基于改进风场的舟山渔港风暴潮模拟

论文摘要

舟山渔港服务于世界著名的舟山渔场,港内渔船众多。自1951年至2018年,大约110场台风暴潮影响渔港,开展台风暴潮数值模拟对渔港防灾减灾具有重要意义。本文引入与风速成正比的海面阻力项修正了梯度风方程,根据台风剖面特征提出了一种新的气压公式,代入经修正的梯度风方程导出梯度风速公式,构建了一个新的风场模式。根据Holland、藤田-高桥与本文模式计算了气旋Joan、Tracy与Betty的气压和风速剖面,结合实测资料获得气压技术评分指标均达到0.99,而本文模式的风速技术评分指标达0.93～0.99,精度显著高于其他模式。利用Delft 3D建立了舟山渔港海域嵌套网格台风暴潮模型,据中国近海台风数据拟合得最大风速半径与中心气压的关系,嵌套风暴潮模型结合Holland与本文风场模式模拟了影响舟山9417、9711、0509和1211台风的风暴潮位,与实测资料对比发现本文模式具有更好的风暴潮模拟效果。根据影响舟山的台风资料,分5种来向共10条虚拟路径模拟了渔港台风暴潮,结果表明南侧登陆台风造成的风暴潮位高于北侧登陆,最高风暴潮位出现在SE-R-路径。SE-R-路径台风三种中心移速下,以慢速台风作用于港区的时间较长,风暴潮位最高。港区北岸海堤西端无法抵挡12级台风的风暴潮位,中部可抵挡17级台风风暴潮位,东端海堤防台能力约在12～15级。10条台风路径下,对港内渔船所受风流合力进行了计算,结果表明南侧登陆台风更易使渔船走锚,S-R-路径渔船受力最大,在14级台风作用下接近锚抓力25.28kN,此时停泊面积为3.04km2,15-17级台风时港内可停泊面积为0.55 km2。在SE与S方向共增设8条路径,计算了风暴潮位与风流合力。舟山渔港两端通海,SE-0.5R-路径风速加大了入港涨潮流,而与ESE渔港走向呈13°夹角利于水体滞留港区,造成的漫堤概率最大。S-0.5R-路径风向与渔港走向接近正交,渔船所受风流合力最大,走锚风险较高。小干岛西侧布置丁坝使17级台风作用时漫堤概率下降3.3%;小干岛东侧布置丁坝使14级台风作用下锚泊面积增加0.9km2,两者均可提高渔港防台能力。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究意义
•   1.2 研究现状
•     1.2.1 台风模式
•     1.2.2 风暴潮数值模拟
•     1.2.3 渔港风险评估
•   1.3 论文研究内容
• 2 风场模式的构建
•   2.1 参数化风场模式改进
•   2.2 公式参数分析
•     2.2.1 最大风速半径
•     2.2.2 层流底层厚度
•   2.3 本文风场模式的精度
• 3 风暴潮模型
•   3.1 控制方程
•   3.2 研究区域及模型的构建
•     3.2.1 研究区域概况
•     3.2.2 风暴潮模型构建
•   3.3 天文潮验证
•   3.4 风暴潮验证
• 4 舟山渔港抗台风能力分析
•   4.1 台风的设计
•     4.1.1 台风代表强度
•     4.1.2 移行风速
•     4.1.3 台风来向
•     4.1.4 台风登陆位置
•   4.2 舟山渔港海域风暴潮位分析
•     4.2.1 台风登陆位置对风暴潮位的影响
•     4.2.2 台风来向对风暴潮位的影响
•     4.2.3 台风移行速度对风暴潮位的影响
•     4.2.4 舟山渔港漫堤风险分析
•   4.3 台风作用下渔港的泊船面积
•     4.3.1 台风登陆位置对渔船受力的影响
•     4.3.2 台风来向对渔船受力的影响
•     4.3.3 渔港泊船面积
•   4.4 口门丁坝对渔港抗台等级的提高作用
•     4.4.1 口门丁坝的设置
•     4.4.2 口门丁坝对渔港风暴潮的削弱作用
•     4.4.3 口门丁坝对风流合力的削弱作用
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 创新点
•   5.3 展望
• 参考文献
• 作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 钟汕虹

导师: 孙志林

关键词: 台风暴潮,风场模式,数值模拟,漫堤分析,渔港锚地

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学

单位: 浙江大学

分类号: P731.23

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000161

总页数: 81

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