近年來,由于全球氣候變化等影響,海洋災(zāi)害(海嘯、臺(tái)風(fēng)浪、風(fēng)暴潮等)頻發(fā)。臺(tái)風(fēng)引發(fā)的巨浪和風(fēng)暴增水會(huì)對海上工程設(shè)施和沿海城市安全造成重大威脅,研究臺(tái)風(fēng)浪和風(fēng)暴潮對海岸防災(zāi)減災(zāi)具有極其重要的意義,而準(zhǔn)確的臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑和強(qiáng)度是保證精確研究臺(tái)風(fēng)引發(fā)的海洋水環(huán)境變化的重要前提,盡可能準(zhǔn)確地復(fù)演臺(tái)風(fēng)發(fā)生時(shí)各參數(shù)的時(shí)空變化,才能精確地研究臺(tái)風(fēng)浪和風(fēng)暴潮的時(shí)空分布特性和演化規(guī)律,從而為海洋防災(zāi)減災(zāi)提供更科學(xué)的建議。已有研究表明近岸植被能有效消減臺(tái)風(fēng)浪和風(fēng)暴潮的影響,因此研究近岸植被對周圍水環(huán)境的影響就顯得極為重要,特別是在極端天氣背景下,這對預(yù)防海洋災(zāi)害、促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。本文基于SWAN模式和加入動(dòng)邊界和植被模塊的ECOMSED模式研究了中國海域發(fā)生的臺(tái)風(fēng)浪和遼河口植被水域水流環(huán)境中風(fēng)浪的傳播運(yùn)動(dòng),主要工作內(nèi)容及成果如下:(1)以啟德臺(tái)風(fēng)為例,運(yùn)用SWAN模型,分析比較了ERA和CCMP兩種再分析風(fēng)場的精度。研究表明CCMP風(fēng)場在測點(diǎn)處的質(zhì)量優(yōu)于ERA風(fēng)場,兩風(fēng)場在風(fēng)速較大時(shí)均偏小。為彌補(bǔ)該缺點(diǎn),本文提出了針對單個(gè)臺(tái)風(fēng)的再分析風(fēng)場的訂正公式,通過實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證表明本方法訂正之后的風(fēng)場精度大大提高,模擬的臺(tái)風(fēng)浪更接近實(shí)測值。(2)分別以2015年和2016年兩次三臺(tái)風(fēng)為例,運(yùn)用SWAN模型,模擬研究了ERA、CCMP、CFSv2三種再分析風(fēng)場的精度。研究表明CCMP風(fēng)場質(zhì)量整體上更優(yōu),CFSv2質(zhì)量居中,ERA風(fēng)場和CCMP風(fēng)場近臺(tái)風(fēng)中心的風(fēng)速偏小明顯。為修正再分析風(fēng)場近臺(tái)風(fēng)中心風(fēng)速和路徑誤差,本文提出了針對三臺(tái)風(fēng)的混合風(fēng)場訂正公式,同時(shí)結(jié)合浮標(biāo)和衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù),驗(yàn)證了該混合風(fēng)場的適用性,提高了模擬三臺(tái)風(fēng)共存時(shí)臺(tái)風(fēng)浪的模擬精度。(3)以遼河口植被濕地為研究區(qū)域,在潮流模型驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,將SWAN模式和ECOMSED模式耦合建立了遼河口濕地水域風(fēng)、浪、流、植被耦合的數(shù)值模型,研究了1997年一次熱帶氣旋影響下遼河口濕地植被水域水流影響下波浪傳播運(yùn)動(dòng)。結(jié)果表明,由于植被阻力的影響,水流在植被水域運(yùn)動(dòng)時(shí)流速會(huì)降低,最大值降低將近50%,植被的存在會(huì)推遲漫灘時(shí)間,但是水流可能在植被區(qū)發(fā)生暫時(shí)壅水,延遲露灘時(shí)間;由于植被耗散作用,在植被區(qū)傳播的波高衰減較其他水域明顯;入射波高越大,植被水域波高衰減愈明顯。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P732.3;P731.22
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究的背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 臺(tái)風(fēng)風(fēng)場研究進(jìn)展
        1.2.2 風(fēng)浪數(shù)值模式研究進(jìn)展
        1.2.3 植被水域中波浪水流運(yùn)動(dòng)的研究進(jìn)展
    1.3 本文的研究內(nèi)容
2 模型介紹
    2.1 基于SWAN模式的植被水域風(fēng)浪流模型
        2.1.1 SWAN模式控制方程
        2.1.2 SWAN模式數(shù)值方法
        2.1.3 SWAN模式源匯項(xiàng)處理
        2.1.4 SWAN-VEG植被模塊
    2.2 基于ECOMSED模式的植被水域風(fēng)浪流模型
        2.2.1 ECOMSED潮流模型
        2.2.2 ECOMSED波流模型
        2.2.3 ECOMSED的植被模塊
        2.2.4 加入動(dòng)邊界
    2.3 本章小結(jié)
3 基于風(fēng)場訂正的臺(tái)風(fēng)浪數(shù)值模擬
    3.1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)資料
    3.2 啟德臺(tái)風(fēng)期間臺(tái)風(fēng)浪模擬
        3.2.1 風(fēng)速驗(yàn)證及訂正
        3.2.2 風(fēng)場訂正前后臺(tái)風(fēng)浪數(shù)值模擬
    3.3 本章小結(jié)
4 三臺(tái)風(fēng)期間中國近海臺(tái)風(fēng)浪數(shù)值模擬
    4.1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)資料
    4.2 2015年三臺(tái)風(fēng)期間臺(tái)風(fēng)浪模擬
    4.3 2016年三臺(tái)風(fēng)期間臺(tái)風(fēng)浪模擬
    4.4 本章小結(jié)
5 遼河口濕地水流環(huán)境中風(fēng)浪運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬
    5.1 遼河口濕地介紹及數(shù)據(jù)資料
    5.2 遼河口潮流驗(yàn)證
    5.3 ECOMSED動(dòng)邊界和植被模塊驗(yàn)證
    5.4 遼河口風(fēng)浪及SWAN植被模塊驗(yàn)證
        5.4.1 風(fēng)場與波高驗(yàn)證
        5.4.2 SWAN-VEG植被模塊驗(yàn)證
    5.5 1997年熱帶氣旋溫妮對遼河口濕地水動(dòng)力影響的數(shù)值模擬
        5.5.1 流場分析
        5.5.2 波浪場分析
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號：2838731