【摘要】：風暴潮的研究是現(xiàn)代海洋技術發(fā)展中備受關注的一個課題,因為它威脅著沿岸城市的經(jīng)濟與人們的生命安全。我國海岸線綿長,每年夏秋季節(jié)遭熱帶氣旋襲擊,春冬受寒潮大風影響,致使沿岸一些城市成為受風暴潮致災的頻發(fā)區(qū)。研究風暴潮的產(chǎn)生、發(fā)展和對海岸線侵襲過程的物理機制具有重要的理論意義,特別是精確預報風暴潮具有迫切的現(xiàn)實意義。 本文通過分析風暴潮與波浪產(chǎn)生及耦合的機理,建立了風暴潮與波浪耦合數(shù)值預報模型。該模型從推導二維溫帶風暴潮控制方程出發(fā),采用有限差分的ADI(Alternating Direction Implicit Method)格式對風暴潮方程進行離散和求解,建立了風暴潮數(shù)值計算模型,通過對風暴潮過程計算,實現(xiàn)對風暴潮潮位的實時預報。然后確定了采用動量譜方程描述的波浪模型SWAN計算模擬區(qū)域的波浪要素。利用潮流項與波浪輻射應力項將上述兩個模型進行耦合,對模擬區(qū)域的風暴潮過程進行更為精確的計算。 為提高風暴潮數(shù)值預報模型的控制邊界精度,在計算區(qū)域陸邊界處采用局部深槽、縮小水域的方法,同時提出調和分析、嵌套模型和風場作用三位一體的風暴潮數(shù)學模型水邊界確定方法。將上述風暴數(shù)值預報模型、波浪模式SWAN和兩者的耦合模型分別應用于渤海灣海域,通過對發(fā)生在該區(qū)域的兩次風暴潮過程的模擬計算,得到了波浪輻射應力作用前后風暴潮潮流、潮位過程和潮流影響前后有效波高、輻射應力分布狀況。結果表明海域潮流受到波浪輻射應力的影響整體流速加快,而區(qū)域潮位則是不同程度受到影響。在模型的邊界區(qū)域是波浪輻射應力的強作用區(qū)域,使得該區(qū)域的潮流受到明顯擾動。同時波浪場在受到風暴潮潮流的作用時,SWAN模擬的有效波高變化較為明顯,而波浪輻射應力在潮流作用前后未表現(xiàn)出較大的變化。通過上述結果分析,發(fā)現(xiàn)耦合模型的研究對于提高風暴潮潮位預報精度具有重要的意義。
【圖文】：

圖 2-1 坐標系示意圖深方向的動水壓強分布是符合靜水壓強分布規(guī)律的沿水深積分后平均可以得到沿水深平均的二維流動分過程中，采用以下定義和公式：H =h+ξ深；h、ξ 分別為某一基準面下的水底高程和自由平均流速u和時均流速u之間的關系為：∫ =ξhvdzHv1茲公式dz)f(x,y,h,xf(x,y,z,t)dzf(x,y,,t)x h + =∫ ξξξ底部運動學條件xξyξvyξuxξtξ== + + h(h)(h)h) ()

第四章 SWAN 模型在渤海灣的應用0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20時間 /h-0.100.10.2射輻力（應/Nm2）圖 4-5 不規(guī)則波垂直岸線波浪輻射應力分布-6、4-7 分別表示由波浪輻射應力引起的增減水變化情況。對于，同時都是在距離岸邊較遠的地方發(fā)生波浪減水現(xiàn)象，而后逐岸較近的地方轉為波浪增水現(xiàn)象，，到達岸邊時達到最大增水。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：P731.23

【引證文獻】

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1 付元沖;長江口沿海地區(qū)溫帶風暴潮預報模式的建立及應用[D];華東師范大學;2016年

本文編號：2696811