河网、河口及海岸整体联解数值模式及其在珠江口咸潮上溯研究的应用

发布时间：2023-05-20 00:57

　　珠江河口水系以“河网如织,八口入海”为特征,其河网、河口和近海水域构成了一个相互贯通的多河道、多河口的水流系统,上游径流、外海潮汐等因素在这个系统内相互作用、相互影响,形成了极为复杂的水动力环境。本文研究目的是要实现对河网-河口-近海这一连续水体的整体数值模拟,以期更真实的反映河网与河口、河口与近海及河口各口门间的相互影响和耦合作用,并在此基础上对珠江河口咸潮上溯问题进行相应的数值模拟研究。 为此,本文首先建立了适用于复杂河网的一维水流、盐度数值模式,并在数值模式的求解过程中引入了节点水位法,有效提高了计算效率；其次,引入了基于无结构三角形网格、有限体积法和三维海洋原始方程组的海洋河口模式FVCOM,充分利用其网格布置灵活的特点,对计算网格进行了优化布置,实现了珠江河口大范围高分辨率的三维数值模拟；基于守恒定律,推导了两种适用于一、三维模式联解的算法,与以往算法不同,河网模式的水动力部分直接与FVCOM的二维外模联解,有效提高了计算效率；最后,基于联解算法成功实现上述两模式的整体联解。利用丰富的实测、遥感资料分别对模式进行了率定和验证,计算结果和实测、遥感数据吻合较好,模式能较好的模拟...

【文章页数】：209 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
附图目录
前言
1 绪论
    1.1 问题的提出及研究意义
    1.2 课题来源
    1.3 咸潮上溯概述
    1.4 咸潮上溯研究现状
        1.4.1 国外研究现状
        1.4.2 国内研究现状
        1.4.3 珠江河口研究现状
        1.4.4 存在的问题
    1.5 珠江水系概况
    1.6 本文主要工作
2 一维河网水流、盐度模式
    2.1 河网水流、盐度定解条件
    2.2 水流方程的离散和求解
    2.3 盐度方程的离散和求解
    2.4 河网概化和计算网格处理
        2.4.1 珠江三角洲水系概况
        2.4.2 河网概化与计算网格
    2.5 模式率定、验证及应用实例
        2.5.1 计算范围
        2.5.2 率定和验证
        2.5.3 应用实例
3 三维河口模式
    3.1 三维数值模式的一些基本问题
        3.1.1 描述流体运动的基本方程
        3.1.2 常用假定与近似
        3.1.3 坐标系
        3.1.4 紊流闭合模型
        3.1.5 数值离散和求解方法
        3.1.6 动边界处理技术
    3.2 FVCOM模型介绍
        3.2.1 模型控制方程
        3.2.2 边界条件
        3.2.3 Sigma坐标下控制方程
        3.2.4 模式分离算法
        3.2.5 非结构网格设计和数值计算方法
        3.2.6 干湿点处理
    3.3 模型率定和验证
        3.3.1 计算条件
        3.3.2 计算结果
        3.3.3 验证成果分析
4 一、三维模式联解
    4.1 联解边界条件
    4.2 联解计算方法
        4.2.1 谢才公式近似方法
        4.2.2 迭代方法
        4.2.3 连接边界盐度计算
    4.3 联解模式应用
        4.3.1 计算条件
        4.3.2 水文条件
        4.3.3 计算结果
    4.4 需要注意的问题
5 珠江河口咸潮上溯及冲淡水研究
    5.1 珠江河口概况
        5.1.1 珠江三角洲及其口门水系
        5.1.2 径流特征
        5.1.3 潮汐特征
        5.1.4 咸潮活动特征
    5.2 珠江河口数值模拟结果分析
        5.2.1 计算条件
        5.2.2 计算结果分析
    5.3 基于机理研究的(Process oriented)数值模拟试验
        5.3.1 径流对河口区盐度平面分布的影响
        5.3.2 地形对河口区盐度平面分布的影响
        5.3.3 风对河口区盐度平面分布的影响
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望与未来的工作
参考文献
致谢
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本文编号：3820226