钱塘江河口弯道潮流场的数值模拟

钱塘江河口潮流错综复杂．依靠零星的实测潮流资料无法全面描述其流场特征．本文采用Dcldt3D模型对钱塘江河口闻家堰至仓前河段的潮流场进行二维数值模拟．着重研究了河口弯道的流场特性．结果表明．河口弯道流场具有跟无潮河流弯道显著不同的特性．如弯道流速向下游递增；涨、落急主流线分歧；涨、落潮流对丁坝工程的响应不同．以及下游弯道水面横比降大于上游弯道．     

海湾工程对杭州湾北岸深槽潮流的影响

为探讨解决杭州湾北部深槽水深问题的途径,建立了杭州湾海域二维潮流数学模型,模拟结果表明:海湾工程对北岸深槽的潮流存在一定影响,其中,南岸的浅滩围垦使北岸深槽乍浦段的潮流流速增大约6.94%,而金山及其他观测点的流速普遍减小;杭州湾大桥建成后,北岸深槽靠近大桥段流速减小了1.8%;潜顺坝工程的实施增强了附近深槽的潮流动力,深槽附近段进潮量最大增加14.55%,流速最大增幅达21.94%;距离潜顺坝工程较远的深槽流速最大减幅为3.09%.分析认为潜顺坝工程的实施在一定程度上增强了北岸深槽的潮流,改善了制约港口航运发展的深槽水深问题,可为杭州湾北岸港口建设和航运开发提供一定的理论依据.此外,还对外海潮流等因素对深槽的潮汐动力影响做了初步研究.     

气候变化对浙江沿海风暴潮的影响

基于浙江沿海多个气象观测站和潮位观测站近50年的气温、潮位及风暴潮的资料,研究了气候变化背景下浙江沿海台风暴潮变化特征.分析表明,随着沿海地区年平均气温的上升,浙江沿海相对海平面、登陆台风、超警戒风暴潮、较大风暴增水、年极值高潮位等都呈现出上升或增多趋势;在此背景下,浙江沿海风暴潮灾害风险也随之增大,特别是2000年以来,登陆浙江沿海的台风个数和最大增水超过300cm的风暴潮次数都显著增多.对气候变化背景下浙江沿海风暴潮灾害的影响分析,将为今后风暴潮预警及防灾、减灾的应对提供重要的启示和参考.     

杭州城西河网清淤优化调度

引水进入城市河网可快速提升河道水质,但也会导致泥沙淤积等问题;城市河网不仅河道众多,还有水闸等水工建筑物,使得水沙输移问题变得更为复杂.为了使泥沙尽量少淤积于不易清淤的河道,需优化河网水闸的调度.首先建立了考虑水闸的河网一维泥沙输移数学模型,利用实测水沙数据验证其精度.通过模型计算不同引水流量工况下杭州城西河网泥沙的淤积量及淤积分布,得到泥沙淤积率最低以及最利于清淤时的河网水闸优化调度方案,可为城市河网泥沙减淤及清淤提供理论依据和参考.     

推移质运动的动力学模型

近底水充中推移质的输称属于固液二相流问题,本文针对固相推移质具有的随机和力学双重特性,通过类似分子运动论中Boltzmann方程的推导方法,建立起推移质运动的控制微分方程,其中碰撞项主要考虑推移层颗粒与床面层颗粒的碰撞效应,据此获得推移质输移问题的固液二相流模型－－动力学模型,将推移质通量与所受外力联系起来,便于揭示推移质运动的力学本质,开辟推移质理论研究的新途径。     

飞秒激光光斑灰度与几何特征的相关性分析

飞秒激光烧蚀单晶硅的加工过程中，CCD相机采集的光斑图像中有效灰度区域与背景难以区分。为了解决这一问题，提出一种主成分分析与限制对比度自适应直方图均衡化相结合的方法，对光斑图像进行增强处理，再提出去趋势互相关分析法对光斑序列图像的灰度特征与几何特征进行长程相关性分析。结果表明，光斑序列图像的灰度特征与光斑纹理对比度、光斑面积具有较强的长程相关性，与纹理同质性表现出较强的反相关关系，可根据这3项与灰度特征较强的相关关系对后续微槽加工过程中的灰度特征进行预测。     

新岸线下近期台风暴潮模拟

围垦工程显著改变了海岸线.基于大小网格嵌套数值模型,对新岸线地形下浙江海域的天文潮进行数值模拟,经实测资料验证,符合良好;进而对近期严重影响浙江的0908号及1211号台风风暴潮进行计算,结果表明,嵌套模型的模拟精度较非嵌套模型有显著提高,台风期间最高潮位的模拟精度可改善24~63cm.基于嵌套模型对比分析了岸线变化前后沿岸的风暴潮位,发现围垦工程后,瓯江、鳌江和飞云江沿岸的高潮位增加了6~20cm;低潮位相对降低了4~15cm,潮位曲线被拉伸,潮差增大.此外,新岸线下0908号台风期间浙江南部海域高潮时段的增水可达1.2~1.5m,大增水持续作用2~3h;1211号台风期间,登陆点右侧最大增水为1.8~2.2m,大增水持续作用约4h.开展新岸线下的台风暴潮研究,对海洋防灾减灾和沿海排涝有重要的意义.     

港池波浪绕射的数值计算

将缓坡方程引入到SWAN波浪谱模型,修改了波浪谱方程中传播速度的表达式,从而改进其在计算波浪绕射作用的不足.选用美国Delaware大学波浪水池实验资料对改进后的SWAN模型进行检验,计算结果与实测值吻合较好,表明SWAN模型能有效模拟近岸复杂地形下的波浪传播.将模型应用于琵琶门电厂港池内波浪的传播计算,分析防波堤4种不同的布置方式下港池内波浪有效波高分布图.研究发现,防波堤走向布置对改善港池内的泊稳条件有显著作用,而防波堤口门大小的作用相对较小,为有效掩护整个港池,防波堤布置方式应尽量垂直于波浪传播方向.本文成果对类似海岸工程有借鉴意义.     

钱塘江河口盐度的神经网络模拟

盐水入侵会对潮汐河口饮用水源地产生影响,河口盐度的合理预测对饮用水源地取水安全和水库泄水抑咸调度有重要意义.以上游流量和下游潮差为控制条件,建立模拟钱塘江河口盐度变化情况的神经网络模型.首先对输入数据作归一化处理,利用上半年观测数据对模型进行反复训练,进而后报下半年盐度.模型输出数据反归一化所得到的结果与实测盐度数据比较,两者较为一致.表明基于河口盐度与上游流量和下游潮差间映射关系所建立的神经网络模型可有效地模拟潮汐河口的盐度变化.利用神经网络方法模拟了上游流量变化条件下钱塘江河口某测站的氯化物浓度.结果显示,当利用上游水库泄水来抑制河口咸水入侵时,采用降序流量过程可更有效地减小盐水入侵对饮用水源地的影响.     

基于非均匀网格二维突扩流Lattice-Boltzmann方法模拟

将非均匀网格插值方法引入基于Lattice-Bohzmann(LB)方程的d2q9模型,据以模拟二维突扩流,并与LES紊流模型模拟得到的结果进行了比较.结果表明,LB方法与LES模型计算的结果相似,但LB方法计算简单,花费时间也少.因而对于二维突扩流这种复杂流动,用LB方法来模拟较为合适.同时预示了LB方法在河道水流泥沙数值模拟中应用的广阔前景.