潮滩植被“绿色堤防效应”数值模拟 ——以崇明东滩为例
发布时间：2021-05-13 11:03
随着气候变化、海平面上升,沿海地区洪水风险正在变大,传统工程（如海堤、大坝）受到年久失修、地面沉降等问题困扰,防洪能力受到挑战。这激发了人们对利用自然的方法来降低洪水风险的兴趣,为解决传统堤防设施的弊端,探索一套全新的防洪理念,本文耦合大气模型（Holland台风）-海洋模型（TELEMAC潮汐-TOMAWAV波浪）-陆地模型（MIKE21水动力）实现研究区的洪涝淹没模拟,结合野外实测以及整合生态学、生物地貌学和水利工程的研究,分析潮滩盐藻植被的防洪能力,建立盐藻植被类型与滩地糙率的关系,量化植被在风暴潮条件下对海浪的削减效应,计算了绿色堤防与人工堤坝在防洪能力方面的等价转换关系,并对两种措施的成本和效益做了综合评估,对未来应对风暴洪水威胁提供新的解决方案。主要研究内容和结论如下:（1）数值模型结合历史资料,综合考虑风暴增水、极端暴雨、天文高潮、海平面上升和地面沉降等因素,采用模型耦合技术实现Holland台风模型、TELEMAC二维海洋模型、TOMAWAC波浪模型和MIKE21二维水动力模型的数据和驱动力传递,构建大气模型-海洋模型-陆地模型耦合的水文数值模型,实现研究区的洪水淹没模...
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 植被阻水特性研究进展
1.2.2 风暴潮数值模拟研究进展
1.2.3 盐沼植被衰减风暴洪水的水动力模拟研究进展
1.3 研究目标、研究内容及技术路线
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 拟解决的关键问题
1.3.4 技术路线
第2章 研究区与数据
2.1 研究区概况
2.1.1 自然环境与地理特征
2.1.2 植被概况
2.1.3 海塘概况
2.2 数据
2.2.1 数据来源
2.2.2 崇明东滩数字高程模型构建
第3章 潮滩植被“绿色堤防效应”数值模拟
3.1 数值模型概况
3.1.1 大气模型
3.1.2 海洋模型
3.1.3 海岸模型
3.2 模型耦合
3.3 植被削浪效应
3.3.1 植被阻水特性
3.3.2 曼宁系数
3.4 台风温妮风暴潮情景模型
3.4.1 模型设置
3.4.2 复合风暴洪水情景构建
3.4.3 模型率定与验证
3.5 小结
第4章 潮滩植被防洪能力评估
4.1 潮滩植被削浪效应分析
4.2 潮滩植被水位衰减分析
4.3 潮滩植被防洪效应分析
4.4 小结
第5章 崇明东滩湿地与堤防工程的效益成本比
5.1 分析方法
5.1.1 洪水经济损失值
5.1.2 海塘和湿地建设成本
5.1.3 效益-成本分析
5.2 不同情景下洪水危险性分析
5.3 防洪措施的效益成本
5.3.1 湿地效益成本
5.3.2 海塘加高效益成本
5.4 小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 不足与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]上海复合极端风暴洪水淹没模拟[J]. 王璐阳,张敏,温家洪,种振涛,YE Qinghua,KE Qian. 水科学进展. 2019(04)
[2]长江口海平面上升预测及其对滨海湿地影响[J]. 易思,谭金凯,李梦雅,梁鑫鑫,王军. 气候变化研究进展. 2017(06)
[3]近60年来崇明岛东部淤涨速率初探[J]. 姚振兴,陈庆强,杨钦川. 长江流域资源与环境. 2017(05)
[4]长江口及其邻近海区无结构网格风暴潮预报系统的研制与分析[J]. 赵长进,葛建忠,丁平兴. 海洋科学进展. 2015(02)
[5]合成风场在南海台风浪数值模拟中的研究[J]. 金罗斌,陈国平,赵红军,严士常,聂鑫. 水道港口. 2015(01)
[6]四维变分同化技术在风暴潮数值模拟中的应用[J]. 王宗辰,于福江,原野. 海洋预报. 2015(01)
[7]崇明东滩盐沼植被变化对滩涂湿地促淤消浪功能的影响[J]. 任璘婧,李秀珍,杨世伦,闫中正,黄星. 生态学报. 2014(12)
[8]崇明东滩湿地不同盐沼植物群落土壤碳储量分布[J]. 严格,葛振鸣,张利权. 应用生态学报. 2014(01)
[9]基于非结构网格的波流耦合数值模式研究[J]. 夏波,张庆河,蒋昌波. 海洋与湖沼. 2013(06)
[10]2013年上海市海塘工程调研与成果[J]. 徐双全,徐雪明. 上海水务. 2013(02)
博士论文
[1]海平面上升影响下长江口滨海湿地脆弱性评价[D]. 崔利芳.华东师范大学 2016
[2]径—潮流作用下长江口能量季节性变化及河势稳定性研究[D]. 张敏.华东师范大学 2015
[3]中国沿海台风风暴潮灾害风险评估研究[D]. 殷杰.华东师范大学 2011
