强潮海湾温排水三维数值模拟

温排水排入海湾后,温差所产生的浮力效应,温排水趋于海水上层运移,随潮流的运动在呈现涨落分布。本文采用三维分层σ坐标斜压模型进行海湾流场和温排水温度场扩散的计算,通过分析温升场的平面温度和垂向温度分布,了解温排水对海湾温升的影响以及强潮海湾三维温排水的特点。

强潮海湾温排水的数值模拟

论文选用沿水深平均二维水动力及物质输运数值模型进行强潮海湾流场、温度场的计算,分析温排水在不同因素影响的温升包络面积,取水口温升变化的特点,分析了网格尺寸大小及综合海面散热系数对温升的影响。

基于FVCOM的强潮海湾三维潮流数值模拟

采用三维非结构网格、有限体积的河口、陆架和海洋模型FVCOM模拟强潮海湾三门湾的三维水动力特征.模拟研究表明:FVCOM模型能很好地用于类似三门湾这样的具有复杂岸线、地形、多汊道的强潮海湾;由于垂向混合较强,三门湾表、底层的流场及余流场结构基本一致;受大柴门、田湾山诸岛复杂岸线、地形影响,大柴门、田湾山诸岛连线以西诸水域,余流总体上指向东南向外海;大柴门、田湾山诸岛连线以东至花岙岛的满山水道水域,余流呈顺时针环流结构,最终沿石浦水道净泄入海;FVCOM模型的干湿判别功能基本能较好地反映涨落潮过程中强潮海湾的滩地出露特征.

强潮海湾水动力环境对人类干预的响应——以泉州湾为例

泉州湾平均潮差大于4.2m,最大潮差超过6m,是典型强潮海湾.泉州湾向东面向台湾海峡开敞,年平均波高0.9m,最大波高2~4m,泥沙运动受波浪和潮流共同作用.针对泉州湾海域波浪、潮流、泥沙以及海床演变特点,建立了二维波流泥沙数学模型,2016年大小潮验证表明,计算潮位、流速、流向、悬沙含量与实测过程吻合良好,计算泥沙冲淤量和分布趋势与实测值接近.在此基础上,研究了不同强度人类干预对泉州湾水动力环境的影响.结果表明,1978年以来的边滩围填使泉州湾入口、石湖秀涂断面、洛阳江进出潮量分别减少约4%、8%和14%;人工岛引起的冲淤主要在工程周边,对泉州湾滩槽稳定格局影响较小.纳潮量是维持海湾滩槽稳定的重要指标之一,海湾开发过程中要尽可能不影响海湾以及入湾河口泄洪纳潮.研究结果可为类似强潮海湾滩槽保护、开发利用等提供借鉴.

强潮海湾中的湍流与混合:观测与数值模拟

对垂直剪切应力（雷诺应力）、湍动能剪切生成率与湍动能耗散率以及垂直涡黏性系数等湍流参数的现场观测与数值模拟，是理解强潮海湾中垂直混合过程及其动力与生物地球化学效应的基础．利用坐底ADCP流速观测资料、湍流剖面观测资料以及二阶湍流封闭模型，本文对一典型强潮海湾（厦门湾）中的湍流混合过程进行了观测与数值模拟研究．观测结果表明：在M：分潮占优的厦门湾中，湍动能剪切生成率与湍动能耗散率等湍流参数呈现明显的M。分潮周期，并具有显著的涨．落潮不对称性，涨潮时强，落潮时弱．在涨潮期间，整个水体在垂向上近似混合均匀，湍动能剪切生成率和垂直涡黏性系数的垂向平均值分别达到5×10^-6m^2s^-3和2×10^-2^m2s^-1；在落潮期间，强湍流则主要局限于厚度为5～8m的底边界层内，且湍流强度随离底距离的增大而逐渐减小．基于重力位能异常控制方程的分析表明，潮流拉伸是造成湍流强度涨．落潮不对称性的主要原因，潮混合的贡献较小．基于二阶湍流封闭模型的模拟结果与实测结果的对比分析表明，在弱层化强潮海湾中，二阶湍流封闭模型能够较好地模拟湍动能耗散率与垂直涡黏性系等湍流参数的垂向结构与潮内变化；模拟结果与实测值之间的差异主要源于一些理想化的模型假设和数学近似．

强潮狭长海湾中垂直涡黏性系数与底拖曳系数的估计

垂直动量交换与底拖曳应力的准确刻画是目前区域海洋环流模拟中的主要困难,而基于现场观测的垂直涡黏性系数与底拖曳系数的估计是解决这一问题的最有效途径。本文通过3个海床基观测平台在1个强潮狭长海湾中的成功应用,获得了观测站位处水位、平均流速和高频湍流脉动的2周日连续观测资料,并由此计算分析了垂直涡黏性系数和底拖曳系数。结果表明:垂直涡黏性系数(AZ)具有显著的潮内变化,在M2分潮流占优的观测海区,AZ大致呈M4分潮变化,但同时存在明显的涨-落潮不对称性,涨急时较大,落急时较小。在垂向上,AZ大致呈抛物线分布,其最大值出现在底上4m左右,约为5.4×10-3 m2.s-1。基于方差方法和动量平衡法所估计的底拖曳系数的平均值分别为0.17×10-3和0.81×10-3,表明在岸线和底形复杂的狭长海湾内,形状阻力对底摩擦的贡献可显著大于界面阻力,数值模式中必须充分考虑形状阻力的作用。

基于遥感和GIS的福建文渡湾海域潮滩演变研究

强潮海区的潮滩冲淤演变对于潮滩开发利用、海洋环境保护及灾害预防等具有十分重要的意义。本文以福建北部文渡湾海域为研究对象,采用遥感和GIS相结合的方法,对淤泥质潮滩的冲淤演变特征进行研究。研究结果表明:1991年以来文渡湾湾顶潮滩地形呈淤积状态,尤其2005年以后淤积明显;淤积的主要原因可能与围垦造陆使得湾口缩窄,致使湾口流速增大、湾口局部海床冲刷的泥沙向湾顶搬运有关。