文档介绍：河海大学
硕士学位论文
中国近海潮波运动数值模拟
姓名:章卫胜
申请学位级别:硕士
专业:物理海洋学
指导教师:宋志尧;张金善
20050327
摘要
摘要
木文基于球面坐标系下的二维垂线平均潮波运动方程建立中国近海潮波数
学模型,模型区域包括渤海、黄海、东海、南海、泰国湾和环台湾岛海域,网格
尺寸,网格数。在考虑引潮力情况下,计算模拟了中国近海的
复合潮波运动并对分布于各个海域的个潮位站的个主要分潮
潮位调和常数以及个海洋预报站的潮流资料进行了验证,验证结果
基本合理。针对计算结果绘制了主要分潮包括浅水分潮以为例的潮汐同
潮图和潮流同潮图,对中国近海潮汐和潮流分布即潮波运动进行了分析,并和前
人的结果进行比较,结果基本吻合。整个东中洋潮波经台
湾和九州之间的水道传入的协振波,南海的潮波主要是太平洋潮波经吕宋海峡传
入的协振波。东海和南海主要通过台湾海峡进行水量和潮能交换。在东中国海基
本以半日潮为主,尤其是占优,而在南海基本以全日潮为主。由于受到地形
影响、边界的反射、地转偏向力和陆架浅海的摩阻作用,潮波在各海区或以前进
波或以无潮点和圆流点为主要特征的旋转潮波系统组成了复杂的潮波系统。
在模型计算的基础上对台湾海峡的分潮的潮汐分布特征和传播机制进行
了探讨。认为台湾海峡的分潮主要是有北部的前进波和南部的前进驻波系统
组成,由吕宋海峡进入的太平洋潮波和广东、福建沿海岸线的相互作用形成了南
端前进驻波现象和北部地形边界的放大效应产生的潮能幅聚现象是台湾海峡
分潮分布特征的主要原因。海峡内的潮能消耗以南下的前进潮波为主,其传播到
台湾浅滩位置。
另外,本文在潮波数值模拟技术方面作了以下探讨
利用相关分析讨论周期性函数的一阶差分离散误差和相对步长的关系,得
到其中的拟合关系式
基于相关分析提出利用计算结果和实测资料的相关分析结果进行模型验
证,和其它模型验证方法比较该验证方法具有简洁且可同时考虑振幅和相位误差
的优点
通过数学模型和原型的相关理论推导了二维潮波运动方程中曼宁系数的
预估校正法。数值试验和中国近海潮波数学模型的实际应用表明该方法科学有
效,既可以节省人工调试的工作量,又能提高计算结果的精度。
关键词潮波运动数值模拟曼宁系数相关分析
预估校正法模型验证台湾海峡
摘要
摘要
一
厂,
学位论文独创性声明
本人所呈交的堂位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研
究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其
他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何
贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实,本人负全部责任。
论文作者签名年月日
注手写亲笔签名
学位论文使用授权说明
河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊光盘
版电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档,可以采用
影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容
相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅。论文全部或部
分内容的公布包括刊登授权河海大学研究生院办理。
论文作者签名年月日
注手写亲笔签名
河海大学硕士论文第一章绪论
第一章绪论
潮波运动是海水的基本运动形式,潮汐与潮流是潮波运动的基本要素,是研
究海洋其他过程温、盐等和运动余流、风成流及风暴潮等的基础,直接影响
着对大尺度海洋环流、风暴潮等许多物理海洋学问题的研究。在人类活动频繁的
近海,潮波运动是边缘海运动的主导部分,因此对于潮波的研究对于物理海洋学
的发展和人类进步都具有重要的意义。
海洋潮汐研究历史与现状
潮汐,是一种自然现象。人类对潮汐的研究具有很长的历史,早期人们对潮
汐的研究多停留在描述性认识和记载。最早给潮汐现象科学的解释,并奠定其科
学基础的是英国科学家年归纳出万有引力定律,并用来解
释地球的潮汐现象,这就是平衡潮理论,后来等人又进一步完善了这
一理论。平衡潮理论可以解释高低潮、日潮不等、大小潮等现象,但当时把属于
动力学范畴的潮汐当成静力学问题来处理,因而不能全面解释动力学的潮汐现
象。把潮汐理论向前大大推进一步的是法国科学家年他应用流体
力学理论把海洋潮汐看作是在外动力一引潮力作用下所引起的强迫振动,创立了
潮波动力学理论,且在潮波动力学理论方程中引入了地转偏向力,为近现代海洋
潮波研究奠定了坚实的基础。之后潮汐动力学可以分为两个方向,一个
方向是求解大洋潮汐,解决潮汐的形成问题另一方面是对较小尺度的海洋边
缘海或海区中潮波传播