A method to calculate design tide levels on the basis of numerical model of tidal current and its application

In order to determine the design tide levels in the areas without measured tide level data, especially in the areas where it is difficult to measure tidal levels, a calculation method based on a numerical model of tidal current is proposed. The essentials of the method are described, and its application is illustrated with an example. The results of the application show that the design tide levels calculated by the method are close to those determined by long-time measured tide level data, and its calculation precision is high, so it is feasible to use the method to determine the design tide levels in the areas.

潮位潮流关系及靠离泊窗口对港池航道乘潮历时的影响

针对大型开敞式港池及航道水域设计水深的取值问题,以宁波某工程为例,论述了基于潮流潮位关系及靠离泊窗口影响下的乘潮历时取值过程,采用规范公式计算设计水深,并以航行实践规定的安全富余水深辅以分析合理性。提出大型开敞式港池及航道水域可根据当地海区的潮流潮位关系、靠离泊窗口、通航要求及通航组织方案确定乘潮历时,研究方法可为类似港口设计提供思路。

西江感潮河道(马口—磨刀门)的潮波传播特征研究

基于2015—2017年梧州站逐日流量时间序列,应用一维、二维耦合数值模型,并考虑曼宁系数的洪枯季变化,模拟了西江感潮河道(马口—磨刀门)潮位的时空变化,研究了潮波从河口向河道上游传播过程中的潮波变形特征、潮位极值点的时空分布以及潮差的沿程衰减特征。结果表明,河道水位受径流影响有明显的洪枯季特征;日均水位呈现大小潮期间的半月周期变化,半月变化沿河道上溯逐渐增大,说明外海潮波以一种半月低频分潮的形式向河道上游传播;受径流影响,潮汐不对称特征越往上游越明显,涨潮历时和落潮历时的差异往上游递增。各个水文站的极值潮位受径流影响往上游呈递增趋势,且在外海潮汐的作用下多发生在大潮期间。河道内潮差从下游往上游呈递减趋势,季节差异显著,下游的灯笼山和三灶站有明显的半年周期特征。

海洋开发利用对鹿耳环江海洋水动力和地形地貌的影响分析

钦州湾鹿耳环江滨海公路和三墩公路两项工程的建设导致了海湾的整体形态发生改变,为研究海洋工程开发利用对海湾造成的影响,本文构建了2000年、2013年和2020年三期水动力模型并对各期水深数据进行了对比,对海湾的水动力分布及海底地形变化进行了量化分析,研究结果发现:①2004年滨海公路建成,造成周边过水通道产生明显的“集水效应”;②2010年三墩公路建成,鹿耳环江被整体“分离”,涨、落潮主导路线发生改变;③海湾内水体落潮时间增加,涨潮时间减少,潮位曲线形态发生改变;④2000年主导强潮流在麻蓝岛北侧沿NE—SW方向分布,2013年之后变为沿三墩公路S—N方向分布,三墩公路东西两侧海域流速整体特征发生改变;⑤强潮流通道与2m等深线位置的变化十分吻合,麻蓝岛东南侧流速的普遍增加导致0m等深线范围内发育形成新的过水通道;滨海公路路基间过水通道不断冲刷海底,原有深槽向东偏移;⑥麻蓝岛周边深槽均呈现“V”型,存在偏移或不断加深的态势;三墩公路东侧的冲刷导致新的深槽发育,整体呈现“V”型,南部靠近口门位置则为“W”型。本文研究结果有助于加深对该海域海洋开发利用所造成的影响程度的认识,了解海湾水动力特性的变化规律及海湾地形地貌未来可能的变化趋势,对于下一步科学合理地重塑鹿耳环江具有重要意义。

山东荣成月湖潮汐汊道的时间-流速不对称特征

月湖是山东半岛东端的一个小型潮汐汊道。在月湖进行了潮位、潮汐观测及地形测量,运用两种方法从潮位记录推算出口门落潮主干道垂线平均流速和断面平均流速。发现除涨潮优势型和落潮优势型外,月湖还表现出另外两种时间-流速不对称,即涨潮历时大于落潮历时且涨潮流速大于落潮流速、涨潮历时小于落潮历时且涨潮流速小于落潮流速。月湖的时间-流速不对称特征与不规则潮汐、涨(落)潮的流速跟潮位的匹配关系、汊道口门的断面形态、口门特殊的水流结构及循环过程等因素有关。时间-流速不对称类型的研究,对于理解潮汐汊道系统的沉积动力行为及进行人工整治有一定意义。

