通过POM模式对胶州湾纳潮量的数值模拟研究
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摘要
胶州湾是青岛的母亲湾,整个青岛的社会生活、经济发展都与胶州湾有着密不可分的关系。随着经济的发展,对胶州湾的开发变得越来越频繁。纳潮量是评价海湾环境的重要指标,它决定着海湾和外海的水交换强度,对海湾的自净、冲於等都具有重要意义。
通过对ADCP湾口走航测流数据的处理,得到胶州湾(薛家岛-团岛断面)和内湾(黄岛-团岛断面)的纳潮量,我们发现在落潮期间,通过走航断面的流量值会有一个抖动。这个抖动是观测计算的误差,还是确实存在的现象,本文通过POM模式进行数值实验,给出了合理的解释。
经过对不同分潮数的反复模拟,比较了湾口断面流和水位的观测值、5个分潮和24个分潮的模拟值,发现24个分潮能更准确地模拟出实际的潮汐和潮流情况。给出了连续30天的通过两个断面的流量图,计算了胶州湾纳潮量的模拟值,并对观测值和模拟值进行了对比。
通过以上工作,对通过胶州湾口断面的流量和胶州湾的纳潮量有了进一步的认识。并且认识到对于小范围海域,5个分潮仅能大体模拟出潮汐潮流情况,要获得更详细的潮汐潮流情况,还需要更多的分潮。
Jiaozhou Bay is the mother bay of Qingdao. It exerts a strong influence on social life and economic development. With the development of economy, Jiaozhou Bay is exploited more and more frequently. Storage capacity of tidal water is an important standard for the evaluation of bay environment and confines the exchange quantity of sea water between bay and out sea. Moreover, it has great significance for purifying bay by itself and rinsing sullage.
By disposing the data of ADCP sailing observation in the bay mouth, we get the storage capacity of tidal water of Jiaozhou Bay (Xuajiadao-tuandao transect) and inside bay (Huangdao-tuandao transect). We find that there is a wobble of water flux through the sailing transect in ebb tide. Is the wobble an error of observation and calculation or a real phenomenon? We give a reasonable explanation by numerical experiments with POM model.
By repeating model of different number of tides, we compare the observation results, 5 tides model results and 24 tides model results of currents in transects of bay mouth and water depth, and we find that it can model the factual currents and tides better by 24 tides model. We provide the water flux figures of the two transects of continual 30 days, calculate the model value of storage capacity of tidal water of Jiaozhou Bay and compare the observation and model value.
With the above work, we get further understanding about water flux through transects of bay mouth and storage capacity of tidal water of Jiaozhou Bay, and realize that for small region of sea it can only model the mainly tides and currents by 5 tides in small region of sea, it needs more tides for more particular tides and currents.
通过对ADCP湾口走航测流数据的处理,得到胶州湾(薛家岛-团岛断面)和内湾(黄岛-团岛断面)的纳潮量,我们发现在落潮期间,通过走航断面的流量值会有一个抖动。这个抖动是观测计算的误差,还是确实存在的现象,本文通过POM模式进行数值实验,给出了合理的解释。
经过对不同分潮数的反复模拟,比较了湾口断面流和水位的观测值、5个分潮和24个分潮的模拟值,发现24个分潮能更准确地模拟出实际的潮汐和潮流情况。给出了连续30天的通过两个断面的流量图,计算了胶州湾纳潮量的模拟值,并对观测值和模拟值进行了对比。
通过以上工作,对通过胶州湾口断面的流量和胶州湾的纳潮量有了进一步的认识。并且认识到对于小范围海域,5个分潮仅能大体模拟出潮汐潮流情况,要获得更详细的潮汐潮流情况,还需要更多的分潮。
Jiaozhou Bay is the mother bay of Qingdao. It exerts a strong influence on social life and economic development. With the development of economy, Jiaozhou Bay is exploited more and more frequently. Storage capacity of tidal water is an important standard for the evaluation of bay environment and confines the exchange quantity of sea water between bay and out sea. Moreover, it has great significance for purifying bay by itself and rinsing sullage.
By disposing the data of ADCP sailing observation in the bay mouth, we get the storage capacity of tidal water of Jiaozhou Bay (Xuajiadao-tuandao transect) and inside bay (Huangdao-tuandao transect). We find that there is a wobble of water flux through the sailing transect in ebb tide. Is the wobble an error of observation and calculation or a real phenomenon? We give a reasonable explanation by numerical experiments with POM model.
By repeating model of different number of tides, we compare the observation results, 5 tides model results and 24 tides model results of currents in transects of bay mouth and water depth, and we find that it can model the factual currents and tides better by 24 tides model. We provide the water flux figures of the two transects of continual 30 days, calculate the model value of storage capacity of tidal water of Jiaozhou Bay and compare the observation and model value.
With the above work, we get further understanding about water flux through transects of bay mouth and storage capacity of tidal water of Jiaozhou Bay, and realize that for small region of sea it can only model the mainly tides and currents by 5 tides in small region of sea, it needs more tides for more particular tides and currents.
