平潭湾风浪及风暴增减水数值模拟研究

摘要

台风及热带风暴每年都会对我国东南沿海地区造成相当严重的危害，为了给今后沿岸建筑物的建设与防护提供一定依据，研究风暴过程中波浪及风暴增减水既有着十分重要的意义。风暴过程模拟的内容主要涉及三方面：天气条件、波浪条件及水流条件，三者之间的会相互作用，对计算结果造成的影响。随着计算模型的发展与改善，耦合模型越来越多地被应用到风暴的模拟计算中，以便更加准确地反映波浪及风暴增减水的变化过程。本文采用WRF中尺度大气模型以及SWAN+ADCIRC波流耦合模型，对多场风暴过程下福建及台湾岛附近海域的波浪及增减水进行了研究。
　　首先对比了藤田-高桥理论公式及WRF大气模型在风暴条件下的适用性；其次，分析了WRF中的不同物理过程及参数对天气条件的影响；并分别利用SWAN波浪模型和ADCIRC潮流模型对不同路径的假想台风过程进行了波浪及增减水计算，探讨了不同的台风路径对沿岸地区产生的不同程度影响。
　　利用SWAN+ADCIRC波流耦合模型对两场风暴过程进行了模拟，通过对比计算结果与实测数据，验证了该模型的适用性以及准确性。在此基础上，得到了台湾岛附近海域及平潭湾内波浪、增减水、流场随风场的变化过程。
　　结合台风资料，对近10年内福建沿海地区所受到的较为严重的风暴灾害进行分析统计，并重点对其中25场风暴进行了模拟。根据皮尔逊Ⅲ型曲线对波浪条件进行拟合，得到了5个不同测点处的年最大波高的概率分布曲线，为沿岸工程的设计与防护提供帮助。

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第一章 绪论

1.1 研究意义

1.2 平潭岛地理条件

1.3国内外研究进展

1.4 本文主要研究工作

第二章 大气模式及波流耦合模型

2.1 中尺度大气模式WRF

2.2 第三代风浪模式SWAN

2.3 潮流模型ADCIRC

2.4 波流耦合模式SWAN+ADCIRC

第三章 台风模型及大气模式应用

3.1 风暴过程

3.2 风场计算区域

3.3 藤田-高桥模型

3.4 WRF大气模式

第四章 典型台风波浪及增减水研究

4.1 典型台风过程

4.2 水位计算及结果

4.3 波浪计算及结果

第五章 平潭湾波浪及增减水模拟

5.1 计算区域

5.2 模型设置

5.3 计算结果验证

5.4 波高分布

5.5 增减水分布

5.6 流场分布

5.7 耦合与非耦合结果对比

第六章 多年台风过程中福建沿海波浪分析

6.1 台风过程统计

6.2 风浪模拟

6.3 波浪频率分析

第七章 结论与建议

7.1 结论

7.2 问题与建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