河口海岸水动力模拟技术

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感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研究

感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研究

第 1 期水 利 水 运 工 程 学 报No. 1 2024 年 2 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Feb. 2024 DOI:10.12170/20221205002丁磊,陈黎明,王逸飞,等. 感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研究[J]. 水利水运工程学报,2024(1):35-45. (DING Lei, CHEN Liming, WANG Yifei, et al. Study on hydrodynamic simulation and improvement scheme of urban wetlands in tidal reaches[J]. Hydro-Science and Engineering, 2024(1): 35-45. (in Chinese))感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研究丁磊1,陈黎明2,王逸飞1,缴健1(1. 南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室, 江苏南京 210029; 2. 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室, 江苏南京 210029)摘要: 湿地具有固碳释氧、涵养水源等作用,改善水体交换能力是湿地研究热点之一,但关于潮汐变动水位条件下湿地水体调控措施的探究相对较少。

以长江南京段绿水湾湿地为例,建立平面二维水动力模型,开展感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研究。

计算不同水文条件及闸泵调度方案下湿地流场,分析潮位变动对绿水湾湿地水动力的影响,分析不同闸泵调度措施对水体流动性的改善效果。

研究表明,闸泵联合调度可使枯季大部分区域水动力明显增强,但仍存在主槽外坑塘等局部滞水区,需通过湿地植被重构的方式提高水体自净能力。

对易暴发藻类的4—5月,闸泵联合调度可较好改善绿水湾内上游区域的水动力条件,对于改善效果并不明显的下游区域建议增设补水点,降低水体富营养化风险。

本研究可为绿水湾湿地的设计、建设与管理提供科学依据。

无结构网格二维河口海岸水动力数值模式的建立及其应用

无结构网格二维河口海岸水动力数值模式的建立及其应用

作 者 简 介 : 晒 睿 ,1 8 ) 男 , 陈 ( 9 o , 上海 市 人 , 士 研 究 生 , 事 河 E海 岸 数值 模 拟 研 究 。E ma : _ r yho c 博 从 l — i cb@ a o .n l
*通 信 作者 : 建 荣 。 E ma : rh @ slcer1e u c 朱 — i jz u ke.cl.d .r l t l
第 3 2卷
第 2 期




V o132. No. . 2 M a c 01 rh 2 0
21 0 0年 3月
A CTA 0CEA N o LoG I CA N I SI CA
无 结 构 网格 二 维 河 口海 岸 水 动 力 数 值 模 式 的 建 立 及 其 应 用
收 稿 日期 : 0 9 0 — 5 修 订 1 :0 91 -8 2 0 —41 ; 3期 2 0 — 1 1 。
基 金 项 目: 国家 自然 科 学 基 金 (0 7 0 6 ; 4 9 6 5 ) 国家 自然科 学 基 金 创 新 团 队项 目(0 20 4 ; 洋 公 益 性 行 业科 研 专 项 ( 0 7 50 ) 47 10 ) 海 20002。
陈晒睿 朱 建 荣 , 辉 李 路 王彪 , 吴 , ,
( . 东 师 范 大 学 河 口海 岸 学 国 家 重 点实 验 室 , 海 2 0 6 ) 1华 上 0 0 2
摘 要 :为 完全拟 合 河 1近 海复杂岸 线和 工 程 结构 以及 有 效局 部 加 密 , : 1 设计 并建 立 了一个 无 结构 三
TV 流速平 流通 量为 一个 一 阶迎风 格 式通量 和 一个 二 阶格 式 通量 的组合 , 阶格 式通量 和 二 阶格 D 一

三维水生态动力学模型的设计

三维水生态动力学模型的设计

三维水生态动力学模型的设计作者:邓跃吴焱何梦男来源:《价值工程》2018年第08期摘要:湖泊的生态系统的恢复是一个长久的过程,而治理湖泊富营养化的根本办法就是对污染源的控制和生态的修复。

在此基础上建立三维水生态动力学模型,以太湖为对象,将耦合湖泊生态模型SALMO和水动力模型SELFE,最终对主要的营养盐和产生“水华”的主要蓝藻,绿藻,硅藻这三种藻类进行模拟,准确而又能及时的获取整个湖泊的蓝藻的时空分布和繁殖变化。

