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渤海湾风浪场的数值模拟

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渤海湾盆地临清坳陷的数值模拟与异

渤海湾盆地临清坳陷的数值模拟与异

第6期侯恩光等:沂河流域山东段径流演变特征及影响因素分析·955·可分别得到因降水量和人类活动影响而各自产生的径流影响量。

突变年之前沂河流域的实测平均径流量为21.787×108m3，理论平均径流量为22.5×108m3；突变年之后沂河流域的实测平均径流量为25.134×108m3，理论平均径流量为23.854×108m3。

具体如表5所示。

表5降水量和人类活动对沂河流域径流量影响的统计值Table5Contribution rate of precipitation and human activities to runoff年限Duration平均降水量/mmAverage precipitation实测平均径流量/×108m3Live average runoff理论平均径流量/×108m3Theoretical average runoff降水影响量/×108m3Effects of precipitation人类活动影响量/×108m3Effects of humen1965-1988739.93421.78722.5 2.067 1.281989-2016789.88225.13423.854由表5可知，降水量对沂河流域径流量增大的影响量为2.067×108m3，贡献率为61.76%，而人类活动的影响量为1.28×108m3，贡献率为38.24%，故由此可以量化得出人类活动对沂河流域径流量增大造成了较大的影响。

4结论（1）沂河流域1956-2016年径流量总体呈现下降趋势；1965年为径流量的最重要突变点，其次为1989年；23年、11年和6年分别对应径流量变化的第1、第2和第3主周期；（2）沂河流域1956-2016年降水量总体呈现下降趋势，1964年为降水量的最重要突变点，其次为1989年；在1956-1969年、1970-1989年和1990-2016年分别以10-12年、14-18年和20-30年的时间尺度呈周期性变化，23年、11年和7年分别对应降水量变化的第1、第2和第3主周期；（3）在各个5年时段沂河流域径流量的极值比和变差系数均比降水量的大，径流量与降水量的变化趋势并非完全一致，径流量的变化幅度更大且变化效果更为显著；（4）沂河流域径流量和降水量在1965-2016年的最重要突变点为1989年；降水量和人类活动对该流域径流量增大的贡献率分别为61.76%和38.24%，由此可量化表明人类活动对沂河流域径流量增大造成了较大的影响。

5612号台风增水过程的两种数值模拟方法比较

5612号台风增水过程的两种数值模拟方法比较

代 ，我 国风暴潮 的数值模式研究也得到 了相 当迅速 的 发展 ，现 已对渤海 、黄海 、东海和南海陆架 区的风暴 潮进行 了相当数量的数值模拟实验，并 以此来研究各动 力 因子的效应。但前面的数值模式，很少有考虑波浪的
作 用 。实 际 的海洋 ，在 风 的作 用下 ，波 浪和 潮 汐风 暴潮
底应力在Ｘ ； ，ｙＹ向的分量；ｈ ——平均海平面以下
等动力过程同时发生在 同一水体里，它们之 间必然产生
相 互影 响 ，特 别在 近岸 地 区 ，波浪 的辐 射应 力 、受 波浪 影 响 的表 面风 应力 以及 波 流相 互作 用都 会 影 响水位 的变
的水 深 ；Ｓ Ｓｙ ，Ｓ — — 辐射 应 力 张量 的４ 分 ，Ｓ ｘ 个
Ｆ ｊ ｔ ， （９ ２ ： ｕ ｉａ １ ５ ）
式 ，－台 筏 ，。台 中 ， 中 ｐ。 压 ｐ 风 心 ￣ ＂ Ｐ 为 为
Ｒ为 台风 最 大 风速 半 径 ， ｐ ） （ 为距 台风 中心 距 离 ｒ 的 ｒ 处 气 压 。在 ０ ２ 围 内 ，式 （ ）能 更 好 地 反 映 台风 ｒ Ｒ范 ５
入 ， 即在 开边 界 处假 定 波 浪 已达 充分 成 长状 态 ，输 入
ｐ
相应风速 的Ｐ 谱值。 Ｍ
（ 潮 汐风 暴潮 数 值 模式 二） 在笛卡儿直角坐标系下 ，平面二维非恒定流基本方 程 可 近似 表示 如 下 ： 连 续方程 为：
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－ 一 ｌ１ “ｏ 。 （） ４ Nhomakorabea一
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台风 风域 中的气 压场 分 布 。
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沿海工程中的波浪与海浪数值模拟