江苏沿海无资料地区海堤工程设计潮位推算方法

以条子泥匡围工程为例,分别采用以下两种方法推算江苏沿海无资料地区海堤工程的设计潮位:一是由潮流数值模拟计算得到工程海域的大潮高潮位,并与附近长期潮位站的同步大潮高潮位建立相关关系;二是在工程海域设立临时观测站,建立短期实测潮位与附近长期潮位站同步观测潮位的相关关系,进而由长期潮位站重现期潮位推算工程海域的设计潮位。两种方法推算的设计潮位差值为16 cm,表明两种方法都是合理可行的。两种方法中,前者方便快捷,但需经过充分验证;后者可信度更高,但其受到现场观测条件的限制。建议实际应用时,根据工程的地理位置、重要程度、实施条件等诸多因素选择适用的方法推算设计潮位。

江苏沿海四港感潮河段非汛期水沙运动特点初探

为研究非汛期江苏里下河沿海四港感潮河段的水动力和泥沙运动特性,对四港(射阳河、黄沙港、新洋港和斗龙港)闸门不同启闭运作方式下,大、中、小潮潮位、潮流量和输沙量进行了监测。结果表明,开闸时的潮位差明显低于关闸时的潮位差,大、中潮时夜潮潮差高于日潮潮差;射阳河的输沙率高于其余3港;落潮时含沙量小于涨潮含沙量;落潮历时大于涨潮历时。对于有效治理江苏沿海四港泥沙淤积,提供了理论参考。

基于潮流数值模拟的设计潮位推算方法

针对一些拟建工程位于潮位不易观测地区的情况,提出了一种设计潮位的推算方法。首先,通过潮流数值计算,获得拟建工程地点一个月以上的短期潮位过程;其次,与临近的、具有长期实测资料的港口或验潮站的潮位进行同步相关分析,建立回归方程;最后,采用《海港水文规范》中的方法推算港口或验潮站的设计潮位,并将其由回归方程换算至拟建工程地点。通过算例的计算分析,表明本文方法是合理的、可行的。

潮流、风暴潮耦合模型推算珠江口海域极值流速

分别采用模式气压场及模式台风场计算气压分布及风速分布,采用地形拟合的sigma坐标水动力方程组及紊流方程建立了潮流、风暴潮耦合模型。三维水动力方程组通过分裂算子法与Casulli半隐式差分格式直接求解。在珠江口的极值流速计算中,先进行了南海北部的潮流、风暴潮耦合模拟,模拟水位与实测值符合较好。以大区域模拟结果为边界,采用嵌套网格方法,在珠江口进行了高分辨率的潮流、风暴潮耦合模拟。选用1968～1999年共65个影响工程区域的台风过程,计算出珠江口的海域年极值流速序列,分析了该海域多年一遇的极值流速分布。

潮段平均流速计算方法研究

在海岸、河口、海湾等地区,潮流是最基本海水运动和主要的水动力因素之一,受海底地形、岸线和岛屿的影响,潮流运动基本呈现为往复运动,即涨潮流速和落潮流速方向相反,相差180°左右。描述往复运动潮流动力强弱的重要指标之一是潮段平均流速和潮平均流速。结合实际海区的实测潮过程,文中对潮段平均流速的3种计算方法和对水文全潮的潮平均流速的3种计算方法进行了对比研究。研究结果表明,不同的计算方法其结果存在着误差,建议潮段平均流速采用积分平均方法,潮平均流速计算采用加权平均法。

半封闭海区潮波运动问题的构建

利用海底粘滞性条件,首先导出了海底摩擦与海面坡度之间的简单关系式,在此基础上导出了水平流通量与海面坡度的关系式。然后利用连续性方程进一步得到了海面升高即潮位所满足的二阶椭圆型方程,进而导出了以潮位形式给出的半封闭海区岸壁不可穿透条件。最终在给定半封闭海区开边界水位分布的条件下构建了完整的关于潮位分布函数的微分方程边值问题。初步讨论表明,海底摩擦矢量与水平流通量矢量并不在相反的方向上。

一种设计潮位推算方法在深水筑港中的应用

深水筑港是港口建设的趋势。文章探讨了确定深水筑港设计潮位的一种方法,阐述了基于潮流数学模型的设计潮位推算方法,用实际资料验证了该方法。结果表明:该方法有较高的计算精度,用于确定深水筑港的设计潮位是合理的、可行的。

