建立了精細化網(wǎng)格的渤黃海區(qū)域天文潮及臺風(fēng)風(fēng)暴潮數(shù)學(xué)模型,對山東沿海天文潮進行了驗算,得到K1,M2這兩個主要分潮的振幅和遲角的均方根分別為2 cm,3 cm和5°,3°;采用Jelesnianski-II臺風(fēng)風(fēng)場模式建立了臺風(fēng)風(fēng)暴潮模型,并以典型臺風(fēng)為例,對影響山東海域的臺風(fēng)暴潮過程進行了數(shù)值計算,并與實測值進行了驗證;基于建立的模型,模擬了1960年至2011年經(jīng)過山東省沿海的33場臺風(fēng)暴潮過程;應(yīng)用Poisson-Gumbel分布,計算了100年一遇臺風(fēng)暴潮增水極值。研究結(jié)果可為山東沿岸地區(qū)的防潮減災(zāi)規(guī)劃設(shè)計和工程建設(shè)提供參考。 

【文章來源】：自然災(zāi)害學(xué)報. 2015,24(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

ADCIRC模式計算網(wǎng)格

第3期吳亞楠，等:山東沿海臺風(fēng)暴潮數(shù)值模擬與統(tǒng)計分析2模型的驗證2．1天文潮模型驗證本文采用的是二維球坐標系，模型的分辨率由渤黃海中央的5'逐漸過渡到近岸的1'，一共78712個節(jié)點，153973個三角形網(wǎng)格(如圖1和圖2，圖2為圖1中方框區(qū)域)，該計算網(wǎng)格只有一個開邊界，大約位于黃海與東海交接處，開邊界上采用M2，S2，K1，O1等4個分潮的調(diào)和常數(shù)預(yù)報的水位進行驅(qū)動。模型時間步長為30s，每0．5h保存一次計算結(jié)果，并對潮汐結(jié)果進行調(diào)和分析，并與10個觀測站點(如圖2)的潮汐振幅和遲角進行比較［14］。圖1ADCIRC模式計算網(wǎng)格Fig．1ComputationalmeshofADCIRCmodel圖2山東半島附近海域計算網(wǎng)格及觀測站點位圖Fig．2ComputationalmeshandlocationsofoceanobservationstationsnearbyShandongPeninsula表1K1和M2分潮觀測與模型結(jié)果比較Table1ComparisonofobservedandsimulatedvaluesforconstituentsK1andM2站號位置K1振幅對比/cmK1遲角對比/(°)M2振幅對比/cmM2遲角對比/(°)東經(jīng)/(°)北緯/(°)觀測計算偏差觀測計算偏差觀測計算偏差觀測計算偏差1119．1537．262820－8185198134034－632533162120．2637．652015－521021003521－1432032443120．7737．8796－3237264274636－1028228424121．737．552016－4305335306058－2300281－195122．2737．52220－2309337285944－15303291－126122．436．822621－5336334－28681－5545517121．2836．683021－9352348－411011229588－78120．8336．383021－93573570120114－6112108－49120．5336．13221－11033115108－7122123110119．7535．533023－710188120129914516116均方根2533計算區(qū)域內(nèi)K1分潮調(diào)和分析結(jié)果與實測值比較(如表1)，在站

自然災(zāi)害學(xué)報第24卷2．2風(fēng)暴潮模型驗證圖3經(jīng)過山東附近海域的歷年臺風(fēng)路徑Fig．3TyphoontrackthroughseaareaofShandongProvinceovertheyears從經(jīng)過山東及其附近海域的臺風(fēng)路徑(如圖3)中可以看出，山東省受風(fēng)暴潮影響較嚴重。為了驗證我們針對該海域建立的臺風(fēng)風(fēng)暴潮數(shù)值模型，選擇對該區(qū)域影響較大同時具有驗證數(shù)據(jù)的臺風(fēng)過程作為驗證對象，對經(jīng)過該區(qū)域的典型臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程進行了模擬。這幾次臺風(fēng)過程分別為:發(fā)生在1985年8月份的“8509”號臺風(fēng)Mimie、1992年8月份的“9216”號臺風(fēng)Polly和1997年8月份的“9711”號臺風(fēng)WINNIE。這3個臺風(fēng)引起的風(fēng)暴潮增水模擬結(jié)果與實測結(jié)果的對比圖(如圖4、圖5與圖6)。可以看出，對于Mimie臺風(fēng)過程，煙臺站風(fēng)暴潮最大增水實測值比計算值大9cm，石臼所站風(fēng)暴潮最大增水實測值比計算值大13cm，青島站風(fēng)暴潮最大增水實測值比計算值小10cm，乳山口站風(fēng)暴潮最大增水實測值比計算值大16cm，對比驗證結(jié)果對比較好，風(fēng)暴潮增水極值最大誤差為16cm，增水極值出現(xiàn)的時間誤差也在1h以內(nèi)。對于Polly臺風(fēng)過程，青島站風(fēng)暴潮最大增水實測值比計算值小8cm，石臼所站風(fēng)暴潮最大增水實測值比計算值大4cm，增水極值出現(xiàn)時間誤差在2h以內(nèi)。對于WINNE臺風(fēng)過程，乳山口站風(fēng)暴潮增水最大實測值與計算值比較相差超過20cm，青島站對比結(jié)果較好，模擬得到增水極值出現(xiàn)時間與實測相比會提前或者推遲2～3h。上述誤差有可能來源于風(fēng)場和氣壓場誤差，也有可能是因為地形的不準確，或者模擬中沒有考慮海浪對風(fēng)暴潮的影響［16］。綜合這3次模擬結(jié)果來看，對于Mimie臺風(fēng)過程，增水極值平均誤差為13cm，Polly為6cm，WINNIE為20cm�？偟娘L(fēng)暴潮增水極值模擬的平均誤差為12cm。由于我們最關(guān)注的是風(fēng)暴潮的增水極值，因此我?


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