沿海工程中的波浪与海浪数值模拟

沿海工程中的波浪与海浪数值模拟近年来，沿海工程的建设如火如荼，随之而来的是对波浪与海浪的数值模拟需求逐渐增加。

波浪与海浪数值模拟是指通过数值方法对海洋中波浪与海浪的变化进行模拟和预测，旨在为沿海工程的规划、设计和施工提供科学依据。

本文将简要介绍沿海工程中的波浪与海浪数值模拟的方法和应用。

波浪与海浪的数值模拟主要通过计算流体力学方法来实现。

其中最常用的方法是雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)和傅里叶波谱方法。

RANS方法基于连续方程和雷诺应力方程，通过求解这些方程来模拟波浪和海浪的行为。

傅里叶波谱方法则是通过将波浪与海浪分解为一系列正弦波来进行模拟。

这些方法在研究波浪传播、波浪反射、波浪干涉以及波浪对结构物的作用等方面具有重要意义。

在沿海工程中的具体应用方面，波浪与海浪的数值模拟可以用于确定海域的波浪条件，为工程设计提供基础数据。

通过模拟不同海况下的波浪变化，可以评估工程结构物的稳定性和安全性。

例如，当设计海上风电场时，需要考虑到不同风况下的波浪变化对风机和输电线路的影响。

此时，数值模拟可以帮助工程师预测海上波浪的变化情况，为风电场的布局和设计提供参考。

另外，波浪与海浪的数值模拟还可以用于预测海洋灾害，提前做好灾害防护准备。

例如，在台风来临前，通过对海浪的数值模拟可以预测台风引起的海浪高度和波浪周期，为沿海地区的防护工程和灾害应对提供重要依据。

这在沿海地区的防患于未然上具有重要意义。

此外，波浪与海浪的数值模拟还可以用于优化沿海工程结构物的设计。

通过对波浪在结构物上的作用进行模拟，可以评估结构物的稳定性、耐波性能以及对波浪的反射和干涉情况。

这为工程师提供了宝贵的信息，可以优化设计方案，提高工程结构物的安全性和可靠性。

同时，在实际的波浪与海浪数值模拟中，还需要考虑一些特殊因素。

例如，海底地形、海流和潮汐等因素都会对波浪的传播和变化产生影响。

因此，在模拟中需要考虑这些因素的综合影响，提高模拟结果的准确性和可靠性。

渤海湾风浪场的数值模拟

渤海湾风浪场的数值模拟
收稿日期： 20030616；收修改稿日期：20031014 基金项目：国家杰出青年科学基金 (河口海岸学 40225014) 部分资助
5期
[8]
王殿志 等：渤海湾风浪场的数值模拟
11
Bentley 等 用 SWAN 模型模拟飓风过后的涌浪现象，并发现：( 1 ) 涌浪落潮和涨潮过程并 不对称； ( 2 ) SWAN 的计算值与实测值之间存在时间滞后。比利时 Padilla-Hernandez 和 [9] Monbaliu 就澳大利亚 Lake George 风浪场采用 SWAN 模型进行了模拟。美国 Wornom [10-13] 等 采用了 SWAN 模型模拟了 1995 年 Luis 飓风和墨西哥湾风暴。葡萄 牙 Pires-Silva [14] 等 采用 SWAN 模型对葡萄牙西海岸 Sines 港口北部沙滩的风浪进行了模拟，并与 ADCP [15] 观测结果对比。美国 Rogers 等 利用 SWAN 模型模拟了 Southern California Bight 风浪场。 [16] Lin 等 将模型应用到美国 Chesapeake Bay 风浪模拟研究。 渤海湾是一个典型的半封闭海湾，位于渤海西端。湾内水深较浅，最大不超过 30 m， 2 整个湾拥有面积 12 500 km ，构成了大范围浅水海域。渤海湾波浪主要以当地海域形成的风 浪为主。渤海湾周围是以京津冀为主的环渤海经济圈，人口密集，沿岸大小港口密集，经济 发达。因此，渤海湾的风浪预报对于 ( 1 ) 该区域的生态环境、 (2) 海洋资源的开发利用及 [17, 18] ( 3 ) 沿岸的经济建设具有重要科学和实践意义。近年来，许多学者对渤海湾的波浪 和 [19-24] 潮流场 进行了大量的研究工作，但是，波浪、潮流联合作用下的风浪研究并不多见。 本文的目的： ( 1 ) 采用 SWAN 模型，分别对渤海湾在定常风和非定常风的作用下的波 浪场进行模拟； ( 2 ) 在模型中引入 ADCIRC 潮流模型模拟结果，对潮流影响下的渤海湾风 浪场进行模拟；( 3 ) 将模拟结果与实测资料作验证比较。

冀东南堡人工岛工程潮流泥沙数值模拟

冀东南堡人工岛工程潮流泥沙数值模拟

冀东南堡人工岛工程潮流泥沙数值模拟魏龙;王义刚;黄惠明;孟超【摘要】采用平面二维潮流、泥沙数学模型,结合三重嵌套网格模式,就冀东南堡人工岛附近海域的潮流及泥沙场进行模拟.人工岛工程前、后的潮流场变化表明:由于人工岛及引桥对水流的拦截作用,人工岛后沿及引桥两侧流速减小,人工岛前沿则随着过水断面束窄,流速有所增大.同时,在挖沙池附近,由于局部地形调整,水动力条件在不同位置变化情况稍有差异.此外,泥沙冲淤演变验证了水动力条件变化对泥沙输移的影响:在水流流速增大的区域发生冲刷,而在水流动力减弱的区域则发生淤积.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】6页(P43-47,51)【关键词】渤海湾;人工岛;数值模拟;冲淤演变【作者】魏龙;王义刚;黄惠明;孟超【作者单位】河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室,江苏南京210098;中交水运规划设计院有限公司,北京100007【正文语种】中文【中图分类】TV148;O242.1人工岛是在近岸浅海水域中人工建造的近海工程结构物，它可以作为深水港、海上城市、海上机场，也可以为近海油气开发、水产品加工等充当基地。

随着经济建设的发展，人类对海洋空间利用的需求不断增加，人工岛建设工程也日益增多[1]。

冀东南堡油田地处唐山南堡经济开发区，位于渤海湾盆地黄骅坳陷北部的南堡凹陷，属中石油冀东油田公司勘探开发范围，采用人工岛形式集中采油作业。

与海上采油平台相比，用人工岛的方法具有造价低、寿命长的优点，加上新型的井口槽批量钻井技术，能大幅节约海上用地。

人工岛的修建将一定程度上改变岸滩的水动力和泥沙运动，破坏海岸泥沙运移的动态平衡，泥沙产生新的迁移途径和趋势[2]。

利用数值模拟技术对工程造成的影响进行评估与预测，对于减少工程的环境方面的负面影响和工程失误均具有重要意义。

潍坊港海域波浪数值模拟

潍坊港海域波浪数值模拟

潍坊港海域波浪数值模拟董祥科;王智峰;董胜;吴昊【摘要】采用WRF风场模式和SWAN海浪模式,分别进行渤海湾的风场和波浪场后报计算,并以波浪气象浮标实测数据对风场和波浪场进行验证,效果良好.以后报结果为样本,采用P-Ⅲ型拟合方法,对莱州湾湾口-15 m等深线处的风场与波浪进行统计分析,得到50 a 一遇的设计要素值.运行MIKE21 SW模块建立潍坊港海域的波浪数值模型,进行50 a 一遇重现期下的波浪浅水传播计算.模拟结果表明,该模型适用于模拟潍坊港附近海域的波浪传播过程,计算结果可为港区的码头、沙堤和航道等的设计和建设提供参考.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】7页(P18-24)【关键词】潍坊港;风场;波浪后报;波浪计算;有效波高分布【作者】董祥科;王智峰;董胜;吴昊【作者单位】中国海洋大学工程学院,山东青岛 266100;中国海洋大学工程学院,山东青岛 266100;中国海洋大学工程学院,山东青岛 266100;中国海洋大学工程学院,山东青岛 266100【正文语种】中文【中图分类】TV139.2;U61推算外海波浪要素是港口工程设计中重要的前期工作，在实际工程设计中，因缺乏长期波浪观测资料，通常采用风资料推算工程海域的外海波浪要素，再进而推算浅水区的设计波浪要素[1]。

国内外学者分别基于实测资料分析、物理模型试验和波浪数学模型等对近岸波浪计算做了大量的工作。

由于实测资料的缺乏及物理模型存在一定的比尺问题，波浪数学模型，尤其是第三代海浪模式如WAM、WW3、SWAN、MIKE21 SW等，因其对波浪生成和耗散物理机制的准确描述，以传播及高效、经济及可重复利用等优点，被广泛应用于海洋、近岸的风浪预报、波浪后报和波浪传播等研究中。

在波浪后报及重现期研究方面，Qiao[2]利用LAGFD模式对北部湾海域的海面风场和波浪场进行数值计算，推算了不同重现期的风速和波要素分布；李绍武[3]和石小翠[4]分别运用SWAN模型对山东半岛海域进行波浪后报及不同重现期下的设计波浪要素推算。