[4]芦苇阻力系数物模及湿地水流数模研究[D]. 顾峰峰.大连理工大学 2006
[5]近岸海洋动力要素相互作用的数值模拟及其对物质输运影响的研究[D]. 林祥.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2002
硕士论文
[1]上海复合风暴洪水灾害模拟[D]. 王璐阳.上海师范大学 2019
[2]海平面上升与可能最大风暴潮复合作用的风险评估及其适应策略研究[D]. 易思.华东师范大学 2018
本文编号：3183899
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 植被阻水特性研究进展
1.2.2 风暴潮数值模拟研究进展
1.2.3 盐沼植被衰减风暴洪水的水动力模拟研究进展
1.3 研究目标、研究内容及技术路线
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 拟解决的关键问题
1.3.4 技术路线
第2章 研究区与数据
2.1 研究区概况
2.1.1 自然环境与地理特征
2.1.2 植被概况
2.1.3 海塘概况
2.2 数据
2.2.1 数据来源
2.2.2 崇明东滩数字高程模型构建
第3章 潮滩植被“绿色堤防效应”数值模拟
3.1 数值模型概况
3.1.1 大气模型
3.1.2 海洋模型
3.1.3 海岸模型
3.2 模型耦合
3.3 植被削浪效应
3.3.1 植被阻水特性
3.3.2 曼宁系数
3.4 台风温妮风暴潮情景模型
3.4.1 模型设置
3.4.2 复合风暴洪水情景构建
3.4.3 模型率定与验证
3.5 小结
第4章 潮滩植被防洪能力评估
4.1 潮滩植被削浪效应分析
4.2 潮滩植被水位衰减分析
4.3 潮滩植被防洪效应分析
4.4 小结
第5章 崇明东滩湿地与堤防工程的效益成本比
5.1 分析方法
5.1.1 洪水经济损失值
5.1.2 海塘和湿地建设成本
5.1.3 效益-成本分析
5.2 不同情景下洪水危险性分析
5.3 防洪措施的效益成本
5.3.1 湿地效益成本
5.3.2 海塘加高效益成本
5.4 小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 不足与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]上海复合极端风暴洪水淹没模拟[J]. 王璐阳,张敏,温家洪,种振涛,YE Qinghua,KE Qian. 水科学进展. 2019(04)
[2]长江口海平面上升预测及其对滨海湿地影响[J]. 易思,谭金凯,李梦雅,梁鑫鑫,王军. 气候变化研究进展. 2017(06)
[3]近60年来崇明岛东部淤涨速率初探[J]. 姚振兴,陈庆强,杨钦川. 长江流域资源与环境. 2017(05)
[4]长江口及其邻近海区无结构网格风暴潮预报系统的研制与分析[J]. 赵长进,葛建忠,丁平兴. 海洋科学进展. 2015(02)
[5]合成风场在南海台风浪数值模拟中的研究[J]. 金罗斌,陈国平,赵红军,严士常,聂鑫. 水道港口. 2015(01)
[6]四维变分同化技术在风暴潮数值模拟中的应用[J]. 王宗辰,于福江,原野. 海洋预报. 2015(01)
[7]崇明东滩盐沼植被变化对滩涂湿地促淤消浪功能的影响[J]. 任璘婧,李秀珍,杨世伦,闫中正,黄星. 生态学报. 2014(12)
[8]崇明东滩湿地不同盐沼植物群落土壤碳储量分布[J]. 严格,葛振鸣,张利权. 应用生态学报. 2014(01)
[9]基于非结构网格的波流耦合数值模式研究[J]. 夏波,张庆河,蒋昌波. 海洋与湖沼. 2013(06)
[10]2013年上海市海塘工程调研与成果[J]. 徐双全,徐雪明. 上海水务. 2013(02)
博士论文
[1]海平面上升影响下长江口滨海湿地脆弱性评价[D]. 崔利芳.华东师范大学 2016
[2]径—潮流作用下长江口能量季节性变化及河势稳定性研究[D]. 张敏.华东师范大学 2015
[3]中国沿海台风风暴潮灾害风险评估研究[D]. 殷杰.华东师范大学 2011
[4]芦苇阻力系数物模及湿地水流数模研究[D]. 顾峰峰.大连理工大学 2006
[5]近岸海洋动力要素相互作用的数值模拟及其对物质输运影响的研究[D]. 林祥.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2002
硕士论文
[1]上海复合风暴洪水灾害模拟[D]. 王璐阳.上海师范大学 2019
[2]海平面上升与可能最大风暴潮复合作用的风险评估及其适应策略研究[D]. 易思.华东师范大学 2018
本文编号：3183899
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