風(fēng)暴潮災(zāi)害是嚴重威脅沿岸人民生命財產(chǎn)的自然災(zāi)害。研究風(fēng)暴潮及其致災(zāi)因素的動力學(xué)特征是沿岸防災(zāi)減災(zāi)工作的必然要求。由于風(fēng)暴潮過程影響因素的復(fù)雜性,相關(guān)研究還遠不能滿足實踐的需要。為此,需要綜合考慮風(fēng)暴潮、天文潮和波浪之間的相互作用,構(gòu)建合適的耦合數(shù)學(xué)模型,采用數(shù)值計算的方法研究各種物理因子的動力學(xué)特征,并對其與風(fēng)暴潮之間的相互作用規(guī)律和機理進行分析。 本文針對風(fēng)暴潮過程物理因素眾多,相互作用關(guān)系復(fù)雜的特點,首先研究了臺風(fēng)特征、天文潮、以及波浪與風(fēng)暴潮之間的特征關(guān)系和影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,本文基于模塊化思想,建立了在臺風(fēng)作用下,綜合考慮風(fēng)暴潮、天文潮和波浪三者相互作用的耦合數(shù)值模型。將模型應(yīng)用到杭州灣地區(qū),分別模擬了典型的實際臺風(fēng)過程以及設(shè)計最不利臺風(fēng)過程下的臺風(fēng)浪和風(fēng)暴潮變化過程。 臺風(fēng)作用是影響風(fēng)暴潮的主要因素。論文以均勻斜坡地形模擬大陸架,模擬臺風(fēng)垂直岸線登陸,得到了不同臺風(fēng)特征參數(shù)對風(fēng)暴增水的影響規(guī)律;并分析對比了風(fēng)應(yīng)力與低氣壓作用在臺風(fēng)增水中所占的比重。天文潮與風(fēng)暴增水之間的非線性作用也是風(fēng)暴潮模擬中不容忽視的因素,論文分別在理想地形和實際地形中計算了典型臺風(fēng)過程下相應(yīng)的風(fēng)暴潮位,分析得到了非線性作用下的風(fēng)暴增水分布規(guī)律,并進一步研究了臺風(fēng)在不同天文潮相位登陸時的風(fēng)暴增水特征。臺風(fēng)浪既是臺風(fēng)過程中致災(zāi)的重要方面,同時也與風(fēng)暴潮之間存在復(fù)雜的相互作用。論文計算了典型的實際臺風(fēng)過程中杭州灣內(nèi)臺風(fēng)浪的演變情況,分析了波浪與風(fēng)暴潮的相互影響作用特征及其分布規(guī)律。 論文將耦合模型應(yīng)用到杭州灣地區(qū),計算了典型臺風(fēng)過程下的風(fēng)暴潮過程。對比分析表明,耦合模型能夠很好地模擬臺風(fēng)過程中的風(fēng)暴潮和臺風(fēng)浪。在上述研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合歷年臺風(fēng)資料設(shè)計了對杭州灣最不利的臺風(fēng)過程,模擬該情況下杭州灣內(nèi)的風(fēng)暴潮過程,指出了杭州灣內(nèi)可能的最危險區(qū)域,對實際的防災(zāi)工作具有重要的參考價值。
【學(xué)位單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：P731.23
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 杭州灣地理環(huán)境特征
    1.3 臺風(fēng)模型研究進展
    1.4 風(fēng)暴潮模型研究進展
    1.5 波浪模型研究進展
    1.6 風(fēng)暴潮綜合水動力學(xué)模型研究進展
    1.7 本文研究內(nèi)容
第2章 臺風(fēng)特征參數(shù)對風(fēng)暴增水的影響分析
    2.1 引言
    2.2 臺風(fēng)模型
        2.2.1 基本方程
        2.2.2 臺風(fēng)計算
    2.3 風(fēng)暴潮模型.
        2.3.1 風(fēng)暴潮模型基本方程
        2.3.2 ADCIRC 模型的數(shù)值方法
    2.4 模型驗證
        2.4.1 臺風(fēng)模型驗證
        2.4.2 ADCIRC 模型驗證及分析
    2.5 不同臺風(fēng)參數(shù)下的水面響應(yīng)特征
        2.5.1 氣壓作用和風(fēng)應(yīng)力作用
        2.5.2 臺風(fēng)特征參數(shù)影響
    2.6 本章小結(jié)
第3章 天文潮與風(fēng)暴增水的耦合效應(yīng)
    3.1 引言
    3.2 東中國海-杭州灣地區(qū)潮波嵌套模型
        3.2.1 模型建立
        3.2.2 天文潮驗證及分析
    3.3 天文潮與風(fēng)暴增水的非線性作用
        3.3.1 理想地形天文潮與風(fēng)暴增水的非線性作用
        3.3.2 杭州灣內(nèi)天文潮與風(fēng)暴增水的非線性作用
    3.4 小結(jié)
第4章 臺風(fēng)浪及其對風(fēng)暴潮的影響
    4.1 引言
    4.2 第三代淺水波浪模型SWAN
        4.2.1 控制方程
        4.2.2 物理過程
        4.2.3 增水計算
        4.2.4 數(shù)值求解方法
    4.3 模型驗證及分析
        4.3.1 驗證方案
        4.3.2 驗證結(jié)果分析
    4.4 理想地形臺風(fēng)浪模擬
        4.4.1 計算條件
        4.4.2 波流作用的影響分析
    4.5 杭州灣臺風(fēng)浪模擬
        4.5.1 計算條件
        4.5.2 杭州灣內(nèi)臺風(fēng)浪特征
    4.6 波浪對風(fēng)暴增水的影響
    4.7 小結(jié)
第5章 風(fēng)暴潮、天文潮、波浪耦合模型研究應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 耦合模型的建立
        5.2.1 耦合模型基本框架
        5.2.2 耦合模型的具體流程
    5.3 典型臺風(fēng)過程下杭州灣內(nèi)風(fēng)暴潮模擬及其特征
        5.3.1 杭州灣地區(qū)典型臺風(fēng)過程的選取
        5.3.2 臺風(fēng)浪模擬及波高特征分析
        5.3.3 風(fēng)暴潮的模擬及特征分析
    5.4 設(shè)計最不利臺風(fēng)對杭州灣的影響
        5.4.1 最不利臺風(fēng)的設(shè)計
        5.4.2 設(shè)計最不利臺風(fēng)對杭州灣的影響分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論.
    6.1 研究結(jié)論
    6.2 主要創(chuàng)新點.
    6.3 有待進一步研究的問題
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果

【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 馮興如;重點區(qū)臺風(fēng)風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報與災(zāi)害評估研究[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2012年

本文編號：2868004