河口海岸水沙动力环境多尺度时空耦合数值模拟研究进展

我国河流水流泥沙数值模拟技术进展与应用张明进;张华庆;白玉川【摘要】文章对我国水运工程领域河流水流泥沙数值模拟技术的发展过程和技术创新成果进行了系统的总结.对一维、二维和三维水沙模型在模拟系统和计算方法等方面近年来的技术进展给予了归纳,并对几个模拟系统的一些具体工程应用进行了简要介绍.目前,一、二维水沙数学模型已相对比较成熟,三维模型也能应用来解决一些具体问题.河流水沙数值模拟技术今后的发展主要在于基础理论的创新,观测技术的提高,观测资料的系统化与公开化,以及数值模拟成套技术的标准化,实现数学模型的开放性检验与应用等.%The development and applications of simulating technology for river flow and sediment in water transport engineering domain of China have been summarized systematically.In this paper,the progress of calculation methods and simulation systems in recent years were analyzed,and examples of its application for 1-D,2-D and 3-D mathematical models were given.At present, 1-D and 2-D mathematical models have already reached a relatively riper stages,3-D mathematical model can also solve some engineering problems.The future development of simulating technology for river flow and sediment include the following areas.The first is the innovation of theories on flow and sediment transport.The second is the improvement on observation technology and observation data systematic and opened to public.The third is the whole set of numerical simulating technologies and make the models opened to public,verified and used by public.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2011(032)005【总页数】7页(P329-335)【关键词】河流;水流泥沙;数学模型;模拟技术【作者】张明进;张华庆;白玉川【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津300072;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;天津大学建筑工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TV142;O242.1河流水流泥沙数值模拟始于20世纪60年代，20世纪70年代以后逐步成熟。

河流海岸工程水动力数值模拟的基本过程
周华君
【期刊名称】《土木建筑与环境工程》
【年(卷),期】2001(023)005
【摘要】水动力数值模型是污染物和泥沙运动过程模拟的前提,已广泛应用于河流海岸工程的规划设计和管理中.用于工程的水动力模型应根据研究目的、地形和水动力特征做适当的简化.本文分析了水动力模拟的基本过程和主要问题,探讨了模型域的选择、模型维度、边界条件、初始条件、计算网格设计、小尺度过程及亚网格尺度过程的参数化、模型验证等问题.
【总页数】6页(P1-5,44)
【作者】周华君
【作者单位】重庆交通学院,河海建筑工程系,重庆,400074
【正文语种】中文
【中图分类】TV131.2
【相关文献】
1.西沙门海岸工程平面布置对水动力影响分析 [J], 孙继斌;刘晨;王义刚;黄惠明;
2.西沙门海岸工程平面布置对水动力影响分析 [J], 孙继斌;刘晨;王义刚;黄惠明
3.浅谈河流、海岸水动力数值模拟应用 [J], 王树涛
4.东山湾水动力数值模拟及其纳潮量和水交换周期计算 [J], 秦晓; 纪平; 赵懿珺
5.黄河流域作物生产与消费实体水-虚拟水耦合流动时空演变与驱动力分析 [J], 卓拉;栗萌;吴普特;黄红荣;刘艺琳
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文章编号:1005-9865(2006)01-0139-16海岸河口泥沙数学模型研究进展李孟国(天津水运工程科学研究所,天津　300456)摘　要:对海岸河口泥沙运动的基本方程、数值方法、边界条件、参数选取等进行了归纳总结和评述,以期对本学科的发展起到一定的引导和促进作用。

关键词:海岸河口;泥沙;数学模型;挟沙力;悬移质(悬沙);推移质(底沙)中图分类号:TV148 文献标识码:AA review on mathematical models of sediment in coastal and estuarine watersLI Meng -guo(Tianjin Research Institute of Water Transport Engineering ,Tianjin 300456,China )A bstract :This paper makes s ummaries and com ments on various mathematical models (basic equations ,numerical methods ,boundary condi -tions and parameter determination ,etc .)of sediment movement in coastal and estuarine waters ,in the hope of guiding and promoting the stud y of the subject .Key words :coast and estuary ;sediment ;mathematical model ;sediment -carrying capacity ;suspended load ;bed load收稿日期:2004-10-25基金项目:中国博士后科学基金资助项目(2003034327)作者简介:李孟国(1964-),男,天津武清人,研究员,博士,主要从事海岸河口水动力泥沙数值模拟研究。