MIKE21HD计算原理及应用实例

MIKE21HD计算原理及应用实例

（ ）
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第5期
许婷 ：MIKE21 HD 计算原理及应用实例 动量方程离散格式
≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥
·3·
2.2.2
f0
W ＜W 0 W -W 0 1 f -f ≈ W0 ≤W＜W1 ， W 1 -W 0 1 0 W ＜W 0
（16 ） （17 ） （15 ）
Sediment of Ministry of Communications, Tianjin 300456, China ） Abstract ：Briefly introduces the fuctions and applications of a two -dimensional flow model-MIKE21 HD ，and analyses the calculation principles and parameters of the hydrodynamic module in detail. The simulative effect of the models are shown through citing of two instances ，one being the Bohai Bay as a tidal current field in large scale ，and the other being the dock basin for the International Liner Terminal in Tianjin Port as the tidal current field in a smaller scale. The results show that the simulation results are basically consistent with the actual conditions. With the development of computer technology ，mathematical models and numerical experiments will play more important role in scientific research and engineering design. Mathematical model software that includes the entire process of hydrodynamic modeling is designed to work with pre -and post-processing tools to reduce the technical threshold. The model will enhances its versatility greatly and development of hydrodynamic simulation. will be the direction of future

基于WENO格式的高精度高分辨台风风暴潮数值模式

基于WENO格式的高精度高分辨台风风暴潮数值模式

基于WENO格式的高精度高分辨台风风暴潮数值模式王如云;汪天;吴楚敏;羌丹丹;周钧;张鑫;张彬;占飞【摘要】考虑到台风风暴潮在近岸浅水地区的非线性效应,基于无结构网格,通过采用有限体积法和高精度高分辨率的WENO数值格式对二维浅水方程进行空间离散,并利用三阶的Runge-Kutta格式进行时间离散,最后利用Rogers方法解决复杂海底地形造成的通量梯度项与源项数值离散后的不平衡问题,从而建立了二维台风风暴潮数值模式.模式中的风场和气压场分别采用宫崎正卫风场模式和藤田气压场模式.最后通过对江苏沿海的风暴增水的模拟和验证,表明了该数值模式对台风风暴潮模拟的有效性和可行性.%Considering the non-linear effects of typhoon storm surge in coastal areas,based on the unstructured meshes,the numerical model of two-dimensional typhoon storm surge was established by using the finite volume method,high-order high-resolution WENO scheme to complete the space discretization of the two-dimensional typhoon storm surge equation,the third-order Runge-Kutta scheme for the time discretization,and the Rogers method to solve the problem of the imbalance between the flux gradient and the discrete source terms,which was caused by the complex submarine topography.Fujita formula and Veno Takeo formula are used to simulate pressure and wind in the model,respectively.At last,through the simulation and verification of the typhoon storm surge along Jiangsu coastal areas,it's proved that the simulation of typhoon storm surge by this numerical model is validity and feasibility.【期刊名称】《海洋预报》【年(卷),期】2017(034)002【总页数】6页(P21-26)【关键词】WENO格式;无结构网格;台风风暴潮;数值模式;高精度高分辨【作者】王如云;汪天;吴楚敏;羌丹丹;周钧;张鑫;张彬;占飞【作者单位】河海大学海洋学院,江苏南京210098;河海大学港航学院,江苏南京210098;河海大学海洋学院,江苏南京210098;南通市生产力促进中心,江苏南通226019;河海大学水文水资源学院,江苏南京210098;河海大学海洋学院,江苏南京210098;河海大学海洋学院,江苏南京210098;河海大学海洋学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】P731.23台风风暴潮是由台风引起的海水水位异常升降的现象[1]，对其进行准确、快速数值模拟方法方面的研究，一直是人们关注的问题。

SWAN模式渤海湾海浪数值模拟研究

SWAN模式渤海湾海浪数值模拟研究

学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日
导师签名： 签字日期： 年 月 日
摘 要
灾难性海浪是一种不可忽视的海洋灾害，研究海浪发生、发展，进而对其进 行预报，对渔业捕捞、海上运输和施工以及海上军事活动等方面有重要意义。 本文运用最新版本的第三代近岸浅海海浪模式 SWAN 40.85 （ Simulating Waves Nearshore） ，在高精度 WRF（Weather Research And Forecast）数值预报风 场驱动下，建立渤海湾海浪数值预报模式。 根据 SWAN 模式中风应力计算方法，从 WRF 风场预报成果中取一个包含 大风、小风的两次天气过程，作为驱动场，分别研究了 SWAN 模式中线性增长 和指数增长两部分风输入源项。研究表明，SWAN 模式海浪数值模拟过程中， 加入风输入线性增长项， 模拟效果更理想。 针对 SWAN 模式中的 Komen、 Janssen 和 Westhuysen 三种不同风指数增长表达式和对应的白浪破碎表达式，设计组合 方案，研究不同组合方案下，SWAN 模式在渤海湾海数值模拟中的适用性。具体 方案有 Komen 参数方案、 Westhuysen 参数方案和 Janssen 参数方案。 三个方案模 拟的波浪特征值与实测值进行比较，结果显示， 有效波高值与实测值变化趋势相 同，模拟平均周期均偏小。在三个方案计算结果统计分析中，Westhuysen 方案模 拟效果最好。 为提高 SWAN 模式在渤海湾的适用性， 修改了 Westhuysen 方案下的风应 力拖曳系数和水深诱导破碎系数。采用 SWAN-SWAN 三层嵌套方式进行渤海湾 海域实况模拟，通过波高、周期等波浪特征要素进行模型验证。结果显示，修改 参数后的波浪特征量模拟值与实测情况能够更好的符合，说明本文所建立的 SWAN 数学模型适用于渤海湾海浪数值模拟。