引文
[1]方国洪,郑振文,陈宗庸,马骥.潮汐和潮流的分析和预报,海洋出版社,1986年
[2]国家海洋局第一海洋研究所.胶州湾自然环境,1984年
[3]孙文心,江文胜,李磊.近海环境流体力学数值模型,科学出版社,2004年
[4]陈宗庸.潮汐学,科学出版社,1980年
[5]中国海湾志编纂委员会.中国海湾志(第四分册),海洋出版社,1993年
[6]朱建荣.海洋数值计算方法和数值模拟,海洋出版社,2003年
[7]胶州湾及邻近海岸带功能区划联席会议.胶州湾及邻近海岸带功能区划,海洋出版社,1996年
[8]高大鲁,魏泽勋,华锋.胶州湾多分潮漫滩数值模拟研究,海洋科学进展,2007,25(2)
[9]熊学军,胡筱敏,王冠琳,云升军,赵鸣.半封闭海湾纳潮量的一种直接观测方法,海洋技术,2007,12(4)
[10]赵亮,魏皓,赵建中.胶州湾水交换的数值模拟研究,海洋与湖沼,2002,33(1)
[11]韩树宗,赵瑾,魏福宝,林俊.胶州湾大沽河口洪水期三维水沙数值模拟研究,中国海洋大学学报,2007,37(5)
[12]闫菊,王海,鲍献文.胶州湾三位潮流及潮致余环流的数值模拟,地球科学进展,2001,16(2)
[13]鲍献文,闫菊,赵亮,石磊.ECOM模式在胶州湾潮流计算中的应用,海洋科学,1999,5
[14]万修全,鲍献文,吴德星,郭心顺,姜华.胶州湾及其邻近海域潮流和污染物扩散的数值模拟,海洋科学,2003,27(5)
[15]余静,孙英兰,张燕.陆域形成对胶州湾及前湾海洋环境的影响预测Ⅰ.对水动力环境的影响,海洋环境科学,2007,26(5)
[16]孙英兰,张越美.胶州湾三维变动边界的潮流数值模拟,海洋与湖沼,2001,32(4)
[17]张越美,孙英兰.河口、陆架和海洋模式在胶州湾的应用,海洋环境科学,2000,19(4)
[18]王化桐,方欣华,匡国瑞,杨殿荣,陈时俊.胶州湾环流和污染扩散的数值模拟Ⅰ胶州湾潮流数值计算,山东海洋学院学报,1980,10(1)
[19]陈时俊,孙文心,王化桐.胶州湾环流和污染扩散的数值模拟Ⅱ污染浓度的计算,山东海洋学院学报,1982,12(4)
[20]俞光耀,陈时俊.胶州湾环流和污染扩散的数值模拟Ⅲ胶州湾拉格朗日余流与污染物质的迁移,山东海洋学院学报,1983,13(1)
[21]孙英兰,陈时俊.胶州湾环流和污染扩散的数值模拟Ⅳ胶州湾变边界模型,山东海洋学院学报,1987,17(1)
[22]孙英兰,陈时俊,王丽霞,俞光耀.胶州湾环流和污染扩散的数值模拟Ⅴ胶州湾变空间步长的嵌套模型,青岛海洋大学学报,1989,19(1)
[23]王学昌,孙长青,孙英兰,娄安刚.填海造地对胶州湾水动力环境影响的数值研究,海洋环境科学,2000,19(3)
[24]娄安刚,王学昌,孙长青,奚盘根.胶州湾海面溢油轨迹的数值模拟,黄渤海海洋,2001,19(1)
[25]胶州湾潮流与污染物扩散数值计算,海洋通报,1992,11(3)
[26]吴隆业,吴永森,孙玉星.海口湾遥感研究.海洋学报,1997,19(6)
[27]杨世伦,陈启明,朱骏,张经.半封闭海湾潮间带部分围垦后纳潮量计算的商榷——以胶州湾为例.海洋科学,2003,27(8)
[28]郑全安,吴隆业,张欣梅.胶州湾遥感研究Ⅰ总水域面积和总岸线长度量算.海洋与湖沼,1991,22(3)
[29]郑全安,吴隆业,戴懋瑛,潘家祎,纪育强.胶州湾遥感研究Ⅱ动力参数计算.海洋与湖沼,1992,23(1):1-6
[30]高抒,张红霞.潮汐汊道A-P关系中参数c和n的控制因素.海洋科学,1997,21(4):23-27
[31]吴隆业,孙玉星,王振先.海口港纳潮量及其变化遥感研究.海岸工程, 1997,16(2):1-5
[32]胡建宇.罗源湾海水与外海水的交换研究,海洋环境科学,1998,17(3):51-54.