从而为水华爆发的范围和强度进行预测,在水华管理上发挥作用。

Abstract: The restoration of ecosystem in lakes is a long process, and the fundamental solution to the eutrophication of lakes is to control the pollution source and restore the ecosystem. On this basis, a three-dimensional hydro-ecological dynamic model was established. Taking Taihu Lake as an object, the coupling lake ecological model SALMO and hydrodynamic model SELFE were established. Finally, the main nutrients and the main cyanobacteria, green algae, diatoms,which produce "algal boom", are simulated, and the temporal and spatial distribution and reproduction changes of cyanobacteria in the whole lake can be obtained accurately and in time. Therefore, the scope and intensity of algal boom outbreak are predicted and play an important role in management of algal boom.关键词:富营养化;水华;生态模型;动力学模型Key words: eutrophication;algal boom;ecological model;dynamic model中图分类号:X524 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2018)08-0200-02水是人类社会最重要的基础性资源,然而当今社会水资源短缺、水环境污染、水生态受损情况日益严重,水安全的话题已经是目前全世界面临的一大难题[1]。

mike2-水动力模块中文教程

mike2-水动力模块中文教程

被推荐为河流、湖泊、河口和海岸水流的二维仿真模拟工具。

1.3 水动力模块原理1.3.1 控制方程 模型是基于三向不可压缩和Reynolds 值均布的Navier-Stokes 方程,并服从于Boussinesq 假定和静水压力的假定。

二维非恒定浅水方程组为:hS yv h x u h t h =¶¶+¶¶+¶¶ (1-1) ()()202000012a xy sx bx xx xx xy s p hu hu huv h f vh gh t x y x xs s gh x xy hT hT hu S x yh r t t r r r r r ¶¶¶¶¶++=---¶¶¶¶¶¶æö¶¶+--++ç÷¶¶¶èø¶¶++¶¶ (1-2) (1-3)式中:t 为时间;, x y 为笛卡尔坐标系坐标;h 为水位;d 为静止水深;h d h =+为总水深;, u v 分别为, x y 方向上的速度分量;f 是哥氏力系数,2sin f w j =,w 为地球自转角速度,j 为当地纬度;g 为重力加速度;r 为水的密度;xx s 、xy s 、yy s 分别为辐射应力分量;S 为源项;(,)s s u v 为源项水流流速。

字母上带横杠的是平均值。

例如,u 、v 为沿水深平均的流速,由以下公式定义:d d hu u z h -=ò,d d hv v z h-=ò (1-4) ()()S hv hT y hT x y s x s y gh yp h y gh h u f y v h x uv h t v h s yy xy yy yx by sy a +¶¶+¶¶+÷÷øöççè涶+¶¶--+¶¶-¶¶-¶¶--=¶¶+¶¶+¶¶000020212r r t r t r r r h 雷诺纳维耶斯托克斯方程质的各向同性的线性半空问表面上作用一集中力P,在线性变 形体内任何点M的应力分布的弹性理论公式ij T 为水平粘滞应力项,包括粘性力、紊流应力和水平对流,这些量是根据沿水深平均的速度梯度用涡流粘性方程得出的:2xx u T A x ¶=¶,()xy u v T A y x ¶¶=+¶¶,2yy v T A y¶=¶ (1-5) 1.3.2 数值解法(1)空间离散 计算区域的空间离散是用有限体积法(Finite V olume Method ),将该连续统一体细分为不重叠的单元,单元可以是任意形状的多边形,但在这里只考虑三角形和四边形单元。

海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程

海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程

海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程
海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程是指检测并以计算机方式模拟海岸、河口及相关水
域的潮流泥沙运动规律,为研究及阐明潮流-泥沙模型的运动规律、工程设计及调查评价
提供技术支持,使工程设计及竣工后复核与现场监测情况精确符合,从而改善水污染防治、水质保护和湿地修复的效果。

下面是海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程的内容:
1、提出相关研究目的,确定工程实施的区域、范围及具体解决问题的条件;
2、结合前期资料、实测数据及初步调查信息,估算相关参数,使模拟初始条件与实
际情况接近;
3、确定泥沙参数,搭建水力及泥沙数学模型,计算水深及流速及泥沙粒径分布情况;
4、根据实际情况设置工程量化指标,以实现工程的功能要求,评估模拟效果;
5、综合考虑计算结果与工程功能要求,确定河口涂及海岸防护技术方案;
6、广泛调查水域历史资料、气候及影响潮流泥沙运动的其他因素,形成潮流泥沙模
拟的知识库,及时反映区域的变化;
7、定期以模拟技术检测实际情况,对比模拟结果,进行系统评价,不断改进技术及
配置合理技术参数;
8、定期重新构建水力及泥沙数学模型,以保证模拟结果精确性;
9、编写记录技术规程、数据记录及报告,保持实施过程的质量控制;
10、定期维护及更新计算模型,以保证技术数据准确性。

以上就是海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程的内容,以供大家参考。

此技术规程的主
要目的就是检测并以计算机方式模拟海岸、河口及相关水域的潮流泥沙运动规律,为研究
及阐明潮流-泥沙模型的运动规律、工程设计及调查评价提供技术支持,使工程设计及竣
工后复核与现场监测情况精确符合,从而改善水污染防治、水质保护和湿地修复的效果。

