DRAMBUIE模式应用于东海波浪潮汐作用下冲刷过程的预测

发布时间：2020-09-29 19:18

　　本文使用DRAMBUIE模式模拟了中国东海波浪和潮流共同作用下的海底冲刷。DRAMBUIE模式以时间步长的样式来编程实现，计算了潮流和波浪共同作用8天后的冲刷程度。由于非线性作用对波浪的影响，波浪方面的数据，包括波浪边界层之上轨道速度数据、波浪的传播方向、波浪边界层之上传播周期通过运行SWAN模式得出。潮流流速数据通过ECOM模式数值计算得出。通过对比各项主要输入对冲刷结果的影响发现在正常情况下潮流为影响冲刷的最重要因素，其次是沉积物粒径、水深和风浪。本文从DRAMBUIE模式本身的理论、输入数据和时间步长样式三个方面分析了各种因素对冲刷过程的影响，其中输入数据中潮流流速和波浪边界层上的轨道速度数据完全来自数值模式的输出。受数值模式的设置和输入文件的影响很大，特别是波浪边界层上的轨道速度数据对SWAN模式运行时输入的风场文件很敏感。时间步长样式对DRAMBUIE模式影响也很大，时间步长的大小直接控制波浪和潮流输入数据的选取。本文中由于下一时间步长的计算依赖前一时间步长结束后的计算结果，所以时间步长样式还是误差的重要来源。使用时间步长样式时最大的问题是怎样考虑回填过程，目前尚无系统的理论来描述回填怎样发生及其随时间的变化。最后文章还模拟了以台风（中心风场风速以35m/s为例，外围风场风速以25m/s为例）为代表的极端天气现象和以冬季风（以10m/s的风速为例）为代表的正常天气作用下潮流和波浪共同引起的冲刷过程。结果显示，台风引起的波浪边界层上轨道速度比正常风场作用下的数量级大，在水深浅的海域（30m）与潮流引起的冲刷也明显强于正常天气下波浪潮流引起的冲刷。即便水深和风场相同，在潮流和波浪影响下，不同粒径沉积物的启动的条件不同，冲刷过程也不同。
【学位单位】：中国科学院研究生院（海洋研究所）
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：P731.2
【部分图文】：

准静态,坑深,下冲,静态

2.DRAMBUIE 模式与数据准备以在较短时间范围内 DRAMBUIE 模式是适用的，本文将 DRA计为时间步长样式。式中各个参数描述的情况为：在一下，，的值是一定的，其中时间 t 为冲刷坑在这一稳定的流增加到一定深度所需的时间。但实际上不同的时间步长内流所以，的值不同，冲刷坑在不同的静态或准静态流场状态下定深度实际所需的时间 t 也不同，如图 1 所示。

冲刷坑深度,波浪边界层

图 2.2 冲刷坑深度和最大冲刷坑深度2.3 数据的准备文章中数据可以分为以下四项：1）与波浪有关的数据：波浪边界层之上轨道速度，波浪传播方向，波浪边界层之上传播周期2）潮流流速3）水深4）沉积物中值粒径

潮流,流速,波浪边界层,轨道速度

图 2.3 四个点的潮流流速平方随时间的变化由于 SWAN 模式以 CARTISIAN 方式输出波浪的传播方向，要得出潮流和波浪边界层之上轨道速度作用的夹角需要先将潮流的方向 Dir_c 通过分量表示为 CARTISIAN 方式，这样就与波浪传播方向的表示方式一致，具体方法如下：Dir_c=180+atan( ) ，当时Dir_c=atan( )，当并且时Dir_c=360+atan( )，当并且时

【参考文献】