風(fēng)暴潮災(zāi)害是嚴(yán)重威脅沿岸人民生命財(cái)產(chǎn)的自然災(zāi)害。研究風(fēng)暴潮及其致災(zāi)因素的動(dòng)力學(xué)特征是沿岸防災(zāi)減災(zāi)工作的必然要求。由于風(fēng)暴潮過程影響因素的復(fù)雜性,相關(guān)研究還遠(yuǎn)不能滿足實(shí)踐的需要。為此,需要綜合考慮風(fēng)暴潮、天文潮和波浪之間的相互作用,構(gòu)建合適的耦合數(shù)學(xué)模型,采用數(shù)值計(jì)算的方法研究各種物理因子的動(dòng)力學(xué)特征,并對(duì)其與風(fēng)暴潮之間的相互作用規(guī)律和機(jī)理進(jìn)行分析。 本文針對(duì)風(fēng)暴潮過程物理因素眾多,相互作用關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn),首先研究了臺(tái)風(fēng)特征、天文潮、以及波浪與風(fēng)暴潮之間的特征關(guān)系和影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,本文基于模塊化思想,建立了在臺(tái)風(fēng)作用下,綜合考慮風(fēng)暴潮、天文潮和波浪三者相互作用的耦合數(shù)值模型。將模型應(yīng)用到杭州灣地區(qū),分別模擬了典型的實(shí)際臺(tái)風(fēng)過程以及設(shè)計(jì)最不利臺(tái)風(fēng)過程下的臺(tái)風(fēng)浪和風(fēng)暴潮變化過程。 臺(tái)風(fēng)作用是影響風(fēng)暴潮的主要因素。論文以均勻斜坡地形模擬大陸架,模擬臺(tái)風(fēng)垂直岸線登陸,得到了不同臺(tái)風(fēng)特征參數(shù)對(duì)風(fēng)暴增水的影響規(guī)律;并分析對(duì)比了風(fēng)應(yīng)力與低氣壓作用在臺(tái)風(fēng)增水中所占的比重。天文潮與風(fēng)暴增水之間的非線性作用也是風(fēng)暴潮模擬中不容忽視的因素,論文分別在理想地形和實(shí)際地形中計(jì)算了典型臺(tái)風(fēng)過程下相應(yīng)的風(fēng)暴潮位,分析得到了非線性作用下的風(fēng)暴增水分布規(guī)律,并進(jìn)一步研究了臺(tái)風(fēng)在不同天文潮相位登陸時(shí)的風(fēng)暴增水特征。臺(tái)風(fēng)浪既是臺(tái)風(fēng)過程中致災(zāi)的重要方面,同時(shí)也與風(fēng)暴潮之間存在復(fù)雜的相互作用。論文計(jì)算了典型的實(shí)際臺(tái)風(fēng)過程中杭州灣內(nèi)臺(tái)風(fēng)浪的演變情況,分析了波浪與風(fēng)暴潮的相互影響作用特征及其分布規(guī)律。 論文將耦合模型應(yīng)用到杭州灣地區(qū),計(jì)算了典型臺(tái)風(fēng)過程下的風(fēng)暴潮過程。對(duì)比分析表明,耦合模型能夠很好地模擬臺(tái)風(fēng)過程中的風(fēng)暴潮和臺(tái)風(fēng)浪。在上述研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合歷年臺(tái)風(fēng)資料設(shè)計(jì)了對(duì)杭州灣最不利的臺(tái)風(fēng)過程,模擬該情況下杭州灣內(nèi)的風(fēng)暴潮過程,指出了杭州灣內(nèi)可能的最危險(xiǎn)區(qū)域,對(duì)實(shí)際的防災(zāi)工作具有重要的參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：P731.23
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 杭州灣地理環(huán)境特征
    1.3 臺(tái)風(fēng)模型研究進(jìn)展
    1.4 風(fēng)暴潮模型研究進(jìn)展
    1.5 波浪模型研究進(jìn)展
    1.6 風(fēng)暴潮綜合水動(dòng)力學(xué)模型研究進(jìn)展
    1.7 本文研究?jī)?nèi)容
第2章 臺(tái)風(fēng)特征參數(shù)對(duì)風(fēng)暴增水的影響分析
    2.1 引言
    2.2 臺(tái)風(fēng)模型
        2.2.1 基本方程
        2.2.2 臺(tái)風(fēng)計(jì)算
    2.3 風(fēng)暴潮模型.
        2.3.1 風(fēng)暴潮模型基本方程
        2.3.2 ADCIRC 模型的數(shù)值方法
    2.4 模型驗(yàn)證
        2.4.1 臺(tái)風(fēng)模型驗(yàn)證
        2.4.2 ADCIRC 模型驗(yàn)證及分析
    2.5 不同臺(tái)風(fēng)參數(shù)下的水面響應(yīng)特征
        2.5.1 氣壓作用和風(fēng)應(yīng)力作用
        2.5.2 臺(tái)風(fēng)特征參數(shù)影響
    2.6 本章小結(jié)
第3章 天文潮與風(fēng)暴增水的耦合效應(yīng)
    3.1 引言
    3.2 東中國(guó)海-杭州灣地區(qū)潮波嵌套模型
        3.2.1 模型建立
        3.2.2 天文潮驗(yàn)證及分析
    3.3 天文潮與風(fēng)暴增水的非線性作用
        3.3.1 理想地形天文潮與風(fēng)暴增水的非線性作用
        3.3.2 杭州灣內(nèi)天文潮與風(fēng)暴增水的非線性作用
    3.4 小結(jié)
第4章 臺(tái)風(fēng)浪及其對(duì)風(fēng)暴潮的影響
    4.1 引言
    4.2 第三代淺水波浪模型SWAN
        4.2.1 控制方程
        4.2.2 物理過程
        4.2.3 增水計(jì)算
        4.2.4 數(shù)值求解方法
    4.3 模型驗(yàn)證及分析
        4.3.1 驗(yàn)證方案
        4.3.2 驗(yàn)證結(jié)果分析
    4.4 理想地形臺(tái)風(fēng)浪模擬
        4.4.1 計(jì)算條件
        4.4.2 波流作用的影響分析
    4.5 杭州灣臺(tái)風(fēng)浪模擬
        4.5.1 計(jì)算條件
        4.5.2 杭州灣內(nèi)臺(tái)風(fēng)浪特征
    4.6 波浪對(duì)風(fēng)暴增水的影響
    4.7 小結(jié)
第5章 風(fēng)暴潮、天文潮、波浪耦合模型研究應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 耦合模型的建立
        5.2.1 耦合模型基本框架
        5.2.2 耦合模型的具體流程
    5.3 典型臺(tái)風(fēng)過程下杭州灣內(nèi)風(fēng)暴潮模擬及其特征
        5.3.1 杭州灣地區(qū)典型臺(tái)風(fēng)過程的選取
        5.3.2 臺(tái)風(fēng)浪模擬及波高特征分析
        5.3.3 風(fēng)暴潮的模擬及特征分析
    5.4 設(shè)計(jì)最不利臺(tái)風(fēng)對(duì)杭州灣的影響
        5.4.1 最不利臺(tái)風(fēng)的設(shè)計(jì)
        5.4.2 設(shè)計(jì)最不利臺(tái)風(fēng)對(duì)杭州灣的影響分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論.
    6.1 研究結(jié)論
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn).
    6.3 有待進(jìn)一步研究的問題
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 馮興如;重點(diǎn)區(qū)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)與災(zāi)害評(píng)估研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2012年

本文編號(hào)：2868004