河口海岸泥沙数学模型研究

河口海岸泥沙数学模型研究

河口海岸泥沙数学模型研究河口海岸是地球上一种独特而重要的地理环境,具有复杂的动力和物质输运过程。

其中,泥沙输运是河口海岸过程的重要部分,它影响着河口海岸的形态、地貌和生态系统的功能。

为了更好地理解和预测河口海岸的行为,我们构建并研究了一个新型的泥沙数学模型。

我们的模型基于以下假设:河口海岸的泥沙输运主要受到水文条件、地形和海洋环境的影响。

我们用一系列偏微分方程来表达这个系统,包括水流速度、泥沙浓度、地形变化等。

我们还考虑了泥沙的沉积和侵蚀,以及与周围环境的相互作用。

我们选取了一个具体的河口海岸作为案例,将我们的模型应用于此,以检验其有效性和准确性。

通过与实地观测数据进行比较,我们的模型在预测泥沙输运、沉积和侵蚀方面表现出良好的性能。

这表明我们的模型可以有效地应用于实际问题的解决。

我们的模型具有几个主要的优点。

它考虑了多种影响因素,如水流、泥沙浓度、地形等。

我们的模型具有良好的灵活性,可以适用于不同的河口海岸环境。

然而,我们的模型还有一些局限性,例如在处理一些极端环境条件时,可能需要更复杂的物理机制和更精确的参数设定。

我们的河口海岸泥沙数学模型提供了一种有效的工具,可以帮助我们理解和预测河口海岸的行为。

尽管还有改进的空间,但这个模型已经展示出其在研究和应用中的重要价值。

希望我们的工作能为未来河口海岸研究提供有价值的参考和启示。

我们将继续研究和改进我们的数学模型,以更好地理解和预测河口海岸的行为。

我们将以下几个方面:一是提高模型的精度和适应性,以应对更复杂的环境条件和需求;二是将模型与其他相关模型进行集成,形成更完整的河口海岸系统模型;三是加强模型的验证和测试,以确保其准确性和可靠性。

我们也将利用先进的计算技术和算法,提高模型的计算效率和性能。

这将使我们能够更有效地解决实际问题,并为河口海岸的研究和管理提供更强大的支持。

河口海岸泥沙数学模型研究是一项富有挑战性和实用性的工作。

通过建立和应用数学模型,我们可以更好地理解和预测河口海岸的行为,为相关研究和应用提供有力的支持。

滨州港深水航道水动力数值模拟研究

滨州港深水航道水动力数值模拟研究

滨州港深水航道水动力数值模拟研究左军;刘涛;赵张益【摘要】利用数值模拟方法对滨州港拟建5万t级航道工程常态水动力情况进行研究,深入分析工程实施后最大流速、最大横流等,以掌握工程实施对周围海域的影响,也为其它相关研究提供支持.研究结果表明:方案的实施未改变大范围海域潮流运动规律,变化发生在工程附近海域;航道掩护段以内最大流速约1.13 m/s,掩护段以外最大流速约0.68 m/s;内航道段由于受两侧导堤约束,水体基本沿航道顺流,横流较弱,均在0.30 m/s以下,外航道最大横流0.46 m/s.%The numerical simulation method is used to study common hydrodynamic situation of the proposed channel accommodating 50,000 DWT vessels in Binzhou Port, analyze deeply the maximum cross current and flow velocity after the completion of the project, grasp the construction influence on the surrounding sea area and support other related researches. The analysis results show that the project will not change the motion rule of tidal current within a wider sea area except for that near the project site. The maximum flow velocity is about 1.13m/s and 0.68m/s respectively inside and outside the shielded channel. Being limited by the dyke at both sides, the water current goes down basically along the inner channel with weaker cross current of less than 0.30m/s in comparison with max. 0.46m/s cross flow outside the channel.【期刊名称】《港工技术》【年(卷),期】2017(054)006【总页数】5页(P15-19)【关键词】滨州港;航道;数值模拟;水动力;港口;潮流【作者】左军;刘涛;赵张益【作者单位】滨州港务集团有限公司,山东 251907;交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津 300456;交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津 300456【正文语种】中文【中图分类】TV131.2引言滨州港的开发建设均依据 2012年山东省人民政府批复的《滨州港总体规划》[1]进行,目前已建成3万t级航道及各17 km的东、西防波堤,形成了“双堤环抱”的格局;拟建5万t级航道在现有航道基础上延伸、浚深至-12 m(以当地理论最低潮面为基准面,下同)等深线,拓宽至200 m。

海岸河口水动力数值模拟研究及对泥沙运动研究的应用

海岸河口水动力数值模拟研究及对泥沙运动研究的应用

海岸河口水动力数值模拟研究及对泥沙运动研究的应用一、本文概述随着全球气候变化和人类活动的不断加剧,海岸河口地区的水动力环境和泥沙运动特性发生了显著变化,这对海岸河口地区的生态、环境和经济发展产生了深远影响。

