瓯江口风暴潮漫滩数值预报研究

论文摘要

风暴潮是导致全球生命财产损失最严重的自然灾害之一,我国就位于风暴潮频发的西北太平洋地段。风暴潮灾害居我国海洋灾害之首,准确模拟风暴潮及漫滩对各沿海城市具有重要意义。浙江为台风风暴潮灾害的重灾区之一,本文选取南部的温州地区进行研究。本文建立温州地区高分辨率非结构三角网格（水平分辨率约为70m-150m）,选用二维A （PARALLEL） ADVANCED CIRCULATION MODEL（简称ADCIRC（v47.31））,模拟温州地区9417号台风下的风暴潮及漫滩,分别从径流、海浪、陆面地物状况及海平面抬升等方面进行了讨论。在台风和潮汐非线性耦合的风暴潮模拟基础上,本文增加了径流的影响,并将海浪模型SWAN耦合到ADCIRC中进行实验模拟。结果表明,径流的添加改善了河道中验潮站风暴潮的模拟,成功再现了9417台风登陆后的二、三次增水峰值;海浪引起的增水不明显,仅为0.2m左右。漫滩模拟中,本文主要从陆面地物状况及海平面抬升两个方面进行研究,并对径流及海浪的影响进行了探讨。一方面,考虑了底摩擦的空间分布后,模拟的漫滩面积明显减少,尤其是瓯江南岸,使模拟的淹没区域更贴近实测值,同时,考虑了地物对风场的阻碍作用,这使风速衰减明显,但对漫滩模拟的影响不大,仅在一定程度上改善了模拟结果;另一方面,针对不同高度的海面抬升进行了数值实验:海面抬升0.25m,模拟的淹没区域增加了近一倍,海平面抬升0.5m,模拟的淹没区域约为原海平面下的2.96倍,可见海平面抬升对漫滩数值模拟的影响十分显著。径流和海浪在一定程度上增加了模拟的漫滩区域,但作用并不十分显著。总之,径流对河道中验潮站风暴潮的模拟改善明显,在数值模拟中应予以考虑;底摩擦的分布显著影响着漫滩,在漫滩数值模拟中不可忽视。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及选题依据
• 1.2 温州概况
• 1.2.1 地形概况
• 1.2.2 热带气旋及潮汐概况
• 1.2.3 社会经济概况
• 1.3 我国风暴潮漫滩数值模拟研究进展
• 1.3.1 风暴潮数值模拟的研究进展
• 1.3.2 漫滩数值模拟的研究进展
• 1.3.3 数值模型简介
• 1.4 本文工作及特点
• 第二章 ADCIRC 模型介绍
• 2.1 控制方程
• 2.2 底摩擦
• 2.3 风场模型
• 2.4 干湿网格处理
• 2.5 漫堤溢流计算
• 第三章 计算区域的选取及网格生成
• 3.1 网格范围的研究
• 3.2 网格分辨率的研究
• 3.3 选取区域、建立网格
• 3.3.1 区域的选取及网格建立
• 3.3.2 插值水深
• 3.4 本章小结
• 第四章 风暴潮、漫滩实验模拟
• 4.1 台风的选取
• 4.2 控制实验
• 4.2.1 潮汐模拟
• 4.2.2 风暴潮模拟
• 4.2.3 漫滩模拟
• 4.3 实验设计及模拟分析
• 4.3.1 实验一:径流对温州地区风暴潮漫滩模拟的影响研究
• 4.3.2 实验二:地物状况对漫滩数值模拟的影响研究
• 4.3.3 实验三:海平面抬升的影响研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 ADCIRC 耦合模型简介及个例模拟
• 5.1 耦合模型的发展
• 5、2 耦合模型介绍
• 5.2.1 SWAN 模型
• 5.2.2 ADCIRC 模型
• 5.2.3 耦合过程
• 5、3 实验四:海浪对风暴潮及漫滩模拟的影响研究
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 总结
• 6.2 存在的问题及接下来的工作
• 参考文献
• 致谢