【国家自然科学基金】_雷暴过程_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

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1 1
2011年 科研热词 雷暴 水汽 大气折射率 多普勒天气雷达 冷池 高能辐射能量 额济纳旗 青藏高原 雷达回波特征 雷暴天气 雷暴增强 零速度线 阿拉善高原 闪电频数 闪电 逆风区 连续电流 达来呼布镇 辐合线 电场 灾害性大风 湿雷暴 渤海湾海风锋 数值模拟 成因 强飑线 弱降水 干雷暴 大到暴雨 大兴安岭林区 复杂地形 地闪 回波相位 四维变分同化风场反演 卫星反演 冷云底 低层垂直风切变 云微物理特征 中低层结构 推荐指数 3 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
科研热词 闪电 数值模拟 飑线 雷暴 阵风锋 电荷结构 多普勒雷达 地闪 中尺度对流系统 高能辐射 风切变 非感应起电机制 雷达回波强度 雷达回波 雷电 闪电活动 闪电三维定位系统 重力波 逃逸击穿 谐波叠加法 识别指标 窄带干涉仪 灾害性大风 江淮区域 水平风场 气象服务 正地闪 正先导 暴雨 时差法 时变平均风速 新型云闪 放电过程 局地强对流 对流云合并 天气学 多样性 垂直速度 地面电场 地表通量输送 地球伽马射线闪(tgfs) 同化 双极性窄脉冲 双向先导传输 卫星观测 内陆高原 云顶亮温 中尺度辐合线 中尺度观测网 中尺度切变线 下击暴流 三次样条函数插值技术
科研热词 雷暴 闪电 回波强度 回击 云闪 飑线 频谱 非线性最小二乘法拟合 青藏高原 雷达资料同化 雷暴过程 雷暴电荷结构 闪电电流 闪电定位仪 边界层 辐射 窄偶极性脉冲 电量变化率 电荷结构 电离层 甘肃中川地区 温湿结构 海风环流模型 海风中尺度锋 比质量浓度 数值对比试验 快电场变化脉冲 强电场区 平流层 局地大暴雨 定位误差 多普勒雷达 垂直电场 地闪 吉林地区 冷丘 低空急流 人工触发闪电 云内闪电 中高层瞬态发光事件 三维云起电放电模式 mcs

波浪对泥沙作用的数值研究及在渤海区域的检验

波浪对泥沙作用的数值研究及在渤海区域的检验

波 致底 切应力 对波 流 耦合 底 切 应 力 的 贡献 ， 分 析 并
后 者 随流速及 有效 波高 的变化 。 由理想试 验可 知波 致底 切应力 随波 高和 波周期 的增大 而增 大 ， 随水 深 的增 加 而减 小 。在 水 深 分别 为 ２ ，Ｏ和 ６ 的条件 下 ， 波周期 为 ８ｓ 波流耦 Ｏ４ ０ｍ 取 ，
力公 式 ； 白玉川 等 从 理 论 上 对 波 浪 作 用 下 的“ Ｉ 挟
沙 能 力” 进行 了定 义 和推 导 ， 得 了波 浪 作 用 下 的 求
泥 沙浓 度 分 布 函 数 ， 在 此 基 础 上 对 河 口海 岸 区 并 域 及航 道 的 骤 淤 进 行 了 研 究 ， 出 了 四 种 骤 淤 模 给 式 及 计 算 方 法 ； ａ ｒｃ ｔ Ｌ ｍｂ ｅｈｓ等 参 数 化 了 波 致 孔 隙 压力 的聚 集 模 型 ， 现 在 浅 海 区 域 ， 致 的 细 颗 发 波
用遥感 反 演结果 进行 了验 证 。
基金项 目： 科技 部 项 目“ 海 东 海 海 浪精 细 化 预报 与信 息 服 务 系 统 开 发 ” 助 。 渤 资 作 者 简 介 ： 涌 （ ９ ３ ） 男 ， 东省 青 岛市 人 ， 程 师 ， 事 物 理 海 洋 研 究 ， 究 方 向 海浪 数 值 模 拟 。Ｅ ｍａｌ 滕 １７一 ， 山 工 从 研 — ｉ
摘要 ：针对 渤海 海域 开展 了波 致底切 应 力 对 泥沙 作 用 的数 值 估 计 。针 对 浅 水 条件 ， 通过 理 想 试 验 估 算 了波 致底 切 应力 对 波流 耦 合底 切 应力 的贡献 。针 对 渤 海大风 过 程 ， 用 Ｅ （ＭＳ Ｄ 模 式 ， 利 ｃ） Ｅ 通
过 波流 耦合底 边界 层模 型模 拟 了渤 海 区域 的泥 沙浓 度 ， 并利 用 遥感 资料 对表 层 泥 沙 浓度 的数值 模 拟进 行 了检 验 。对 比结果表 明， 考虑 波浪 作用 的情 况 下 ， 拟 结果 在 总体 分布 上 得 到 明 显 的改 善 。 模

渤海湾三维变动边界潮流数值模拟

渤海湾三维变动边界潮流数值模拟

位 于 渤 海 西 部 的 内海 域
渤 海湾 ． 涂 广 阔 ， 深 较 浅 ． 坡 很 缓 ， 面 面 积 随 潮 水 涨 落 滩 水 岸 水
变 化 显 著 。对 这 一 海 域 流 场 进 行 数 模研 究 时 ． 不考 虑 潮 滩 的 水 交 换 采 用 固 定 边 界 处 理 ， 计 若 乓 算 结 果 不能 真 实 地 反 映 海 湾 的 水 动 力特 点 。 海 区 以 往 的 流 场 研 究 多 采 用 固定 边 界 进 行计 该 算， 而 变 动 边 界 模 型 对 渤 海 湾 进 行 精 细研 究 仍 不 多 见 王 泽 良等 。 用 正方 形 网格 为 ！Ｏ ０ 。 采 ０ ｍ 的窄 逢 法 变 动 边 界二 维 模 型 取 得 可 喜 成 绩 ， 而 迄 今 对 渤 海 湾 流 场 研 究 的 三 维 模 型 中 以 较 高 然 的空 间 分 辨 率 并 采 用 变 动 边 界 的 精 细研 究 ． 未 见有 报 道 在 变 边 界 的 三 维 模 型 方 面 ， 仍 张 美 等 应 用方 法 简 单 适 用 复 杂 地 形 的 千湿 网格 法 ， ｒ字 湾 、 州湾 应 用 中获 得 成 功 在 胶 本 渤 海湾 三 维 变 动 边 界 潮 流 模 型 是 基 于现 今 国 际 海 洋 界 较 为流 行 的 河 口 、 架 和 海 洋 模 陆 式 （ ＣＯＭ 模 型 ） ， 突 破 其 为 固 定 边 界 模 型 的 局 限 ， ｒ引 入 下湿 网格 法 变 边 界 处 理 技 术 Ｅ 一 并 做 改进 。它 充分 考 虑 了渤 海 湾 广 阔 浅 滩 地 形 特 点 ． ４ ０ ×６ ０ 的 网格 分 辨 率 ． 细 研 究 以 ８ｍ ２ｍ 精 勃海 湾 ＾ 分 潮 潮 流 场 的 三 维 潮 流 场 时 空 分 布 特 陛， 算 结果 与 实 测 值 符 合 良好 计

黄骅港外航道寒潮风暴潮及大浪作用下泥沙骤淤数值模拟

黄骅港外航道寒潮风暴潮及大浪作用下泥沙骤淤数值模拟

黄骅港外航道寒潮风暴潮及大浪作用下泥沙骤淤数值模拟
章卫胜;张金善;赵红军;李鑫
【期刊名称】《中国港湾建设》
【年(卷),期】2010(000)A01
【摘要】建立了多重嵌套网格的渤海湾风暴潮-波浪-泥沙运动数值模式，模拟了
渤海湾2003年10月的一次强寒潮风暴潮。