河口航道整治工程水动力及河床变形响应数值模拟研究的开题报告一、选题背景河口航道是连接江河和海洋的重要通道，对于国家经济发展和航运业的繁荣具有重要意义。

但由于长期的人类活动和自然因素的影响，河口航道存在着水动力和河床变形等问题，给航运带来了极大的安全隐患和航行难度。

为了保障航运的顺畅和安全，需要对河口航道进行整治工程。

在进行整治工程前，需要对其水动力和河床变形进行数值模拟研究，以了解工程对河口航道水动力和河床变形的影响，并制定出合理的整治方案。

二、研究内容和目的本研究选取某河口航道为研究对象，基于数值模拟技术，对其水动力和河床变形进行研究。

具体研究内容包括以下方面：1. 航道水动力数值模拟：利用数值模拟技术，对航道内的水流进行模拟，并计算出水流的速度、水深、水位等参数，以了解航道内水动力的分布和变化规律。

2. 河床变形数值模拟：利用数值模拟技术，对航道内的河床进行模拟，并计算出河床的变形程度、河床高度等参数，以了解河床变形的规律。

3. 整治工程方案模拟：基于对航道水动力和河床变形的分析，制定出合理的整治工程方案，并进行数值模拟，以评估方案的可行性和有效性。

本研究旨在通过数值模拟研究，深入了解河口航道的水动力和河床变形特征，为河口航道整治工程的实施提供科学依据和技术支持。

三、研究方法和步骤本研究采用以下方法和步骤：1. 数据采集：收集航道水流、潮汐、风浪等数据，并获取航道地形、河床高程等相关数据。

2. 建立数学模型：利用数学方法和流体力学理论，建立河口航道的水动力和河床变形数学模型。

3. 数值模拟：运用计算机数值模拟软件，分别对航道的水动力和河床变形进行数值模拟，并得出相应的数学结果和分析报告。

4. 整治工程方案评估：基于对航道水动力和河床变形的分析和评估，制定出合理的整治工程方案，并进行数值模拟，以验证方案的可行性和有效性。

四、预期成果通过本研究，预期得到以下成果：1. 河口航道水动力和河床变形的数值模拟分析报告；2. 针对性的河口航道整治工程方案，以及该方案的数值模拟分析报告；3. 可靠的河口航道整治工程实施方案。

