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江苏近海风暴潮增水数值模拟研究

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1 引 言

1.1 风暴潮的基本概念

1.2 沿海地区风暴潮灾害现状

1.3 风暴潮研究现状

1.3.1风暴潮模式背景

1.3.2 风暴潮与天文潮非线性作用研究

1.4 本文主要的研究意义和工作内容

2.1 江苏海域自然环境

2.2 江苏海域水文动力特性

2.2.1 潮汐

2.2.2 潮流

2.2.3 泥沙含量

2.3江苏海域风暴潮概况

3.1 FVCOM模式介绍

3.2 FVCOM模式的控制方程

3.3 数据资料介绍

3.3.1 风场和气压场资料

3.3.2 水深资料

3.4 风暴潮模型建立

3.4.1 FVCOM模式参数设置

3.4.2 天文潮校验

3.4.3 风暴潮增水的检验

4 试验结果与分析

4.1天文潮对风暴潮的非线性作用

4.2 地形因素对风暴潮增水作用

4.2.1浅滩地区地形因素对风暴潮增水影响

4.2.2浅滩地区新岸线下风暴潮模拟

4.3 在海平面上升和海岸工程的基础上风暴潮数值模拟

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

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摘要

在太平洋西南洋面上,每年都会有大量的台风生成,然后向东北方向移动,影响中国东南沿海地区。特别是东海海域受到的台风影响的频率非常高,而江苏位于中国东部沿海地区,位于中国的中纬地区,与黄海和东海相对。强度较大的台风会在江苏沿海地区产生高水位,从而引发该地区的风暴潮灾害。最近20年的统计资料表明,由于台风引发的大浪、高潮位和海上的雾气等自然海洋灾害因素,中国每年的经济损失数十亿元,人员丧亡超过数百人。在中国面临着的所有海洋灾害的经济耗损中,风暴潮灾害在东南沿海形成的损失比较多。超过数百人的伤亡则的最重要的原因是海面上强风和巨浪引发。根据当前整体的情况,海洋灾害在全球造成的损失趋上升态势。研究表明:风暴潮是江苏地区的所有海洋自然灾害中造成的经济损失最大。因此在台风入侵江苏近海海域时,需要对台风风暴潮提前进行防备,来降低风暴潮所造成的人员伤亡和经济损失。而研究江苏近海海域里的天文潮和平均海平面的起伏对风暴潮增水复杂的非线性作用,对提升江苏近海海域风暴潮增水精确度有比较重要的作用,可以为预防风暴潮灾害提供科学依据。 探究江苏近海海域里的天文潮和平均海平面变化对风暴潮增水复杂的非线性作用,对提高江苏近海海域风暴潮增水预报准确度具有比较重大的意义。本文选用FVCOM有限体积海岸海洋模式和J氏理想圆形台风模型,对天文潮和平均海平面变化对风暴潮增水非线性作用进行模式计算研究。在初始时刻海面无起伏和开边界存在潮强迫的条件下,分别可以计算得到纯风暴潮增水和风暴潮增水发展过程,分析并讨论天文潮对风暴潮增水非线性作用所引发的增水过程的特点。同时对江苏近海海域的天文潮以及1109号台风“梅花”和1210号台风“达维”过程引起的风暴潮进行计算,得到连云港站和吕泗站的风暴潮增水过程,分析该地区天文潮对风暴潮增水的耦合效应特征。最后结果均表示,台风影响江苏近海地区并引发具有一定周期的增水过程,它是因为天文潮对风暴潮增水的非线性作用而产生的。当天文潮到达潮位波峰时,天文潮的非线性作用会对风暴潮增水的上升有阻碍作用。当天文潮跌倒潮位波谷时,天文潮的非线性作用会有利于风暴潮增水的上升。 对于风暴潮增水来说,除气象上的影响和天文潮对风暴潮增水非线性作用外,该海区的地理因素也是影响增水的重要影响因子。江苏沿海地区发展规划中的有2010年到2020年的滩涂围垦开发规划,由于大规模的开发会导致海洋动力环境改变,影响海洋的运动过程。基于此次规划的滩涂围垦地区和江苏沿海地区的复杂的地形环境对江苏浅滩地区进行相关的敏感性实验,结果表明江苏海岸线的变化后的风暴潮增水过程与改变前的风暴潮增水过程基本一致,地形变化后的风暴潮增水过程与地形前的风暴潮增水过程变化在10%以内。在全球气候升温的背景下和江苏沿海地区发展规划中的有2010年到2020年的滩涂围垦开发工程的基础上,对江苏近海地区进行相关的风暴潮数值模拟。结果表明随着海平面的升高,江苏近海风暴潮增水极值会减小,减小幅度在10cm~20cm。

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