＥｎｇｎｒｎ２１ｅ．００Ｎｏ２ＳｆＮ．３．ｅ￣ｏ４８ｉ
第２期
总第４８３期
ｌ孔海，长口心）江岸王峰令科海双学巍（波２上万０口研拟，远１海究，戚浪２河扬０海中顾定场峰域上究满模，１研
ｓａａｅｔｔｎｔｅＲｉｅｔａｙｄｒｎｅｒａａｈｅＹａｇｚｖｒＥｓｕｒｕｉｇＦＵＮＧ－ＯＮＧｙｈｏ，ｔｋｉｇｉｏａｃｕｔｔｔｒｌｖｌａｏＷＴｐｏｎａｎｎｔｃｏｎｈｅｗａｅｅｅｎｄｆｗｌ
关键词：长江口；波浪模拟；ＭＫ２Ｗ；凤凰台风ＩＥ１Ｓ
中图分类号：ｒ３．Ｉ１９Ｔｖ２
文献标志码：Ａ
文章编号：１０ — ９２２１）２０４－４０２４７（０００ — ０６０
ＮｕｅｉａｉｕｌｔｏｏｖｅｄｈｎｇｚｔｒｍｒｃｌｓｍａｉｎｆｗａｅｆｌｉｔｅＹａｔｅＥｓｕａｙｉｎ
摘要：采用ＭＩＥ１Ｓ波浪谱模型对长江口海域在凤凰台风期间的波浪场进行了模拟计算，考虑了水位和流速的影Ｋ２Ｗ响，模拟结果和实测吻合较好，能够反映长江口海域的波浪分布。结果显示出水位对波高的影响是比较明显的，高水位条件
下深水航道两侧和坝田区波高达到１以上，为泥沙的再悬浮提供了动力。ｍ
受外海传人的波浪，波浪动力比较显著。夏秋季
节如遇台风影响，风大浪高，滩面细颗粒泥沙被
风浪掀起，为航道淤积提供沙源。波浪作用不仅是河口河槽演变的重要因素，而且对航道整治、港口建设、促淤围垦等均具有深刻的影响。长江
Ｋｅｏｄｓｙｗｒ：Ｙａｇｚｖｒｓｕｒ；ａｅｓｍｕａｉｎＭＩｎｔｅＲｉｅｔａｗｖｉｌｔ；ＫＥ２Ｗ；ＵＮＧＷＯＮＧＴｐｏｎＥｙｏＳＦ１－ｙｈｏ
长江河口江面开阔，９ｍ宽的河口直接面０ｋ
ｄｓｒｕｉｎｉｈｅｒａａｈｎｔｖｒＥｓｕｒ．ｈｅｕｔｈｗｔａｈｆｃｆｔｒｌｖｌｏａｅｉｔｂｔｎｔｅｓａａｅｔｔｅＹａｇｚＲｉｅｔａＴｅｒｓｌｓｏｈｔｔｅｅｆｔｏｅｅｎｗｖｉｏｅｙｓｅｗａｅ
ｈｉｈｓｒｌｔｅｙｃｅｒａｄｔｅｗｖｅｇｔｓａｏｅ１ｍｎｂｔｉｅｆｈｅｐ－ａｅｈｎｅｎｒｕｄｅｇｔｅａｉｌｌａ，ｎｈａｅｈｉｈｂｖｏｏｈｓｄｓｏｅｄｅ — ｔｒｃａｎｌｄａｏｎｉｖｗａｔｗａ
口地形复杂，滩槽相间，波浪分布局地特性较强，
围区域… ＭＫ２Ｓ是基于波浪作用平衡方程的。ＩＥＷ１
谱波浪模型，模型可以处理近海和海岸波浪的成长、波一的非线性作用、白浪、底摩擦、波浪破波碎、折射、绕射及浅化变形、水流和水位因素、冰以及工程建筑物的影响，是目前有代表性的波