辽河河口水动力学数值模拟模型的发展与应用辽河河口是中国河北沿海地区的一个重要河口，也是辽宁省境内最大的河口。

辽河河口水动力学是研究河口地区水流的力学性质和规律的学科，对河口区域的海岸工程、生态环境等方面具有重要意义。

本文将探讨辽河河口水动力学数值模拟模型的发展与应用。

一、辽河河口水动力学数值模拟模型的发展历程辽河河口水动力学数值模拟模型的发展经历了多个阶段。

早期的模型主要是基于经验公式和简化假设，无法全面准确地描述河口区域的复杂水流运动。

随着计算机技术的进步和数值模拟方法的发展，如有限元法、有限差分法等，辽河河口水动力学数值模拟模型开始逐渐得到改进和完善。

随着时间的推移，研究人员不断积累了大量的观测资料和实验数据，并结合河口地区的特点，提出了一系列适用于辽河河口水动力学模拟的数学方程和物理模型。

这些模型包括雷诺平均模型、湍流能量方程模型、河口悬浮物输运模型等，可以模拟河口区域的水流、泥沙输运、生物运动等过程。

二、辽河河口水动力学数值模拟模型的应用领域1. 海岸工程规划与设计辽河河口地区的海岸工程建设对水动力学的研究有着重要的参考价值。

通过水动力学数值模拟模型，可以模拟不同建设方案下的水流运动情况，确定合理的河口水道设计，保证航道深度和航行安全，减少泥沙淤积和河口冲淤变化。

2. 河口湿地保护与恢复辽河河口地区拥有丰富的生态资源和湿地生态系统，保护和恢复这些湿地对于生态环境的改善和维护具有重要意义。

水动力学数值模拟模型可以模拟湿地内的水流、盐度、温度等变化，为湿地保护策略的制定提供科学依据。

3. 河口水质管理河口地区的水质管理是保障河口生态环境和居民生活用水安全的重要内容。

通过水动力学数值模拟模型，可以模拟水污染物在河口水域内的传输和分布情况，以及河口对海洋环境的影响，为河口水质管理的制定提供科学依据。

4. 港口规划与管理辽河河口地区是一个重要的港口区域，水动力学数值模拟模型可用于模拟港口内的水流、波浪等情况，为港口规划和管理提供可靠的参考，确保港口的安全运营。