以黄骅港航道整治工程为例，模拟研
究了航道整治工程前后的流场和泥沙场。

研究发现，寒潮风暴潮期间，风暴潮引起的沿岸流使得黄骅港外航道跨越航道横流明显增强，为输沙提供了动力条件；黄骅港二期外航道在此次风暴中骤淤严重，口门外3-19km段泥沙回淤在2．0m以上；采用三期拦沙堤防护工程可以规避近岸破波区高含沙水流，外航道最大淤积区向外移，可以起到明显的防淤减淤作用。

【总页数】6页(P32-37)
【作者】章卫胜;张金善;赵红军;李鑫
【作者单位】^p^p^p
【正文语种】中文
【中图分类】U617.6
【相关文献】
1.黄骅港外航道整治工程及航道骤淤防治技术
2.黄骅港外航道骤淤量重现值的区间估计
3.大风期黄骅港外航道的骤淤估算及防淤减淤措施探讨
4.黄骅港外航道寒潮
风暴潮及大浪作用下泥沙骤淤数值模拟5.黄骅港外航道整治工程对风暴潮流下泥沙输运的影响
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渤海重现期波高的数值计算

渤海重现期波高的数值计算

渤海重现期波高的数值计算
利用RAMS大气模式给出的20年风场资料，利用SWAN近海波浪模式对渤海海域的波浪进行了20a数值计算。

通过与一般过程和大风过程的实测资料的对比后发现，波浪模拟值与实潮值符合地较好，SWAN模式适合渤海海域波浪的计算。

通过分析发现，辽东湾常浪向为SSW。

强浪向为SSW，渤海中部常浪向为S，强浪向为NE，渤海海峡常浪向为NNW，强浪向为NNW，莱州湾常浪向为S，强浪向为NNE，渤海湾常浪向为S，强浪向为NE。

渤中偏东南海域(38°～39°N，119.5°～120.5°E)多年一遇有效波高最大，其中百年一遇有效波高最大值达到6.7m。

渤海湾北岸海陆风及湍流强度特征分析

渤海湾北岸海陆风及湍流强度特征分析

第３９卷　第３期应用海洋学学报Ｖｏｌ ３９，Ｎｏ ３　２０２０年８月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＯｃｅａｎｏｇｒａｐｈｙＡｕｇ ，２０２０渤海湾北岸海陆风及湍流强度特征分析龙　强１，３，王　锋１，２，３，王　畅１，３，米欣悦１，３　收稿日期：２０１９ ０６ ２６　基金项目：环渤海区域科技协同创新基金资助项目（ＱＹＸＭ２０１７１３）；唐山市气象局自立科研课题资助项目（ＴＳ２０１７０１）　作者简介：龙强（１９８７—），男，硕士，工程师；Ｅ ｍａｉｌ：ｑ＿ｌｏｏｎｇ＠１２６．ｃｏｍ（１．唐山市曹妃甸区气象局，河北唐山０６３２００；２．唐山市气象局，河北唐山０６３０００；３．河北省气象与生态环境重点实验室、海洋气象探测试验基地，河北唐山０６３２００）摘要：利用渤海湾北岸祥云岛岸基站２０１７—２０１８年观测数据和两座梯度测风塔２０１１—２０１３年观测资料分别分析了当地海陆风和湍流强度特征，并重点对不同天气系统所致大风条件下的湍流强度特点做了剖析。

结果表明：渤海湾北岸海陆风特征明显，昼夜风向主要由ＳＳＷ向ＥＮＥ转变，夏季昼夜风向转换尤为显著。

整体而言，风速和湍流强度随高度增大分别呈增大、减小趋势，且近海面层湍流强度小于近地层湍流强度。

湍流强度具有显著的季节性特征，夏季大、冬季小、春秋季变化不明显，且近海面层湍流强度相对近地层变化平缓。

近海面层７０ｍ及以下湍流强度在偏东大风条件下反而比近地层湍流强度大，雷雨大风期间近海面层和近地层均出现湍流强度随高度增大而增大、风速随高度增大而减小的特殊情况，台风靠近风塔时各层风速显著增大、湍流强度变化不明显，但台风中心到达时湍流强度迅速增至峰值，二者时间一致并早于风速最小值出现时间约１ｈ。

近海面层和近地层有８％～１０％样本的湍流强度超出了ＩＥＣ ６１４００设计标准，建议渤海湾北岸风力发电风机抗湍流参数调整至０．４３～０．４９。

关键词：海洋气象学；海陆风；近海面层；近地层；湍流强度；风机ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．２０９５ ４９７２．２０２０．０３．００１中图分类号：Ｐ７３２文献标识码：Ａ文章编号：２０９５ ４９７２（２０２０）０３ ０３０３ ０９ 海陆交界的近地层是陆地与大气、陆地与海洋进行物质和能量交换的重要场所，环境状况复杂、区域特征明显，自然资源丰富，其中海上风电资源以其清洁、高效的优势得到了越来越多国家的重视，成为世界上发展最快的能源产业之一［１］。

渤海及黄海北部的风海流数值计算及余流计算

渤海及黄海北部的风海流数值计算及余流计算

渤海及黄海北部的风海流数值计算及余流计算X黄　磊1　娄安刚2　王学昌2　奚盘根2　黄祖珂2(1青岛远洋船员学院航海系,青岛,266071)(2青岛海洋大学海洋环境学院,青岛,266003)摘　要　依据黄渤海实测风的资料对渤海及北黄海进行了月平均风海流数值计算。

计算表明,1月份在西北风的作用下,在渤海出现1个逆时针旋转的环流,在辽东湾北部及黄海北部出现1个顺时针旋转的环流,渤海海峡的海流北进南出。

7月份在南风和东南风的作用下,风海流的变化形式与1月份大致相反,海峡处呈南进北出的形式。

对渤海中部某点1年的潮流资料通过低通滤波的方法计算逐时的余流值,得到该点1年内表层最大的实测余流为31.9cm /s ,全年90%多的时间内表层余流小于10cm/s 。

对辽东湾北部某点和渤海湾西南部某点数月潮流资料也进行了低通滤波,并将得到的逐时余流与同步风作了比较。

依据该2点风和余流的关系以及黄海北部6个点风和余流的关系验证了风海流数值计算的结果,表明在这些点上实测与计算结果拟合良好。

关键词　风海流;余流;低通滤波;风海流数值计算中图法分类号　P 731.2 文章编号　1001-1862(2002)05-0695-06管秉贤[1]、沈鸿书和毛汉礼[2]通过对观测资料的分析研究,认为在冬季由于受到偏北风的作用,渤海、北黄海的冬季环流主要是由风海流组成的,冬季渤海海峡处的风海流呈现北进南出的形式。