因此,对海岸河口的水动力数值模拟及泥沙运动研究具有重要的理论和实践意义。

本文旨在探讨海岸河口地区的水动力数值模拟方法,并分析其在泥沙运动研究中的应用。

本文将对海岸河口的水动力数值模拟进行概述,介绍数值模拟的基本原理、常用模型和方法,以及模型建立和验证的一般流程。

本文将重点分析水动力数值模拟在泥沙运动研究中的应用,包括泥沙输移、沉积和再悬浮等方面的模拟和研究。

本文将通过具体案例,探讨水动力数值模拟在海岸河口地区泥沙运动研究中的实际效果和应用前景。

通过本文的研究,旨在为海岸河口地区的水动力数值模拟和泥沙运动研究提供理论支持和实践指导,为海岸河口地区的可持续发展和生态环境保护提供科学依据。

二、海岸河口水动力数值模拟基础海岸河口水动力数值模拟是对海岸河口地区水流运动进行量化分析和预测的重要手段。

它基于流体力学的基本原理,结合数值计算方法,对水流、潮汐、波浪等动力因素进行模拟,揭示这些动力因素在海岸河口地区的运动规律。

在进行海岸河口水动力数值模拟时,需要首先建立数学模型。

这些模型通常包括控制方程、边界条件、初始条件等。

控制方程一般基于Navier-Stokes方程,描述水流运动的基本规律。

边界条件和初始条件则根据具体的研究区域和实际问题进行设定,如河口的开敞程度、潮汐的影响、风的作用等。

数值求解方法是数值模拟的核心。

常用的数值求解方法包括有限差分法、有限元法、谱方法等。

这些方法各有优缺点,需要根据具体的问题和模型选择合适的方法。

例如,对于复杂的海岸河口地形,有限元法可能更适合;而对于大尺度的海洋流场模拟,谱方法可能更有优势。

在进行数值模拟时,还需要考虑模型的验证和校准。

这通常通过与实际观测数据进行对比来实现。

MIKE21介绍

MIKE21介绍

mike21基本介绍MIKE 21是一个专业的软件包,用于模拟、湖泊、、海湾、海岸及的、波浪、泥沙及。

MIKE 21为工程、海岸及提供了完备、有效的设计环境。

高级图形用户界面与高效的计算引擎的结合使得MIKE21在世界范围内成为了一个专业河口海岸工程人员不可缺少的工具。

ECO LAB环境模块的加入使得MIKE 21还是一个有效的环境模拟及评价工具。

全球众多的工程技术人员及科学工作者都依赖于MIKE21作为他们的关键模拟工具。

MIKE 21使用了最先进的计算机软件和硬件,适用于WINDOWS系统(98、NT、2000和XP),为用户提供了:·友好的用户界面·强大GIS数据接口和GIS数据处理工具·免费的数据处理工具,如AutoCAD转换到MIKE 21等·开放灵活的环境评价平台– ECOLab·结果分析和图形演示的支持工具MIKE 21经过了超过25年连续的开发和改进,结合了世界上千用户的使用经验。

DHI一直使用MIKE 21进行科研工作,同时为模型的开发和应用提供了宝贵的桥梁。

MIKE 21模型的子模块主要有以下4个领域:·海岸学和海洋学·环境水文学·泥沙传输过程·波浪MIKE 21网格介绍MIKE21系统包括了以下几个模拟引擎:单一网格这是一种传统的矩形模型,是将区域划分成同一大小的矩形网格,网格的大小(分辩率)由模拟区域大小及具体应用决定,网格越小计算精度越高,但耗时越长。

嵌套网格这也是一种矩形模型,只是在同一模型中可以有多种网格大小。

在大网格模型中可以嵌套小网格模型。

曲线网格网格呈四边形或近似矩形,主要适用于蜿蜒河段的计算和河床演变分析有限元网格这是一种三角形网格,采用有限元解法。

该网格能够很好地模拟弯道或水上结构物周围区域的流场。

MIKE 21主要特点无障性--- 具有完备GUI功能的高级模拟软件工具,易于使用;高效性--- 快速可靠的模拟引擎,确保高产出——一个真正广为应用的工具;便捷性--- 有支持软件用于数据处理、分析和表现;广泛性--- 包括了近乎满足各种河口海岸模拟需求的模块;兼容性--- 用于在第三方程序中(如Matlab)处理模拟数据的GIS集成和工具;灵活性--- 多种计算网格、模块及许可选择确保用户根据自身需求来选择模型;公认性--- 有长达25年的记录及在全球的广泛应用所证明的技术。