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。

第22卷　第1期台 湾 海 峡 Vol.22,　No.1 2003年2月J OU RNAL O F OC EANO GRA P H Y IN TAI WAN S TRAI T Feb.,2003河口海岸水动力模拟技术研究的进展Ξ车进胜1,周作付1,胡　学2,郑兆勇2(1.广东省航道勘测设计科研所,广东广州　510115;2.中山大学河口海岸研究所,广东广州　510275)摘要:本文在回顾河口海岸水动力数值模拟研究进展的基础上,对其新技术数字河口动力模型的基本内涵、科学意义和河口模型四维资料同化的作用及其发展前景进行了探讨,并最终认为数字信息技术与四维同化技术将变革河口海岸科学研究的手段,从而促使河口海岸数值模拟技术有更加广阔的发展前景.关键词:河口海岸;数值模型;数字化;前景中图分类号:P737.14 文献标识码:A文章编号:100028160(2003)0120125205潮流、径流、波浪以及风、气压等因素是影响河口地区、海岸带物质输运及沉积的主要动力条件,这些动力因子的分别或耦合作用给河口海岸带的泥沙、盐分、污染物及热量的输运研究带来了复杂性.数值模拟通过对小量级影响因子的简化,基本真实地再现了区域环境的动力现状,从而成为人类在海岸河口地区进行航道整治、港口建设、围海造陆、保护滩涂、排污入海、环境保护和海水养殖等工程建设中运用十分广泛的一种有效手段.随着数字信息技术的蓬勃发展,一切科学技术领域都在发生着一场深刻的变革.河口海岸科学也正经历着这样一场前所未有的革新,伴随着高新技术的出现,近岸河口研究的技术手段发生了根本性的质的变化,河口动力学与计算机及信息科学发生交叉,给近岸河口动力学的研究注入了新的活力,为河口动力模拟的技术和手段带来一场变革.1　河口海岸模拟技术的发展进程任何计算方法或模型,都不可能产生出信息,而只能从数据中提取信息.一个模型的优劣在于它吸收知识的多少和真伪、利用信息的多少以及提取信息的能力.模型形形色色,有的复杂,有的简单,有的应用许多高深的数学,有的只有常识性的规则.这些都不足以判断模型的好坏,关键看它是否在吸取知识和信息上有所前进.河口海岸水动力数值模拟始于20世纪60年代,在国内始于20世纪70年代,并于20世纪70年代末以后有大量研究成果问世.河口与海岸环境中的水体流动具有明显的空间三维特性,从理论上讲,可以从RANS方程出发建立三维水动力数学模型.尽管有各种湍流模式或大涡模拟技术可用,但是由于受计算机容量的速度限制,对这类水体的运动进行精细的三维数值模拟在目前看来仍是困难的[1].由于海岸河口地区水域属于宽浅型区域,水平尺度一般远大于垂直尺度1因此,将实际的三维潮流运动的三维模型进行垂向积分所获的二维模型得到了广Ξ收稿日期:2002203218作者简介:车进胜(1969～),男,工程师.泛的应用,目前已达到实用化的程度.但由于二维模型受限于垂向结构的省略,现已出现了适合各种问题需要的三维模型.由于三维模型不仅能反映真实的水流运动,而且计算结果本身含有二维模型的结果,因此,三维模型在未来的应用范围必将越来越广泛.基于简化过的三维浅水方程,Leedertse (1973)的工作具有开创性,他在垂直方向采用固定分层法,即计算水域划分固定分层方法建立了海湾三维潮流、盐度模型[2].为了更好地模拟河床地形变化,人们将Phi 2lips (1957)提出的坐标变换应用到河口与海岸三维模型[3]中.为了较严格地确定涡动粘性系数和扩散系数,湍流模式理论也在潮流模型中得到了应用.以Princeton 大学Mellor 为首的海洋动力环境数值模拟小组从20世纪80年代开始一直致力于三维数模的开发与应用研究,其代表性软件为POM (Primceton Ocean Model )[4].德国汉堡大学海洋研究所Backhaus (1983)和他的同事发展的汉堡陆架海模式———HAMSOM (Hamburg Shelf Ocean Model )[5]在全世界的许多陆架海上也得到广泛的应用.Sheng (1987)建立了一般曲线坐标下的三维水动力学模型(CH3D ),该模型也采用σ坐标系,水平方向的运动方向采用水平流速矢量的逆分量来表示[6].Wang (1994)将三维水动力学模型的控制方程用普遍张量的形式,并复演了美国G alveston 海湾的三维流动和盐度分布[7].作为研究河口自然规律和工程效应的重要工具之一,大型三维综合数值模拟系统的研究与应用应当引起我国科学界和工程界的高度重视.20世纪90年代以来,随着空间技术、遥感技术、信息技术和通讯技术的发展和普及,数值模拟的发展空间有了极大的拓宽,快速地向着高效率、高稳定、高精度、高保真数学模型的开发及可视化、软件化和精细方向发展[8].2　河口海岸数值模拟技术的革新自20世纪80年代中起,一些发达国家已致力于将计算机软硬件技术、通讯与信号处理、全球定位技术和各类高性能传感器研制技术应用于开发多功能、自动化、集成化、智能化和网络化的海洋立体监测系统.当代海洋监测的总趋势是从空中、水面、水下、沿岸对海洋的物理、气象、化学和生物指标进行立体监测,各种优势互补,构成完整的立体监测系统[9].监测手段的更新和进步,为科学研究提供了大量的时空准连续的观测资料,有了新的信息源,新的认识就会产生.这些新的认识和信息输入到数值模型中,就会使它更逼近真实的原型.因此,可以确信,2l 世纪近岸河口模拟技术将会有更大的发展.2.1　河口模型四维资料同化地球物理数据同化模型,是一种动态变化的地球物理系统的四维典型代表.它能够预报系统内发生的动力变化,接受时空上多相分布的新的观测数据的输入.在严密的质量控制下,可以客观地综合“前期信息”和“当前信息”.这种模型以数学形式推导随时间变化的信息.概括地说,数据同化的过程就是将已有的理论知识和积累与所有有效的观测信息进行最复杂和最精确的综合过程[10].河口是一个有机联系的整体.不同时刻的河口水状态、河口水文要素、河口表面状况的河口内部结构之间是相互联系的,而这种联系的具体体现是反映河口不同物理过程的数学模型,四维同化技术将同化问题提为一个以动力模式为约束的极小化问题[11].可以利用河口数学模型的离散形式,充分发挥现有观测资料的作用,由可观测的河口水文要素反演未知的水文要素,由河口的表面信息推知海洋的内部结构[12].数据同化作为一种推理方法,诠释了系统内部・621・ 台 湾 海 峡 22卷动力、物理、化学和生物过程相互作用的状态.四维同化在河口中的一类主要应用是为河口数值模式提供优化的初始状态,从而校正不合理的边界条件所带来的偏差,提高模拟精度.变分同化技术还可应用于确定河口模式中的未知参数(Richard 数).Panchang 和O 2Brien (1990)利用伴随方法反演确定了潮汐河口的摩擦系数,通常这种系数是通过经验获得的.另外,河口模式的外部强迫场(如风场、海2气界面的热通量等)都可以通过这种技术反演出来.资料同化的成功关键在于同化模型在过滤和插值观测资料的机制方面要有一个高效的预测能力.如果模型没有对前期信息在时间上向前插值的预测能力的话,前期信息的影响就不能被后衍.一个成熟模型从数据富集区向数据贫乏区输送信息的效能是相当高的.动力场的模型同化数据也被证明对陆2气系统内部环流的科学研究极有价值.