舟山渔港台风暴潮—波浪耦合模拟及分析

发布时间：2020-07-24 10:40

【摘要】：舟山渔港是国家级中心渔港,附近海域渔业资源丰富,但台风引起的风暴潮和波浪对其安全造成了严重威胁。研究舟山渔港台风暴潮和台风浪的时空分布及两者间的相互影响,对海洋防灾减灾具有重要意义。基于Delft3D的Flow和Wave模块,在同心圆正交网格下建立了适用于舟山渔港的台风暴潮-波浪耦合模型,模拟的潮位、流速和有效波高均与实测值符合良好。与非耦合模型相比,耦合模型能更好地模拟台风暴潮和波浪,风暴潮位模拟精度可提高26cm,最大波高精度可提高8.63%。耦合模拟了 9711台风期舟山渔港的风暴潮和波浪过程。结果显示,港区最大风暴潮增水和最高潮位分别发生在第65时和第70时,最大增水1.283 m,最高潮位3.151 m。增水和潮位自东南向西北递增,增水南岸大于北岸,潮位在横向上变化不大。涨急时刻,最大风暴潮流速达0.575m/s,台风引起的流速最大增值为0.269m/s,增速效应向西北沿程递增。落急时刻,最大风暴潮流速0.228m/s,台风造成的流速减小值可达0.189m/s,风暴潮流速向东南先减后增,减速效应恰好相反。台风第72时渔港波高最大,为1.104m,出现于V区。自区域Ⅰ至V波高先减后增,北岸波高总体大于南岸。9711台风期渔港内风暴潮与波浪相互影响的数值试验表明,浪潮耦合作用在风暴潮和波浪模拟中不可忽视。第65时港区波浪引起的水位增值最大,对风暴潮增水的贡献率变化于19.8%～25.9%。第70时风暴潮位最高,水深较大,波浪对风暴潮增水的贡献率小于10%。波浪使涨急流速减小,落急流速Ⅰ至Ⅳ区增大、V区减小,对流向影响总体不明显。第72时风暴潮对波高的影响最明显,风暴潮位使波高增加,最大增值达0.258m。风暴潮流使波高Ⅰ至Ⅲ区增加、Ⅳ至V区减小,对波高增值的贡献率明显小于风暴潮位。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S940;P731.2
【图文】：

渔港,舟山,地理位置,波浪

３．９万间房屋倒塌，直接经济损失１２７亿元［６］。逡逑海洋渔业一直都是浙江省舟山市的传统优势产业，已成为当地经济发展的重逡逑要支撑。舟山中心渔港（简称舟山渔港）是国家级中心渔港，地理位置见图１．１，逡逑附近海域是世界著名渔场之一的舟山渔场，渔业资源丰富［７】。每年７？９月频发的逡逑台风暴潮和台风浪严重威胁渔港安全［８］。因此，开展高精度的台风暴潮－波浪耦合逡逑模拟对渔港防灾减灾具有重要指导意义。逡逑在早期研究中，受理论知识和计算机技术的限制，风暴潮和波浪的模拟是分逡逑开进行的。随着研究的深入，人们发现在实际台风过程中风暴潮和波浪之间存在逡逑耦合作用（简称浪潮耦合作用），即风暴潮对波浪有影响，同时波浪也会作用于逡逑风暴潮ｔ９］。因此，实现台风暴潮和波浪的耦合运算，可大大提高模拟的准确性。逡逑为了深入研究舟山渔港内台风暴潮和波浪的水力特性，有必要对浪潮耦合作用进逡逑

坐标系,耦合模型,波浪,台风暴潮

逦台风暴潮－波浪耦合模型逡逑深；／／为总水深。0■值的区间为［－１，０］，见图２．１。逡逑ｚ＝。逡逑ｄ逦ｉ：＾ｚ逡逑Ｈ＝ｄ＋Ｃ逡逑ｚ邋＝邋－ｈ逦＇逦＾逦逦邋0？＝邋－１逡逑图２．１邋ｃｒ坐标系逡逑Ｆｉｇ．２．１邋ａ邋ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑耦合模型中，Ｆｌｏｗ模块考虑了波浪的作用：逡逑（１）

台风暴潮,耦合模型,波浪,舟山

将波浪辐射应力以及剪切应力等参数反馈给风暴潮摸型，至此就完成了一逡逑个循环步长的耦合运算。如此循环迭代，计算受风暴潮影响的波浪过程和受波浪逡逑影响的风暴潮过程，实现整个计算时段的耦合运算，耦合模型结构详见图２．２。逡逑天文潮台风场逡逑？逦Ｆｌｏｗ逦＾逡逑台Ｉ邋Ｉ逡逑风逦波逡逑暴逦浪逡逑潮逦参逡逑数逦数逡逑据＾＿＿Ｉ逦逦逡逑Ｗａｖｅ逦？逦入射波逡逑图２．２台风暴潮－波浪耦合模型结构逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｃｏｕｐｌｅｄ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｔｙｐｈｏｏｎ邋ｓｔｏｒｍ邋ｓｕｒｇｅ邋ａｎｄ邋ｗａｖｅ逡逑２．４模型构建与精度分析逡逑２．４．１舟山渔港区位逡逑舟山渔港位于浙江北部的舟山海域中，北靠舟山本岛，南临小干岛，西有长逡逑峙岛，地理条件优良。港区全长约７ｋｍ，横向最小跨度４００ｍ，最大跨度６００ｍ，逡逑呈ＥＳＥ？ＷＮＷ走向。在渔港的西面、南面和东面分别有西口门、南口门和东口逡逑门，三个口门围成了一条狭长水域（简称狭长水域），见图２．３，图２．３邋（ｃ）中横逡逑纵坐标的起始点记为０。逡逑３邋丨邋00／＆门逡逑３０００１５＾三都澳逦＿逦３２９０邋［孓横＞＞逡逑２１２００邋２１３００邋２１４００邋２１５００邋２１６００邋２１７００逦２１３９０逦２１４１０逦２１４３０逦２１４５０逡逑ｘ／ｋｍ逦ｘ／ｋｍ逡逑（ａ）浙江海域逦（ｂ）舟山部分海域逡逑１４逡逑

【参考文献】