近年來,由于全球氣候變化等影響,海洋災(zāi)害(海嘯、臺風浪、風暴潮等)頻發(fā)。臺風引發(fā)的巨浪和風暴增水會對海上工程設(shè)施和沿海城市安全造成重大威脅,研究臺風浪和風暴潮對海岸防災(zāi)減災(zāi)具有極其重要的意義,而準確的臺風移動路徑和強度是保證精確研究臺風引發(fā)的海洋水環(huán)境變化的重要前提,盡可能準確地復演臺風發(fā)生時各參數(shù)的時空變化,才能精確地研究臺風浪和風暴潮的時空分布特性和演化規(guī)律,從而為海洋防災(zāi)減災(zāi)提供更科學的建議。已有研究表明近岸植被能有效消減臺風浪和風暴潮的影響,因此研究近岸植被對周圍水環(huán)境的影響就顯得極為重要,特別是在極端天氣背景下,這對預(yù)防海洋災(zāi)害、促進海洋經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。本文基于SWAN模式和加入動邊界和植被模塊的ECOMSED模式研究了中國海域發(fā)生的臺風浪和遼河口植被水域水流環(huán)境中風浪的傳播運動,主要工作內(nèi)容及成果如下:(1)以啟德臺風為例,運用SWAN模型,分析比較了ERA和CCMP兩種再分析風場的精度。研究表明CCMP風場在測點處的質(zhì)量優(yōu)于ERA風場,兩風場在風速較大時均偏小。為彌補該缺點,本文提出了針對單個臺風的再分析風場的訂正公式,通過實測數(shù)據(jù)驗證表明本方法訂正之后的風場精度大大提高,模擬的臺風浪更接近實測值。(2)分別以2015年和2016年兩次三臺風為例,運用SWAN模型,模擬研究了ERA、CCMP、CFSv2三種再分析風場的精度。研究表明CCMP風場質(zhì)量整體上更優(yōu),CFSv2質(zhì)量居中,ERA風場和CCMP風場近臺風中心的風速偏小明顯。為修正再分析風場近臺風中心風速和路徑誤差,本文提出了針對三臺風的混合風場訂正公式,同時結(jié)合浮標和衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù),驗證了該混合風場的適用性,提高了模擬三臺風共存時臺風浪的模擬精度。(3)以遼河口植被濕地為研究區(qū)域,在潮流模型驗證的基礎(chǔ)上,將SWAN模式和ECOMSED模式耦合建立了遼河口濕地水域風、浪、流、植被耦合的數(shù)值模型,研究了1997年一次熱帶氣旋影響下遼河口濕地植被水域水流影響下波浪傳播運動。結(jié)果表明,由于植被阻力的影響,水流在植被水域運動時流速會降低,最大值降低將近50%,植被的存在會推遲漫灘時間,但是水流可能在植被區(qū)發(fā)生暫時壅水,延遲露灘時間;由于植被耗散作用,在植被區(qū)傳播的波高衰減較其他水域明顯;入射波高越大,植被水域波高衰減愈明顯。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：P732.3;P731.22
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究的背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 臺風風場研究進展
        1.2.2 風浪數(shù)值模式研究進展
        1.2.3 植被水域中波浪水流運動的研究進展
    1.3 本文的研究內(nèi)容
2 模型介紹
    2.1 基于SWAN模式的植被水域風浪流模型
        2.1.1 SWAN模式控制方程
        2.1.2 SWAN模式數(shù)值方法
        2.1.3 SWAN模式源匯項處理
        2.1.4 SWAN-VEG植被模塊
    2.2 基于ECOMSED模式的植被水域風浪流模型
        2.2.1 ECOMSED潮流模型
        2.2.2 ECOMSED波流模型
        2.2.3 ECOMSED的植被模塊
        2.2.4 加入動邊界
    2.3 本章小結(jié)
3 基于風場訂正的臺風浪數(shù)值模擬
    3.1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)資料
    3.2 啟德臺風期間臺風浪模擬
        3.2.1 風速驗證及訂正
        3.2.2 風場訂正前后臺風浪數(shù)值模擬
    3.3 本章小結(jié)
4 三臺風期間中國近海臺風浪數(shù)值模擬
    4.1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)資料
    4.2 2015年三臺風期間臺風浪模擬
    4.3 2016年三臺風期間臺風浪模擬
    4.4 本章小結(jié)
5 遼河口濕地水流環(huán)境中風浪運動的數(shù)值模擬
    5.1 遼河口濕地介紹及數(shù)據(jù)資料
    5.2 遼河口潮流驗證
    5.3 ECOMSED動邊界和植被模塊驗證
    5.4 遼河口風浪及SWAN植被模塊驗證
        5.4.1 風場與波高驗證
        5.4.2 SWAN-VEG植被模塊驗證
    5.5 1997年熱帶氣旋溫妮對遼河口濕地水動力影響的數(shù)值模擬
        5.5.1 流場分析
        5.5.2 波浪場分析
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝

【相似文獻】

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本文編號：2838731