同化是惟一能产生复杂非线性过程的场的手段,并且在物理学与动力学的机制上协调一致,这是其他方法难以比拟的[10].作为信息的增值源,模型同化数据构成了大气环流和海洋环流诊断预测研究的宝贵数据源.因此,资料同化将是河口数值模型发展和结合的一个新技术切入点,也是带动河口动力数字模拟技术革新的一种重要方法.2.2　数字河口动力模型早在1966年,美国Crawfoul 和Linsley 就提及“Digital Simulation ”[13].“Digital Simulation ”是用数字计算机程序(Digital 2Computer Programs )来进行的.也就是说,这里提及的“Digital ”是与数字计算机联系在一起的.这些模型无论在概念、内涵上还是在方法、技术上,都与本文提出的数字河口动力模型相差甚远.在数字时代的今天,计算机信息技术日新月异,描述区域空间分布信息的技术日渐完善,这就要求河口动力模型在技术上进行变革和革新.数字地面模型技术已经成熟,模拟地形的表达及点、线、面属性的计算完全能用数字化技术来实现,以改变以往手工输入及量算的方式.近20a 来,已取得了数字地面信息的可获性和直接应用的显著成绩,虽然地理信息系统(GIS )已使近岸河口的研究发生了革命性的变化,但其应用仍日新月异.这为数字河口动力模型的诞生提供了坚实的技术基础.数字河口动力模型是依据地形资料寻求有物理基础的一种现代技术途径,区域的下垫面特征(主要指地形水深)都是栅格型数字式的点阵,它由计算机自动生成.在成熟的三维模型的基础上,依据区域地形特性、河口水动力特征及外界强迫作用因子构建数字河口动力模型(模型计算要素象温、盐、流、泥沙的特征均以数字矩阵形式记载),若再与数字河网模型嵌套联结,最终可以获得区域河网———河口的动力2沉积2地貌的机制解释,揭示河口物理规律和解决工程实际问题.在数字河口模型的构架下,可以将人类已经拥有的河口科学理论、知识与具有较强物理概念的水动力学模型集成于一体,为河口数值模型计算提供良好的平台.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;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・721・　1期 车进胜等:河口海岸水动力模拟技术研究的进展 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[14].数字地球是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现与认识.它有两个核心思想:一是用数字化手段统一处理地球问题;二是最大限度地利用信息资源.数字地球主要是一种政府行为,其应用范围至少应是国家尺度,所以有人提出了“数字中国”的概念[15].它至少应包含土地利用、植被、荒漠化、环境、水资源、矿产资源、海洋、灾害等专业种类的信息.这就对近岸海洋学科提出了新的挑战.无论数字地球的范畴有多广,数字水文肯定是其中十分重要的组成部分.近岸河口区一直是人类经济活动十分频繁的地带,随着21世纪人类聚焦的重心向海洋的偏移,它将越来越多地受到人们的关注.而如今,随着人口的增长、工业的发展、城镇化的加快,由于自然原因和人类活动的影响,河口区的洪、旱、污灾等问题已日益突出,严重地制约着生态、经济、社会的可持续发展.数字地球中与河口有关的问题需要河口科学的理论、知识,反过来数字地球中开发的数字信息获取技术、处理技术、通讯技术、存储和管理技术、网络技术、数字成品技术、信息挖掘等为近岸河口科学迈向新台阶创造了极有利的技术条件.3　结语事实上,人类一直在追求用数字化的方式定量描述和研究人类居住的地球,人类的每一代都比上一代更加数字化.面向21世纪,数字化是人类追求的目标.结合河口模型四维数据同化方法,河口动力数值模拟技术将科学与技术在更高层次上进行融合,将有限的稀疏分布的观测资料同化,挖掘和拓展成空间和时间上的信息;同时,将传统的站点观测水文数据与数字地球中各种源数据,经过同化系统的加工处理,产生数字化的、覆盖整个区域的、多重时间和空间尺度的、多种要素的、有用的数据产品[14],为国家宏观决策和国民经济各行各业提供更好的服务.本文从当今时代的需求出发,简要回顾了河口海岸数值模拟的研究进展,对数字河口动力模型的基本内涵、科学意义以及河口模型四维资料同化的作用前景进行了探讨.结论表明,数字信息技术与四维同化技术将变革近岸河口科学研究的手段,促使河口海岸水动力模拟技术有更加广阔的发展前途.参考文献:[1]　刘桦,何友声.河口三维流动数学模型研究[J ].海洋工程,2000,18(2):87～93.[2]　L ee ndertse J J .A Thre e 2Dime ns ional Model f or Es 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nea nd c oas t al hydrodynami c s imula t i onCHE Jin 2sheng 1,ZHOU Zuo 2fu 1,HU Xue 2,ZHEN G Zhao 2yong 2(1.Institute of Waterway Survery a nd Research of Gua ngdong Provincel ,Gua ngzhou 510115,China ;2.Institute of Estuarine a nd Coastal Studies ,Zhongsha n U niversity ,Gua ngzhou 510275,China )A bs t ra c t :Based on reviewing the study development of estuarine and coastal hydrodynamic nu 2merical simulation ,this article researched the basic meaning and scientific signification of the new technique 2numerical estuary 2model and the effect and its developing foreground of estuary 2model 42dimension data assimilation.Finally ,it was considered that the numerical information technology and 42dimension assimilation technology should transform the investigative artifice of estuary 2coastal science ,which would consequently accelerate the estuary and coastal numerical simulation technology to have more expansive developmental future.Ke y w ords :estuary and coast ;numerical model ;numeralization ;future ・921・　1期 车进胜等:河口海岸水动力模拟技术研究的进展 。