海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程 废除-概述说明以及解释

海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程 废除-概述说明以及解释

海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程废除-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分主要介绍本文的主题和背景,对海岸与河口潮流泥沙模拟技术进行简要概述。

海岸与河口潮流泥沙模拟技术是指通过计算机模型和数值方法,对海岸和河口地区的潮流泥沙运动进行模拟和预测的技术方法。

海岸和河口地区是重要的自然资源和生态环境过渡带,也是人类活动和经济发展的重要区域。

然而,海岸和河口的潮流泥沙运动对于海洋生态系统、水质和陆地利用等方面具有重要影响。

因此,准确模拟和预测海岸和河口潮流泥沙运动对于科学研究和海洋工程建设具有重要意义。

本文将重点介绍海岸与河口潮流泥沙模拟技术的方法和应用。

首先,将介绍海岸潮流泥沙模拟技术的背景和相关研究现状。

随后,将详细介绍海岸潮流泥沙模拟技术的要点和关键技术,包括数值模型建立、参数设定和模拟结果验证等方面。

接着,文章将着重介绍河口潮流泥沙模拟技术的背景和相关研究进展。

然后,将详细探讨河口潮流泥沙模拟技术的要点和关键技术,包括边界条件的处理、模拟方法的选择和模型验证等内容。

通过本文的研究,有望为海岸和河口潮流泥沙运动的模拟与预测提供理论和技术支持,为海洋工程的规划和设计提供科学依据。

同时,本文也为相关研究者和工程实践者提供了参考和借鉴,推动海岸与河口潮流泥沙模拟技术的发展与进步。

总之,海岸与河口潮流泥沙模拟技术在海洋工程领域具有重要应用价值,本文将系统介绍相关技术的背景、方法和应用,旨在促进其在海岸和河口工程中的进一步应用和发展。

文章结构部分的内容可以包括以下几个方面:1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要概述了海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程的背景和目的。

其中,概述部分介绍了海岸与河口潮流泥沙模拟技术的重要性和应用领域,以及该技术规程需要解决的问题。

文章结构部分介绍了整篇文章的具体结构,以方便读者对文章内容有一个整体的了解。

正文部分分为海岸潮流泥沙模拟技术和河口潮流泥沙模拟技术两个部分。

河口海岸滩涂围垦工程的潮流数值模拟

河口海岸滩涂围垦工程的潮流数值模拟

3E sC iaIvsgt na dD s nIstt, agh uZ e ag30 1) .at hn et ai n ei ntue H nzo hj n 10 4 n i o g i i
Ke o d : u rcla ay i; ln D ia urn; e c ; s ay T i o y rca t n yW r s n meia n ls pa e2 t l c re t b a h et r; az uBa ;e lmai s d u h o Ab ta t T i p p ra o t te2 ia o te t a d l i y a cb u d r e ietesmuainc lU sr c: hs a e d ps h D td l w mah mai l l f c mo e t d n mi o n a t ra z i lt aC — w h y o l h o lt n o e t a o faue eoea d 曲 o h e lmain o azo y b sd o h ro fteme srd h — ai f h i lf w etrsb fr n o t d l rterca t fT ih uBa . ae nte po fo h aue y o
dooi a . hs td l hw dta rca a o m ets f oi le c ncanl o e cyadt a f w rlg a dt T i s ya oso e telm t np jc i o f n eo h n e f w vl i n d o c l a u s h i n nu l ot il l
对 该 水 域 台州 浅滩 围垦 前 后 的潮 流特 性 进 行 了 分 析 。
1 平面二维潮流数学模型的建立及验证

岸线变迁下辽河口潮流数值模拟

岸线变迁下辽河口潮流数值模拟

岸线变迁下辽河口潮流数值模拟◎ 聂会1 张宇亮1 朱姝娴1 金波1 唐颖滢1 董晓惜21.浙江水利水电学院;2.青田农村水利管理总站摘 要:本文基于水动力数值模拟方程,对辽河口模拟得到的潮位潮流进行分析研究。

辽河口属强潮河口,常年带入大量泥沙和沉积物进入渤海,在入海口形成浅滩,也使得近年来辽河口的岸线不断外移改变了两岸的水文状况。

通过研究2013至2020年的岸线变化,得到结论:在七年间河口控制点的最大潮差提高了1.63m,潮流界年均上移0.21km,潮差的扩大和潮流界的上移增加了河口水文的不确定性同时也使污染的扩散更加严重,为今后河口规划提供技术参考。

关键词:辽河口;数值模拟;潮流界1.概况潮流是近岸海域最为重要的动力现象之一,对海上航行、近岸工程建设、航道利用、潮汐能利用、水产养殖、泥沙运移、污染物扩散等均有重要的影响[1]。

