渤海及辽河口湿地海域风暴潮过程的数值模拟研究

发布时间：2021-02-03 07:00

　　近岸潮间带湿地分布有盐沼植物,这些植被具有衰减波能、减少潮汐和波浪对岸线及岸堤的侵蚀程度,以及有效降低海洋灾害损失等重要作用。基于非结构三角形网格,该文采用有限体积法建立了深度平均二维浅水数值模型,应用Roe格式求解界面通量,并引进干湿边界技术处理风暴潮和涨潮落潮等引起的复杂动态边界问题。在动量方程的源项中加入植物拖曳力来表达植被对水流的阻碍作用,首先对孤立波和长周期波在斜坡海岸的传播进行了分析和验证;其次采用Jelesniansca 65台风模型计算9711号台风"温妮"过境期间北黄海及渤海海域的风场和气压场的变化过程,进而数值探究了9711号台风对研究海域水位和流场结构的影响;最后讨论了9711号台风"温妮"期间辽河口红海滩湿地水域风暴潮的陆地入侵和增减水特征。 

【文章来源】：水动力学研究与进展（A辑）. 2020,35(01)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

Hw/h0=0.018 5非破碎孤立波在1:19.85斜坡上爬坡和退水对比图

模拟区域由边长为0.01 m的不规则三角网格构成，时间步长为0.002 s，最小限制水深设置为0.000 1 m，水槽底部的曼宁系数设置为0.012，植被拖曳力系数CD为2.5[11]。图3给出了长周期波在有植被和无植被两种情况下波高、波谷及波峰模拟值和实测值的对比。从图中可以看出，在无植被情况时波高随着水深变浅而增加，而在考虑植被的工况下，其波高的增长受到了限制，最显著的是植被后的G6点波高衰减率为38.96%，另外植被的阻碍作用还可以降低长周期波在斜坡海岸的爬升高度。图4给出了Bg=0.07 m工况下植被区和植被间断区后流速的对比，模拟结果和实验数据在幅值和相位上基本一致，可以看出模型能够精确地模拟研究长周期波在植被斜坡海滩上爬升和传播。由于植被的阻力作用，致使流速进行重新分配，植被区速度较小，而在植被间断区后侧水流出口处形成较大的流速，植被间断区后的流速最大可以达到0.42 m/s，是植被区后最大流速的3.07倍。此外，在动量方程的源项中增加植被拖曳力来表达植被对水流的阻碍作用是合理可行的。图3 波高、波峰及波谷实测值和模拟值的对比

波高、波峰及波谷实测值和模拟值的对比

【参考文献】：
期刊论文
[1]渤、黄、东海海域9711号风暴潮数值模拟[J]. 马进荣,张金善,宋志尧.  海洋通报. 2008(06)
[2]一个东海嵌套网格台风暴潮数值预报模式的研制与应用[J]. 于福江,张占海.  海洋学报(中文版). 2002(04)



本文编号：3016096