海上风电及潮汐电站海洋水文设计浅析

海洋水文为海洋工程规划、设计、施工、管理、运行、决策提供水文依据。海洋水文设计有关参数影响到建筑物类型的选择和结构计算,也影响工程的安全、运行、投资和效益。结合海上风电及潮汐电站水文设计方面的实践,对有关水文设计内涵和水文设计参数对工程的影响,以及设计需要注意的问题进行了分析和总结。

温州港平阳港区水文泥沙特征分析

根据2013年夏季现场水文测验资料,分析了规划中的温州港平阳港区的潮汐性质、流场特征、含沙量变化规律及底质类型的分布规律,为港区优化工程方案及数学模型的建立提供了基础依据。

围垦工程群对杭州湾南岸累积水动力影响分析

以杭州湾南岸为研究对象,分别建立1997年、2007年和2015年杭州湾海域二维水动力数值模型,计算并对比各年份水动力场。从高潮位、漫滩流和流速大小三个角度来分析杭州湾大范围、累积的围垦工程对杭州湾南岸的影响。结果显示,特征点高潮位均有不同程度的抬升,自西往东呈降低趋势;围垦工程导致杭州湾南岸漫滩流特性有所减弱;大部分南岸近岸海域涨、落急流速均有不同程度的降低,并且南岸近岸海域涨急流速有较为明显的累积效应。

灌河燕尾港2万吨级码头防洪影响潮流数模研究

为了研究大型涉水建筑物的修建对潮汐河段防洪的影响,以灌河燕尾港2万吨级码头防洪影响为研究内容,采用有限体积方法,建立三角形非结构网格二维潮流数学模型,分析码头建设前后工程区水位、流速和流场的变化。结果表明,码头兴建后对工程区河道的水位和流速影响均较小,流场变化局限在局部小范围地区,故对灌河的防洪影响较小。

考虑潮流影响的航道乘潮水位计算方法研究与应用

乘潮水位是沿海航道设计的重要参数之一,然而现有乘潮水位的计算方法只考虑了潮汐这一因素,往往忽视潮流因素。随着船舶大型化和航道建设条件复杂化,潮流也成为部分航道乘潮水位计算必须考虑的要素之一。在分析潮位、流速相关关系的基础上,基于乘潮水位计算的典型潮曲线法,提出了考虑"潮流窗口"后乘潮水位的计算方法,以舟山岛礁海域的鱼山10万吨级进港航道为例进行了实例分析,进一步说明了本方法的实用可行。

近31年中国近海潮位潮流数据库的建立及极值分析

基于CFSR、CFSv2再分析风场数据和Jelesnianski经验风场建立混合风场,利用TELEMAC2D平面二维潮流模型对中国沿海进行了31 a(1989—2019年)数值计算,将模型计算一般潮位过程和风暴潮过程与实测资料进行对比,结果显示潮汐潮流模拟值与实测值吻合较好。中国沿海不同重现期高潮位在东海和南海北部较高,由于风暴潮作用,越靠近海岸高潮位越高。高潮位极值较大区域主要分布在东海沿岸,尤其是台湾海峡较高,另外北部湾的高潮位极值也较大;低潮位较低区域也主要分布在东海沿岸,台湾海峡及北部湾低潮位较低。流速极值较大区域主要分布在黄海近岸、台湾海峡、琼州海峡和北部湾湾口。

一二维联解潮流数学模型在防洪评价中的应用

针对单纯使用一维或二维数学模型难以准确高效模拟大型涉水工程对水域影响的问题,通过利用一、二维联解潮流数学模型,在珠江口某港区码头工程附近使用二维模型,对该区域流场和流速变化范围进行模拟,其余水域采用一维模型模拟。结果表明,工程对珠江东四口门及工程周边水域水位、流速、河道潮量及分流比、潮排、潮灌、排涝等影响不大。结论认为,一、二维数学模型联解计算可以用于大型工程,尤其是海域内大型工程的防洪评价计算,并能够得出较为可靠的计算结果。

河口潮流段设计最低通航水位计算方法的探讨

分析现行标准规范对潮汐影响明显的感潮河段航道的设计最低通航水位计算方法的有关规定及存在问题,提出采用理论最低潮面作为这类航道的设计最低通航水位的建议。并建议有关标准规范采用与理论最低潮面值接近的其它实用替代方法。