窦振兴等[3]对渤海海流的数值计算表明:冬季渤海的风海流基本属于气旋型环流;夏季则同时存在气旋型和反气旋型环流,辽东湾为气旋型环流;冬季渤海海峡呈北进南出的特点。

Cho i [4]和缪经榜等[5]对黄渤海风海流数值计算的结果显示:在偏北风的作用下,海峡处的流动是北进南出,而在偏南风的作用下海峡处的流动是南进北出。

本文依据黄渤海的实测风场资料数值计算了黄渤海1月和7月的风海流,搜集了渤海中部某点表、中2层1年的逐时实测潮流资料以及辽东湾和渤海湾2点数月的潮流资料及黄海北部若干点的周日测流资料,利用低通滤波的方法和调和分析的方法计算逐时和每天的余流,用以判断风海流计算结果的合理性。

渤海风暴潮概况及温带风暴潮数值模拟

渤海风暴潮概况及温带风暴潮数值模拟

渤海风暴潮概况及温带风暴潮数值模拟
吴少华;王喜年;戴明瑞;宋珊;马毓倩
【期刊名称】《海洋学报（中文版）》
【年(卷),期】2002(024)003
【摘要】分析研究表明,天津沿海是世界上风暴潮最频发区和最严重的区域之一,风暴潮灾一年四季均有发生,除夏季有台风风暴潮灾害发生外,春、秋、冬季均有灾害性温带风暴潮发生.采用球坐标系下的二维风暴潮模式,对1969年4月23日引起渤海最大温带风暴增水过程进行了数值模拟.对风场和增水过程的计算结果验证表明,该模式可用于温带风暴潮的工程计算,并且只要依据文中方法计算出预报气压场和风场,该模式也具有预报能力.
【总页数】7页(P28-34)
【作者】吴少华;王喜年;戴明瑞;宋珊;马毓倩
【作者单位】国家海洋环境预报中心,北京,100081;国家海洋环境预报中心,北京,100081;国家海洋环境预报中心,北京,100081;中海石油工程设计公司,天
津,300452;中海石油工程设计公司,天津,300452
【正文语种】中文
【中图分类】P722.4;P731.23
【相关文献】
1.渤海湾温带风暴潮数值预报模型 [J], 李大鸣;徐亚男;白玲;解以扬;吴丹朱;何乃光
2.渤海典型温带风暴潮数值模拟及改进实验 [J], 傅赐福;董剑希;吴少华;刘秋兴
3.对一次温带气旋引发渤海风暴潮过程的数值模拟 [J], 杨晓君;何金海;吕江津;朱磊磊;何群英;王颖
4.再分析风场修正及其在渤海湾典型温带风暴潮模拟中的应用 [J], 范书鸣;储鏖;蒋勤
5.渤海湾二维温带风暴潮与波浪耦合数学模型 [J], 李大鸣;李杨杨;潘番
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渤海风暴潮研究进展简介

渤海风暴潮研究进展简介

渤海风暴潮研究进展简介王建华;卜清军;许长义【摘要】风暴潮的研究一直是人们关注的焦点,对其特征、活动规律及其发生发展的物理机制进行了深入探讨,尤其将渤海风暴潮作为研究重点.在简要回顾风暴潮国内外主要研究成果的基础上,重点总结了不同类型的渤海风暴潮以及影响风暴潮发生发展的主因,并在此基础上讨论了当前渤海风暴潮研究中存在的问题和未来的研究前景,以便进一步深入开展渤海风暴湖的研究,提高渤海风暴潮的预报准确率.【期刊名称】《天津科技》【年(卷),期】2014(041)006【总页数】3页(P71-73)【关键词】风暴潮;渤海;诱发因子;研究进展【作者】王建华;卜清军;许长义【作者单位】山西省朔州市朔城气象局山西朔州036002;天津市滨海气象局天津300457;天津市滨海气象局天津300457【正文语种】中文【中图分类】P47风暴潮是指由于强烈大气扰动而出现的海面异常升高的现象。

[1]风暴潮灾害是所有海洋灾害中最严重的一种。

我国风暴潮一般具有以下几个特点：一年四季均有发生；发生次数较多；风暴潮位较高；规律较复杂，特别是在潮差大的浅水区，天文潮与风暴潮具有较明显的非线性耦合效应，致使风暴潮的规律更为复杂。

渤海是我国风暴潮最严重的地区之一。

渤海严重的风暴潮灾害导致水位暴涨、堤岸决口、咸潮倒灌，直接危及当地的经济建设、威胁沿海居民的生命财产安全。

渤海海域的地形地貌及其地理位置的特殊性使其一年四季均有风暴潮发生。

因此，开展渤海风暴潮研究，对防止和减少灾害的发生具有重要的理论价值和实际意义。

本文在较系统地介绍渤海风暴潮研究进展的基础上，重点回顾了近几十年来国内外学者在此领域开展的工作，对渤海风暴潮的类型、诱发风暴潮的主要原因等几方面给予回顾，并对相关问题进行讨论，以便进一步深入开展该领域的研究工作，从而提高对渤海风暴潮所带来的灾害性天气的预报预测能力。

国外风暴潮研究始于20世纪20年代，最初主要是了解其现象、发生过程和初步探讨其成因。

大连“11．28”翻船事故风浪分析

大连“11．28”翻船事故风浪分析

大连“11．28”翻船事故风浪分析李燕;黄振;刘晓初;赵繁盛;刘大刚【摘要】利用自动气象站资料、常规气象观测资料、NCEP全球再分析资料及WAVEWATCH III模式预报资等料对2012年11月28日大连翻船事故的大风大浪实况、事故成因及演变情况进行分析。

结果表明：大连此次翻船事故高空的强冷空气促使冷涡加强，西部大陆高压和蒙古气旋不断加强东移，东南部海上高压稳定少动，蒙古气旋底前部与海上高压顶后部梯度加大，梯度密集区正好位于渤海海峡，造成黄海和渤海偏西大风；低层辐散和中层辐合的垂直结构加强了低层以下的上下扰动，构成南北垂直环流，中层以下动力强迫下沉气流将北侧中层的动量下传至辽东半岛南部地面及黄海、渤海海面，使其不断获得动能，有利于偏西大风的加强；西南向岸大风有利于浪高增长，偏西大风及与其同时增长的大浪是大连地区此次翻船事故的主要原因。