本文针对渤海湾近年岸线变化影响潮流分析。

渤海湾位于渤海西部,位于我国北方的经济、政治和文化的中心,是我国经济发展较快的区域之一。

但是辽河口地形复杂多变,且受到径流和潮汐作用的相互影响,因此对于辽河海岸线与潮流界和潮区界的动态关系变化有着非常重要的现实意义。

目前,自然环境对岸线影响约占40%,人工活动对岸线影响占60%。

本文通过水动力模型深入研究了历年来渤海湾大辽河河道及岸线的变化,结合潮位数据,以期对渤海湾开发及今后发展提高决策支持。

2.研究现状王建步、谌艳珍、陈文熙等学者先后通过遥感技术研究了20世纪90年代至2013年的辽河口海岸线变迁[2-4],付杰、宋伦学者在遥感技术的基础上使用潮汐改正提取海岸线分析了1990―2018的盘锦海岸线变迁[5],凡姚申等学者利用遥感数据和潮位信息为基础研究辽河口的鸳鸯岛形态变迁[6]。

张学庆、刘晓敏学者曾对大辽河口的潮通能量分布与沿程变化特征,针对2011年和2009年两年的水位及潮流检测资料的模拟成功拟合[7];李晋、徐天平等学者建立辽河口数值模型研究了不同径流条件对河口潮流的影响[8];赵楷宾等学者研究了在径潮流作用下辽河口的浅滩数值模拟[9];孙刚依据辽河口盐度进行潮区界潮流界的数值模拟[10]。

MIKE21介绍

MIKE21介绍

mike21基本介绍MIKE 21 是一个专业的软件包,用于模拟、湖泊、、海湾、海岸及的、波浪、泥沙及。

MIKE 21 为工程、海岸及提供了完备、有效的设计环境。

高级图形用户界面与高效的计算引擎的结合使得M IKE21 在世界范围内成为了一个专业河口海岸工程人员不可缺少的工具。

E CO LAB环境模块的加入使得MIKE 21 还是一个有效的环境模拟及评价工具。

全球众多的工程技术人员及科学工作者都依赖于MIKE21 作为他们的关键模拟工具。

MIKE 21 使用了最先进的计算机软件和硬件,适用于WINDOWS系统(98、NT、2000 和XP),为用户提供了:·友好的用户界面·强大GIS数据接口和GIS数据处理工具·免费的数据处理工具,如A utoCAD 转换到MIKE 21 等·开放灵活的环境评价平台–ECOLab·结果分析和图形演示的支持工具MIKE 21 经过了超过25 年连续的开发和改进,结合了世界上千用户的使用经验。

DHI 一直使用MIKE 21 进行科研工作,同时为模型的开发和应用提供了宝贵的桥梁。

MIKE 21 模型的子模块主要有以下4个领域:·海岸学和海洋学·环境水文学·泥沙传输过程·波浪MIKE 21 网格介绍MIKE21 系统包括了以下几个模拟引擎:单一网格这是一种传统的矩形模型,是将区域划分成同一大小的矩形网格,网格的大小(分辩率)由模拟区域大小及具体应用决定,网格越小计算精度越高,但耗时越长。

嵌套网格这也是一种矩形模型,只是在同一模型中可以有多种网格大小。

在大网格模型中可以嵌套小网格模型。

曲线网格网格呈四边形或近似矩形,主要适用于蜿蜒河段的计算和河床演变分析有限元网格这是一种三角形网格,采用有限元解法。

该网格能够很好地模拟弯道或水上结构物周围区域的流场。

MIKE 21 主要特点无障性--- 具有完备GUI功能的高级模拟软件工具,易于使用;高效性--- 快速可靠的模拟引擎,确保高产出——一个真正广为应用的工具;便捷性--- 有支持软件用于数据处理、分析和表现;广泛性--- 包括了近乎满足各种河口海岸模拟需求的模块;兼容性--- 用于在第三方程序中(如Matlab )处理模拟数据的GIS集成和工具;灵活性--- 多种计算网格、模块及许可选择确保用户根据自身需求来选择模型;公认性--- 有长达25 年的记录及在全球的广泛应用所证明的技术。

河海港航硕士生导师简介

河海港航硕士生导师简介
金 鹰
女,副教授
办:
小灵通:
泥沙工程,河口整治,航道整治,堤防建设,海洋化学,化学分析
曾协助指导研究生4人(已毕业)
在研项目1个,经费11万
港口、海岸及近海工程
物理海洋学
龚邦勋
男,副教授
138
工程CAD
硕士生毕业1名
科研经费1万元
港口、海岸及近海工程
何良德
男,副教授
办:
港口航道工程结构,
水运工程规划,
已毕业博士3人
在读博士12名
在读工程硕士2名
已毕业工程硕士5人
在读硕士2人
已毕业硕士7名
国家自然科学基金、博士点基金、水利部创新基金、教育部重点科研基金、江苏908项目等,江苏省水利厅重点工程科研等项目,总经费60多万元
港口、海岸及近海工程
物理海洋学
海岸带资源与环境
王义刚
男 教授 博导