[33]叶海桃,王义刚,曹兵.三沙湾纳潮量及湾内外的水交换,河海大学学报(自然科学版),2007,35(1):96-98
[34]刘学先,李秀亭.胶州湾寿命初探,海岸工程,1986,22(3):25-30
[35]王冠琳,胡筱敏,熊学军,韩磊,云升军.使用Surfer Automation实现海洋要素等值线图的批量绘制,海洋技术,2007,26(2)
[36]乔贯宇,华锋,范斌,熊学军.基于ADCP湾口测流的纳潮量计算,海洋科学进展(已接收)
[37]司广成,近岸波浪折绕射联合模型的研究与应用,硕士论文
[38]赵瑾,环胶州湾河流对胶州湾水沙输送的数值模拟,硕士论文
[39]王震勇,胶州湾浮游生态系统四十年变化的模拟与分析,硕士论文
[40]邓兆青,海—气热通量及其在温排水数模中的应用研究,硕士论文
[41]高松,HYCOM模式对黑潮的气候态模拟,硕士论文
[42]高大鲁,胶州湾多分潮漫滩数值模拟研究,硕士论文
[43]江志辉,热带气旋模型风场改进及其在LAGFD-WAM中的应用,硕士论文
[44]王关锁,台风过程中波致混合对东海水文结构的作用分析,硕士论文
[45]夏长水,基于POM的浪流耦合模式的建立及其在大洋和近海的应用,博士论文
[46]Rich Pawlowicz,et al.Classical tidal harmonic analysis including error estimates in MATLAB using T_TIDE,Computers & Geosciences,2002,28.
[47]George Mellor,Users guide for a three-dimensional,primitive equation,numerical ocean model,2004
[2]国家海洋局第一海洋研究所.胶州湾自然环境,1984年
[3]孙文心,江文胜,李磊.近海环境流体力学数值模型,科学出版社,2004年
[4]陈宗庸.潮汐学,科学出版社,1980年
[5]中国海湾志编纂委员会.中国海湾志(第四分册),海洋出版社,1993年
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[11]韩树宗,赵瑾,魏福宝,林俊.胶州湾大沽河口洪水期三维水沙数值模拟研究,中国海洋大学学报,2007,37(5)
[12]闫菊,王海,鲍献文.胶州湾三位潮流及潮致余环流的数值模拟,地球科学进展,2001,16(2)
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[17]张越美,孙英兰.河口、陆架和海洋模式在胶州湾的应用,海洋环境科学,2000,19(4)
[18]王化桐,方欣华,匡国瑞,杨殿荣,陈时俊.胶州湾环流和污染扩散的数值模拟Ⅰ胶州湾潮流数值计算,山东海洋学院学报,1980,10(1)
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[21]孙英兰,陈时俊.胶州湾环流和污染扩散的数值模拟Ⅳ胶州湾变边界模型,山东海洋学院学报,1987,17(1)
[22]孙英兰,陈时俊,王丽霞,俞光耀.胶州湾环流和污染扩散的数值模拟Ⅴ胶州湾变空间步长的嵌套模型,青岛海洋大学学报,1989,19(1)
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[27]杨世伦,陈启明,朱骏,张经.半封闭海湾潮间带部分围垦后纳潮量计算的商榷——以胶州湾为例.海洋科学,2003,27(8)
[28]郑全安,吴隆业,张欣梅.胶州湾遥感研究Ⅰ总水域面积和总岸线长度量算.海洋与湖沼,1991,22(3)
[29]郑全安,吴隆业,戴懋瑛,潘家祎,纪育强.胶州湾遥感研究Ⅱ动力参数计算.海洋与湖沼,1992,23(1):1-6
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[33]叶海桃,王义刚,曹兵.三沙湾纳潮量及湾内外的水交换,河海大学学报(自然科学版),2007,35(1):96-98
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[36]乔贯宇,华锋,范斌,熊学军.基于ADCP湾口测流的纳潮量计算,海洋科学进展(已接收)
[37]司广成,近岸波浪折绕射联合模型的研究与应用,硕士论文
[38]赵瑾,环胶州湾河流对胶州湾水沙输送的数值模拟,硕士论文
[39]王震勇,胶州湾浮游生态系统四十年变化的模拟与分析,硕士论文
[40]邓兆青,海—气热通量及其在温排水数模中的应用研究,硕士论文
[41]高松,HYCOM模式对黑潮的气候态模拟,硕士论文
[42]高大鲁,胶州湾多分潮漫滩数值模拟研究,硕士论文
[43]江志辉,热带气旋模型风场改进及其在LAGFD-WAM中的应用,硕士论文
[44]王关锁,台风过程中波致混合对东海水文结构的作用分析,硕士论文
[45]夏长水,基于POM的浪流耦合模式的建立及其在大洋和近海的应用,博士论文
[46]Rich Pawlowicz,et al.Classical tidal harmonic analysis including error estimates in MATLAB using T_TIDE,Computers & Geosciences,2002,28.
[47]George Mellor,Users guide for a three-dimensional,primitive equation,numerical ocean model,2004