基于FBM法追踪秦皇岛海域赤潮迁移扩散

在Delft3D-FLOW模型模拟水动力的基础上,基于FBM粒子追踪法建立和验证赤潮迁移扩散模型.模拟了秦皇岛海域潮流和风生流,分析了风生流对赤潮迁移扩散的作用,对比分析了FBM法、拉格朗日法和常规布朗运动法在赤潮迁移扩散模拟中的特性,测试了模型Hurst指数的敏感性并得出其在赤潮模拟中的合理取值范围.主要结论为:1秦皇岛海域的赤潮主要随潮流的涨落而往复移动,一个涨落潮周期内赤潮的净迁移距离较小;2秦皇岛海域夏季潮流较弱,但风对赤潮迁移具有一定影响,易产生东北向风生流,导致赤潮更易往东北方向迁移;3Hurst指数较明显地影响粒子云的扩散范围,Hurst指数取0.80±0.03能比较真实地模拟秦皇岛海域赤潮的迁移扩散;4FBM法可模拟赤潮的non-Fickian扩散现象,使其模拟的粒子云扩散范围和分布形状明显优于拉格朗日法和常规布朗运动法.

物理模型与虚拟仿真相结合的海岸地貌学实验教学改革

为培养港口航道与海岸工程专业卓越工程技术人才,同济大学土木工程学院水利工程系以实验教学改革为突破口,对理论课程进行优化升级,以物理模型实验为主体、虚拟仿真实验为拓展,对实验教学体系进行升级改造,丰富实验课程内容,增强实验课程的开放性与创新性。以海岸地貌学为例,探索引入虚拟仿真实验,与物理模型实验进行优势互补,以进一步提高学生的工程实践能力与创新能力。

蓬莱19-3溢油运移与归宿数值模拟和分析

通过耦合水动力模型建立渤海海上溢油运移与归宿数学模型，包含漂移、扩散、蒸发、乳化等过程，通过拉格朗日方法模拟漂移过程、蒙特卡罗方法模拟油粒子扩散的随机性，采用变化的紊动扩散系数使溢油所受紊动扩散作用随时间变化．通过率定得到蓬莱19—3溢油模拟中风拖拽系数和扩散系数校正参数b的合理取值范围分别为1．4％-2．3％和0．38-0．42．对蓬莱19-3溢油事故进行了模拟，通过溢油附岸位置与时间验证了模型的准确性．模拟结果表明：由于风速较大、方向变化较小，风对漂浮于水面上的溢油产生较大作用，且溢油漂移方向与主风向一致；渤海海域内的潮流以往复流、旋转流为主且余流小使其对溢油运移的作用弱于风；溢油初期的蒸发速度较快，后期因挥发组分的减少以及乳化作用使溢油含水率增大使得蒸发速度明显减小；蒸发和附岸是溢油漂浮组分减少的主要原因，也是溢油的主要归宿．

海床演变对山海关旅游海滩生态修复工程的响应特征

针对海滩侵蚀问题展开了包括滩肩补沙和离岸潜堤在内的海滩修复工程.为评估工程效果,采用Delft3D软件建立了山海关海域的泥沙输运和海床演变模型,使用2015年至2016年的实测资料验证模型.基于验证后的数学模型对工程海域泥沙输运与海床演变变化特征进行分析.结果表明:工程引起了近岸区域泥沙浓度的减小,减小幅度随离岸距离的增大而减小.工程建设前工程海域的侵蚀较为严重,工程的建设大大减小了近岸海域的冲刷深度,有效地保护了工程岸段海滩.工程后冲淤变化幅度第1年最大,然后逐年减少.

山海关旅游海滩生态修复工程水动力变化特性

为改善海滩环境,针对山海关白鹭岛至唐子寨岸段展开了旅游海滩生态修复工程.基于Delft3D软件采用三重嵌套的方法建立了渤海-秦皇岛海域-山海关海域的波流耦合数学模型,并用实测资料进行模型率定和验证.基于验证后的数学模型对工程海域水动力变化特征进行分析,结果表明:潮流场基本不受工程影响,海域的水体交换能力基本不变;潜堤掩护区常浪下的波高减幅约为10%,强浪下的波高减幅约为20%.总体上,山海关旅游海滩生态修复工程的建设既保护了工程海域水动力环境,又削弱了波浪对海滩的侵蚀,有利于维持当地旅游海滩的生态环境与稳定.

基于水系联通的珠三角典型联围闸泵群调度方案研究

为实现三角洲河网闸泵群优化调度,保障河网区水系连通、改善河网水环境,以中顺大围为例,基于闸泵影响下的河网水系1D-3D水量-水质耦合模型,研究对比了水闸全开、独立引排水、单向流3种闸泵群调度模式。结果表明,单向流调度模式下水环境改善效果明显优于另外2种调度模式。在单向流调度模式的基础上,进行兼顾外江压咸与区域水环境改善的闸泵调度研究,得出在满足外江压咸期生态流量的条件下中顺大围的水环境改善调度方案。研究方法和成果用于制定闸泵群联合调度方案,并为区域水系规划和建设提供依据。