%Based on the meteorological data from weather stations and the NCEP reanalysis data as well as predic-tion data from a WAVEWATCH III model,strong wind and wave,forming reason and evolution of a shipwreck accident on November 28,2012 in Dalian were analyzed.The results show that upper-level strong cold air makes cold vortex strengthened,and western continental high pressure and Mongolian cyclone become strong and move eastward.High pressure over the sea surface in the southeast stagnates.It increases for pressure gradient in the front bottom of Mongolian cyclone and the rear top of high pressure over the sea.The intensive region of pressure gradi-ent is located in the Bohai strait,which leads to strong westerly wind over the Bohai Sea and the Yellow Sea.Low-level divergence and mid-level convergence promote thevertical disturbance below the low-level and forms N-S vertical circulation.Downward flow below the mid-level forces mid-level momentum in the north side to surface in the south of Liaodong Peninsula and sea surface of the Bohai Sea and the Yellow Sea.This pattern strengthens westerly wind.Southwestward onshore wind contributes to the increase of wave height.Strong westerly wind and simultaneous increased wave height lead to the shipwreck accident.【期刊名称】《气象与环境学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】9页(P89-97)【关键词】近海;风浪;翻船事故;海上灾害【作者】李燕;黄振;刘晓初;赵繁盛;刘大刚【作者单位】大连市气象局，辽宁大连 116001;大连市气象局，辽宁大连116001;大连市气象局，辽宁大连 116001;大连市气象局，辽宁大连 116001;大连海事大学，辽宁大连 116026【正文语种】中文【中图分类】P731.33大连位于中国辽东半岛最南端，三面环拥渤海、渤海海峡和黄海北部，是中国东北地区最大的港口城市，海上航运安全保障非常重要。