灵通:
河口、海岸动力数值模拟技术,海岸动力学,泥沙运动力学,河口海岸演变,
泰州大桥桥墩冲刷试验研究,南京化学工业园区港区规划试验研究等。
港口、海岸及近海工程交通运输规划与管理
宋志尧
男,教授,博导
办:
email:zhiyaosong@
浅海水沙运动理论及数值模拟技术,海岸河口演变,海岸地下水动力学,海岸湿地生态过程
在读研究生3名
其中博士生2名,已毕业3名
负责国家自然科学基金重点项目子课题的研究。
国家自然科学基金“河口泥沙运动规律”主要参加人;主持教育部基金“海滩保护新技术研究”;主持福建海洋渔业局908项目一项,“珠江三角洲网河区和河口区水沙数学模型“研究,在研项目5项,经费98万
港口、海岸及近海工程

科技成果——基于浪潮耦合的河口海岸风暴潮预报技术

科技成果——基于浪潮耦合的河口海岸风暴潮预报技术

科技成果——基于浪潮耦合的河口海岸风暴潮
预报技术
技术简介
该成果通过热带气旋路径网格节点统计预报模型,对热带气旋路径进行预报和预警,引入风暴潮浪潮耦合模拟、台风暴潮多模式集合预报等技术,确保风暴潮预报的精度和效率。

可实现台风路径的预报精度达到85%以上,通过多核CPU并行计算,单场风暴潮的计算时间可控制在15分钟以内。

适用于我国河口海岸风暴潮灾害的预警预报,为台风暴潮综合防御减灾提供技术支撑。

技术特点
1、运用基于网络大数据统计方法的热带气旋路径预报技术,台风路径的预报精度可达到85%以上,预报精度高;
2、通过多核CPU并行计算,单场风暴潮的计算时间控制在15分钟以内,模拟精度高、稳定性好;
3、采用台风暴潮多模式集合预报技术,可有效降低预报误差,将风暴潮增水的精度提高到80%以上。

知识产权情况
发明专利1项,软件著作权2项
获奖情况
珠江水利委员会科学技术奖二等奖1项
应用情况
2019年,该成果在山东胶东湾中应用,集台风风场快速预报、
风暴浪、潮实时预报于一体,预测了胶东湾沿岸风暴潮漫堤风险,为胶东湾风暴潮防灾减灾提供了技术支撑。

2020年,该成果在福建泉州湾中应用,包含台风风场数据获取及快速预报和台风浪-潮耦合实时预报及风暴潮增水分析等技术,为福建省泉州市气象台防台预警预报提供了技术支撑。

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自由面运动学边界条件: 底部运动学边界条件:
初始条件
边界条件 岸边界:法向流速为零。
水边界:给定潮位过程。
Saint Venant 方程
三、二、一维方程的定解条件
❖ 初始条件
u,v,w,ζ|t=0=u0,v0,w0,ζ0 边界条件
开边界:计算域水体与外部水体相接处。
(u,v,w)Γ=(u(t),v(t),w(t)) ζΓ=ζ(t) 固边界:计算域与陆地或建筑物接壤处
❖ 参考文献:
❖ Koutitar 著“Mathematical Model in Coastal Engineering”
1)模型简单易懂 2)附有Basic程序,而且有验证的算例 3)介绍各种数值处理技术 ❖ 曹祖德、王运洪”水动力泥沙数值模拟
第二章 水动力数值模拟的理论基础
2.1 基本方程
❖ 实际上除非是采用无穷位精度计算,一般都 得不到精确解.
❖ 直接方法适用于解低阶稠密矩阵方程组.
❖ 迭代法 类似于方程求根的迭代法,用一个迭代 过程逐步逼近方程组的解.
❖ 迭代有可能不收敛,或虽然收敛,但收敛速度慢. ❖ 迭代法适用于求解高阶稀疏矩阵方程组. ❖ 稀疏矩阵:矩阵非零元素较少,且在固定的位置
❖ 数值模拟工作的基本步骤 (1)建立数学模型和编制源程序
建立或选择的微分方程; 根据模拟域边界条件选择合适的网格; 按一定的格式离散方程,得到代数方程 和采用合适的数值方法求解代数方程; 编制源程序求解代数方程。 数值模拟分析(收敛性、稳定性、相容 性、误差程度等)
(2)调试源程序
(3)模型验证
(3)六点格式(Crank-Nicolson),双层六点隐式格式 在x点和n+△n/2时层,对t和x均采用中心差分
(4)Richardson格式,三层显式格式 在x点和n时层,对t和x均采用中心差分
(5)加权六点格式,隐式格式
在x点和n+θ△n时层,0≤θ≤1,对t和x均采用中 心差分
2.2.2线性方程组的数值解
无滑动:u,v,w=0
有滑பைடு நூலகம்:
垂直边界的速度为0。
2.2数值计算
❖ 在计算水动力、泥沙数值模拟时,大都将 基本方程组离散成代数方程组,最后求解 代数方程组,此处介绍微分方程组的离散 技术——有限差分法和线性代数方程组的 数值解法。
2.2.1有限差分法
❖ 有限差分法是工程中常用的一种离散技术,将计 算域分成有限个网格,通过差分法求网格结点的 微分方程的近似值,也称网格法。
❖ 将网格结点上的函数f(x,y,z,t)表示成