收稿日期:2002-07-22;修订日期:2002-11-12 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40271020);中国科学院知识创新工程方向性项目(KZCX2-207-05、KZCX2-202-01);中国科学院知识创新工程领域前沿项目 作者简介:李国胜(1963-),男,江苏常州人,研究员。

主要从事海陆相互作用过程遥感与GIS 模拟研究。

大河三角洲河口海岸演化机理模型研究:(I )模式理论与进展李国胜1,李柏良1,王　凯2(1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京　100101; 2.中国科学院海洋研究所,青岛　266071)摘要:从水沙通量变化对大河三角洲河口海岸建造及地貌演化的影响机理角度,通过研究目前国际上普遍采用的统计模型、几何模型、沉积动力学模型,以及数值模拟模型四种方法在建立大河三角洲河口海岸演化机理模型研究中的各自特点和不足,提出了建立宏观尺度机理模型的初步设想,并对运用Lagrange 余流建立海岸演化机理模型所涉及的余流场的尺度转换、总余流场的建立和表达、用长期余流场构建泥沙起动、输运和沉积条件模式以及一线模型与三维动力模式耦合等关键性问题,提出了初步解决方案。

关　键　词:河口海岸;水沙通量;长期演化;机理模型;研究进展中图分类号:P737.12+1 文章编号:1000-0585(2003)01-0021-091　引言大河三角洲沿岸及其邻近的浅海陆架区以其巨大的河流物质供应和复杂的水动力条件,成为全球变化研究的典型区域。

因此,在一些全球性大型国际研究计划如IG BP 中的全球海洋通量联合研究、海岸带陆海相互作用研究,以及全球海洋生态系统研究与监测等,都把大河三角洲区域海陆相互作用研究作为全球变化研究的重要领域加以重视。