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(4) (5) (6)
Cσ =
Cθ =
其中：d 为水深； U 为流速， U =(Ux,Uy） ；
r
r
d θ 1 ∂σ ∂d ∂U = +k⋅ ∂m d t k ∂d ∂m
k = (kx , ky ) 为波数； s 为沿 θ 方向空间坐标；m
d ∂ r = + C ⋅ ∇ x, y 。 d t ∂t
要：采用 SWAN 模型对渤海湾在定常风和非定常风作用下的波浪场进行了模拟，并利用黄骅港附近
波浪统计资料对模拟结果进行了验证。结果表明：SWAN 模型较好地模拟了渤海湾在定常风和非定常风 作 用下风浪成长和传播过程。此外，还应用 ADCIRC 潮流模型，初步探讨了潮流对波浪要素的影响：( 1 ) 无 流存在时，波高的成长和波周期的变化是一条光滑的曲线，但当有流加入时，由于其流速和水位在一个 潮 周期内随时间的变化是不均匀的，其对波浪成长产生影响，使波高和周期呈不规则变化； ( 2 ) 波浪成长初 期，流对波高增长的影响并不明显，但当波高增大到一定程度时，流的存在对波高的影响是很明显的。 关键词： 渤海湾；风浪；SWAN 模型；ADCIRC 潮流模型 中图分类号： U658.93 文献标识码： A 文章编号：1001-6392(2004)05-0010-08
o
38o56’
２ 模 拟
北纬
38o46’
38 36’ 定常风作用下渤海湾的波浪情况 图 1 给出了渤海湾水深等值线图，其原点 38 26’ (0, 0) 为 (37 ° 56 ′N ， 117 ° 32 ′ E) ，坐标轴 38 16’ 单位为′，水深单位为 m。应用 SWAN 模型 对渤海湾在定常风向和风级的风作用下的波浪 38 06’ 场分布进行模拟。下面对渤海湾在 6 级（取风 37 56’ 速为 12 m/s）定常风作用下各个风向时的波浪 118 12 118 22 118 32 118 42 118 52 119 02’ 119 12 分 布 进 行 计 算 ， 波 高 分 布 如 图 2 (A)-(F) 所 东经 ’ ’ ’ ’ ’ ’ 示，其坐标原点为 (38°N，117° 32 ′E)，其 图 1 渤海湾地区水深等值线图 (单位: m) Fig. 1 Bathymetric contours of the Bohai Bay (m) 横轴为东向距离，纵轴为北向距离，单位为 m。从这些图形可以看出，渤海湾在不同风向 情况下的波高分布和最大波高有很大区别，尤其在东风向情况下，由于在渤海湾的外部还有 大面积的水域，其波浪的传入对此地区波浪的影响比较大。 2.2 波流共同作用下的风浪模拟 [26] 2.2.1 渤海湾潮流模拟 潮流的模拟采用 ADCIRC 模型进行 。 ADCIRC 模型采用沿深 度积分平均的二维控制方程，使用了传统的静水压力理论和 Boussinesq 近似，并且保留 方
１ 数学模型
1.1 控制方程 SWAN 模型采用二维波作用密度谱来描述波浪，即使在非线性很强的碎波带内也是如 此。在强非线性条件下，采用谱的原因：虽然线性谱或许不能充分描述波浪统计特征，但仍 可以得到合理精度的波浪二阶动量谱。在有水流影响时，波作用密度守恒而波能密度不 守 恒，因此模型采用波作用密度谱 N (σ,θ) 而非波能密度谱 E (σ,θ) 来描述波浪变形。模型 的自变量为相对波频σ (在随水流运动的坐标系中观测到的频率 )，波向θ(各谱分量中垂直 于波峰线的方向)。波作用密度与波能密度的关系如下：
τ ςx ∂U ∂U ∂U ∂ pς τ +U +V − fV = − + gζ − g (η + γ ) + − bx + Dx − Bx ∂t ∂x ∂y ∂x ρ0 ρ H ρ 0 0H
(7) (8) (9)
τ by τ ςy ∂V ∂V ∂V ∂ pς +U +V − fU = − + gζ − g (η + γ ) + − + Dy − By ∂t ∂x ∂y ∂y ρ0 ρ0 H ρ0 H
目前，已有不少适合河口海岸地区风浪的数值预报模型，这些模型在实施预报时对波浪 的能量输入、能量耗散、折射、绕射及反射等机理各有侧重。近年来，又出现了可适用于河 [1] 口海岸地区的 SWAN (Simulating WAve Nearshore) 波浪预报模型 。该模型是在 第三代波浪 模型中添加了描述浅水波浪变形的源项后建立起来的 , 具有以下特点： ( 1 ) 适用于深水、过 渡水深和浅水情形；( 2 ) 随机波浪以不规则谱型的方向谱表示，更加接近真实海浪；( 3 ) 模 型计算不要求闭合边界条件，只要适当选择计算域边界便能获得可靠的效果；( 4 ) 较合理地 考虑了波浪折射、底摩擦、破碎、白浪、风能输入及非线性效应；( 5 ) 能够比较准确、合理 地模拟潮流、地形、风场复杂环境下的波浪场。 [2] 国内，近年来， SWAN 模型也被应用于河口海岸波浪研究。例如，徐福敏 、严以新 [3] 等 将 SWAN 模型应用到形似喇叭湾口朝东南的海安湾，研究了波浪与海流的相互作用 如 何引起波浪场和周期场的变化。与实测结果比较表明， SWAN 模型能很好地用于模拟海安 湾有效波高和平均周期场分布。此外，在非定常情形下，还模拟了流速和水位变化对波浪要 [4] 数的影响。Ou 等 将 SWAN 模型应用于台湾岛东岸和西岸浅水域由台风引起的波浪场。结 果显示：由于在西岸台湾岛中部的山脉破坏了登陆的台风中飓风的结构，使得模拟结果不大 理想；除此之外，用 SWAN 模型能很好地计算了这些水域波浪的成长、传播和消散的过 程。 [5] 国外，在创建 SWAN 模型之初，荷兰 Ris 等 就计算了北海南部的德国和荷兰的 Norderneyer Seegat, Friesche Zeegat 和 Havingvliet 三块水域，验证和进一步改进了模型，从 [6] 此， SWAN 模型在世界各地得到广泛应用。例如：美国 Gorman 和 Neilson 用 SWAN 模拟 [7] 了潮间带河口浅水风浪的生成和传播过程。美国 Jin 和 Ji 以 Okeechobee 湖泊为算例验证了 动谱风浪模型，用 1989 年测量数据，模拟了历时 6 d 的风浪场。结果表明：从数值造波到 波的传播再到能量的耗散，各个源项的处理 SWAN 模型都优于以往的风浪模型。美国
o o o o o o o o o o o o
2.1
5期
王殿志 等：渤海湾风浪场的数值模拟
13
图2 Fig.2
定常风作用下各个风向时的波高分布 (A )北风; (B) 东北风; (C) 东风; (D) 东南风; (E) 南风; (F) 西南风 (D) Southeast; (E) South; (F) Southwest
Cx =
dx 1 2kd σk x = 1 + +Ux 2 d t 2 sinh(2kd) k
(3)
12
海
洋
通
报
23 卷
Cy =
dy 1 2kd σk y = 1 + +Uy 2 d t 2 sinh(2kd ) k
dσ ∂σ ∂d ∂U = +U ⋅ ∇d −Cg k ⋅ d t ∂d ∂t ∂s
N (σ ,θ ) = E (σ ,θ ) / σ
在笛卡尔坐标系中，波谱的演化由谱作用守恒方程描述 ：
∂ ∂ ∂ ∂ ∂ S N + Cx N + C y N + Cσ N + Cθ N = ∂t ∂x ∂y ∂σ ∂θ σ
[25]
(1)
(2)
其中： C x , Cy 分别为 x, y 方向的波浪传播速度； Cσ , Cθ 分别为 σ , θ 空间的波浪传播速度。 式 ( 2 ) 左端第一项表示波作用密度随时间 (t) 变化，第二项和第三项分别表示波作用在 地球空间 (x, y) 中传播时的变化，第四项表示由于水深和水流变化造成的相对频率的变化， 第五项表示由水深和水流引起的折射。式 ( 2 ) 右端 S (σ , θ ) 是以谱密度表示的源汇项，包括 风能输入、波与波之间的非线性相互作用和由于底摩擦、白浪和破碎等引起的能量消耗，式 [2, 3] 中传播速度均采用线性波理论计算 。
Distributions of modeled wave heights induced by different directions of steady winds: (A) North; (B) Northeast; (C) East;
程中的所有非线性项。下面仅给出在直角坐标下的控制方程： ∂ ζ ∂ UH ∂ VH + + =0 ∂t ∂x ∂y
为垂直于s 的坐标； ∂ / ∂t 为算子，定义为： 1.2
边界条件 计算域边界可以是陆地或水域边界。陆地边界不产生波浪，可以认为能将入射波吸收而 不产生波浪反射；对水域边界而言，迎浪面边界条件一般可根据现场观测得到或通过波浪模 型数值模拟得到。通常现场观测能得到个别点的波浪数据，由其它大尺度波浪数值模型则能 得到粗网格边界波浪数据，则在能接受的误差范围内计算结果精度可以得到保证。对于渤海 湾陆地边界，这里取陆地边界不产生波浪，入射波能量被吸收；对于渤海湾水域边界，这里 取波浪可以自由离开计算区域。由于渤海湾在南、西、北三个方向皆为陆地闭边界，只在东 向为开敞水域边界，因此，在非东向风情况下，计算时均不考虑边界波浪能量的输入，在有 东向风（包括东南、东北向）的作用时我们 [2] 39 06’ 用 SMB 法 对边界传入的波浪进行估算。
收稿日期： 20030616；收修改稿日期：20031014 基金项目：国家杰出青年科学基金 (河口海岸学 40225014) 部分资助
5期
[8]
王殿志 等：渤海湾风浪场的数值模拟
11
Bentley 等 用 SWAN 模型模拟飓风过后的涌浪现象，并发现：( 1 ) 涌浪落潮和涨潮过程并 不对称； ( 2 ) SWAN 的计算值与实测值之间存在时间滞后。比利时 Padilla-Hernandez 和 [9] Monbaliu 就澳大利亚 Lake George 风浪场采用 SWAN 模型进行了模拟。美国 Wornom [10-13] 等 采用了 SWAN 模型模拟了 1995 年 Luis 飓风和墨西哥湾风暴。葡萄 牙 Pires-Silva [14] 等 采用 SWAN 模型对葡萄牙西海岸 Sines 港口北部沙滩的风浪进行了模拟，并与 ADCP [15] 观测结果对比。美国 Rogers 等 利用 SWAN 模型模拟了 Southern California Bight 风浪场。 [16] Lin 等 将模型应用到美国 Chesapeake Bay 风浪模拟研究。 渤海湾是一个典型的半封闭海湾，位于渤海西端。湾内水深较浅，最大不超过 30 m， 2 整个湾拥有面积 12 500 km ，构成了大范围浅水海域。渤海湾波浪主要以当地海域形成的风 浪为主。渤海湾周围是以京津冀为主的环渤海经济圈，人口密集，沿岸大小港口密集，经济 发达。因此，渤海湾的风浪预报对于 ( 1 ) 该区域的生态环境、 (2) 海洋资源的开发利用及 [17, 18] ( 3 ) 沿岸的经济建设具有重要科学和实践意义。近年来，许多学者对渤海湾的波浪 和 [19-24] 潮流场 进行了大量的研究工作，但是，波浪、潮流联合作用下的风浪研究并不多见。 本文的目的： ( 1 ) 采用 SWAN 模型，分别对渤海湾在定常风和非定常风的作用下的波 浪场进行模拟； ( 2 ) 在模型中引入 ADCIRC 潮流模型模拟结果，对潮流影响下的渤海湾风 浪场进行模拟；( 3 ) 将模拟结果与实测资料作验证比较。