i,j,k分别表示x,y,z方向的坐标位置,n表示时间。
1、工程中常用的几种差分和微分的关系(一维) (1)一阶向前差分
(2)一阶向后差分
(3)一阶中心差分 (4)二阶中心差分
2、几种常见的差分格式 以一维热传导方程为例:
(1)古典显式格式
(2)古典隐式格式
其次,数字模型不仅能输出传统模型的结果,而且能够十分方便
地给出河口水文要素和水文状态变量的空间分布场,这些对近岸 河口动力科学研究与河口、港口、航道工程都有着广阔的应用 前景.
❖总而言之,数字河口模型研究的最终目的就是利用已有的河口 基础科学理论和知识,在数字区域地形的基础之上将观测点的水 文信息拓展、同化至区域平面上乃至区域三维立体上的信息,并 形成数字成品,为国家宏观决策和国民经济各行各业服务。
❖ 水力学、泥沙数值模拟:以水力学和泥沙 动力学为理论基础,并结合具体工程的一 门新型实用科学。
❖ 水动力泥沙数值模拟:以微分方程为理论, 并通过微分方程的离散,变成代数方程, 最后采用计算机进行近似求解。
❖ 数值模拟的特点:
(1)一般以线性理论为基础,但实际自然 现象和描述这些现象的微分方程均为非线 性的;
(2)需要丰富的经验,现场资料和一定的 技巧;
(3)数值模拟不仅仅是一种近似计算,可 以作为一种实验或研究及预测方法。
❖ 数值模拟的优点: (1)实验费用少; (2)速度快、周期短; (3)可以模拟多种因素相互作用的复杂物理过程。 如可以模拟水(潮)流、风、柯氏力等多种因素 共同作用下的多种泥沙及地形演变的复杂过程。 (4)可以完全控制流体的物理性质(如密度、容 重、粘度、含沙量等) (5)模型建成后,长期保存、随时调用修改。 (6)无法模拟微分方程不能描述的物理现象。
❖ 有限差分法是工程中常用的一种离散技术,将计 算域分成有限个网格,通过差分法求网格结点的 微分方程的近似值,也称网格法。
❖ 将网格结点上的函数f(x,y,z,t)表示成

i,j,k分别表示x,y,z方向的坐标位置,n表示时间。
1、解线性方程组的两种方法:
❖ 直接法:通过有限步算术运算直接求出方程 组的精确解,最常用的是消元结合代入的方 法.
第一章 绪论
❖ 海岸:是海陆相互作用的重要地带,也是 海、陆、气交互作用的重要空间,这种表 现在: 岸线演变(自然和人为) 飓风(台风)带来的灾难性破坏; 海洋潮汐环境的变化。
❖ 河口:海岸常伴随有江河湖泊的出海口, 通常称为河口。
❖ 海岸河口问题: 潮流问题 波浪问题 径流、异重流(密度流)、污染物(COD) 扩散。
调整模型中有关参数(糙率、紊动动量掺混 系数等),使模型有良好的稳定性和收敛性, 并与现场资料有良好的吻合;
(4)正式方案试验
❖河口、海岸水动力模拟的发展方向
1、河口模型四维资料同化
2、数字河口动力模型
数字河口动力模型具有许多优势:
首先,数字河口模型是基于数字区域地形构建而成的,地形要素 可自动生成,无需手工操作,大大提高了工作效率;
❖ 研究海岸河口问题的方法 物理模型(水力学比尺模型) 数学模型(数值模拟)
沿岸过程
控制
动力因素 反馈
物质过程
流(潮流)
波(风浪)
流载波
波生流
波流相互作用
盐水入侵 泥沙输移 污染物扩散 海水入侵
❖ 数值模拟:一门综合性的模拟技术,它采 用数学模型来模拟某中物理现象,并通过 计算机用数值计算法进行近似求解,籍以 复演自然演变过程的总称。
上. ❖ 稀疏矩阵一般是人为构造的,例如36页三转角
插值时方程组(8.12),(8.15)的系数矩阵.
Gauss消去法(第一次消元)

考虑方程 组A(1)x=b(1)
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