1991年成立的海岸带陆海相互作用(LOICZ )核心计划委员会积极有效地推动了新技术方法在海陆相互作用研究中的应用。

例如建立港湾环流—海岸海洋耦合模式,研制海岸风暴潮漫滩模式,建立与岸线稳定性有关的信息系统,对飓风灾害对海岸系统的影响进行模拟研究等。

长江河口南支太仓段水动力及水质三维数值模拟研究的开题报告一、研究背景随着经济的发展和城市化进程的不断加速，沿海地区的水环境越来越受到关注，长江河口南支太仓段作为长三角地区著名的工业港口地区之一，在近年来也受到了广泛关注。

然而，由于地理位置和交通条件等原因，这一地区的水动力和水质状况的监测和管理存在一定的困难。

因此，该研究旨在通过三维数值模拟的方法，对长江河口南支太仓段水动力和水质状况进行研究，提供科学的监测和管理手段。

二、研究目的1. 建立长江河口南支太仓段水动力和水质数学模型，研究其水动力和水质状况。

2. 分析水动力和水质状况对港口周边环境的影响。

3. 探讨长江河口南支太仓段水动力和水质监测与管理的科学手段。

三、研究内容1. 收集长江河口南支太仓段有关监测数据和地理信息资料。

2. 建立水动力和水质三维数学模型，模拟长江河口南支太仓段水动力和水质状况。

3. 对模拟结果进行分析，探讨水动力和水质状况对周边环境的影响。

4. 研究长江河口南支太仓段水动力和水质监测及管理的可行性，探讨科学的监测和管理手段。

四、研究方法1. 收集长江河口南支太仓段有关监测数据和地理信息资料。

2. 利用三维数值模拟方法，建立长江河口南支太仓段水动力和水质数学模型，分析并预测水流速和水质状况。

3. 利用基于GIS的可视化技术，对模拟结果进行展示。

4. 结合实测数据和模型结果，探讨长江河口南支太仓段水动力和水质监测以及管理的可行性和科学性。

五、研究意义1. 为长江河口南支太仓段水动力和水质监测及管理提供科学依据，为沿海地区的环境保护提供技术支持。

2. 推动水动力和水质模型研究的发展，为长江流域的水资源管理提供参考与借鉴。

3. 拓展三维数值模拟的应用领域，提高模型准确度和实用性。

强潮河口水沙动力过程研究进展
季荣耀;陆永军
【期刊名称】《水利水运工程学报》
【年(卷),期】2008(000)003
【摘要】强潮河口在我国及世界都有广泛分布,其以强动力、高混浊和滩槽冲淤复杂多变的特性明显有别于一般潮汐河口.近几十年来,国内外许多学者在强潮河口混合过程、细颗粒泥沙运动、滩槽沉积地貌过程、河口综合治理等方面取得了一定进展.在系统总结近年主要相关研究成果的基础上,着重讨论了强潮河口的混合类型与特征、最大浑浊带的形成发育与主因、潮滩地貌的动力影响因素与演变过程、河口综合治理的特点与人类活动引起的水沙变异等问题,并指出多学科交叉、数学物理模拟与预报、水沙动力机理与过程的量化等方面是未来研究重点与方向.
【总页数】11页(P64-74)
【作者】季荣耀;陆永军
【作者单位】南京水利科学研究院,水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏,南京,210029;南京水利科学研究院,水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏,南京,210029
【正文语种】中文
【中图分类】TV617.5
【相关文献】
1.江苏沿海四港感潮河段非汛期水沙运动特点初探 [J], 马小雪;杨军;曾春芬;王腊春
2.感潮河段水沙数学模型研究与应用 [J], 董炳江;袁晶
3.强潮河口区近底部沉积动力过程的高分辨率观测与分析 [J], 李东义;陈坚;汪亚平;王爱军;杨旸
4.强潮河段船闸下游排污口污染物扩散规律研究 [J], 汪彦;余杰;吴腾
5.岛屿海岸工程作用下的水沙动力过程研究 [J], 季荣耀;陆永军;左利钦
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