FVCOM

摘要： 使用FVCOM对北印度洋海域进行了数值模拟,并对算例的构建过程做了详细的描述。模式中加入了TPXO 7.2的潮位驱动和ERA5的风场强迫,并将FVCOM中输出的水位SSH与国家海洋科学数据中心的历史观测数据进行了对比验证。各观测站的预测与实测SSH时间序列的对比曲线和RMSE、RRMSE、相关系数等结果表明,该区域的FVCOM数值模拟是很有效的,并且是高精度的,获得的最小RMSE和RRMSE分别为0.09 m和0.02。

摘要： A Leeway-Trace model was established for the traceability analysis of drifting objects at sea.The model was based on the Leeway model which is a Monte Carlo-based ensemble trajectory model,and a method of realistic traceability analysis was proposed in this study by using virtual spatiotemporal drift trajectory prediction.Here,measured data from a drifting buoy observation experiment in the northern South China Sea in April 2019,combined with surface current data obtained from the finite volume community ocean model(FVCOM),were used for the traceability analysis of humanoid buoys.The results were basically consistent with the observations,and the assimilation of measured current data can significantly improve the accuracy of the traceability analysis.Several sensitive experiments were designed to discuss the effects of wind and tide on the traceability analysis,and their results showed that the wind-driven current and the wind-induced leeway drift are both important to the traceability analysis.The effect of tidal currents on traceability could not be ignored even though they were much weaker than the residual currents in the experimental area of the northern South China Sea.

摘要： 基于非结构网格有限体积海岸海洋模型(FVCOM),建立了甬舟航道(121.78°~122.5°E,29.7°~30.1°N)及其附近海域的三维潮汐潮流数值模型。模拟结果同4个验潮站和2个连续测流站的观测资料吻合良好,表明该模型可以较好地反映甬舟航道海域内潮汐潮流的分布特征和变化规律。该航道海域的潮汐类型为不规则半日潮,最大可能潮差介于4.5~4.7 m之间;潮流类型为规则半日潮流,主要为往复流,只有航道岸边少部分表现为旋转流。最大可能流速分布在狭窄的深水道,而航道水深较浅的岸边流速较小。潮致余流介于1~15 cm/s,大致方向由东南向西北传播,并且在航道的西北和东南两侧分别形成两个明显的闭合环流。

摘要： 2019年以来,长江口海域年疏浚总量约为7000×10^(4)m^(3),现有的7座吹泥站停用后,长江口倾倒区容量仅剩约3000×10^(4)m^(3),疏浚物处置缺口约为4000×10^(4)m^(3),需及时开展海洋倾倒区选划工作。通过FVCOM(Finite-Volume Community Ocean Model)数值模型对预选倾倒区进行抛泥扩散模拟,并分析其影响。根据长江口航道管理局所统计的疏浚船只,结合实际情况,选定12000 m^(3)舱容作为代表船只进行模拟。模拟结果显示,抛泥悬浮物主要在倾倒区周围呈螺旋状扩散,从扩散范围来看,4个预选倾倒区抛泥时,其10 mg/L增量包络线均不会显著影响到附近主航道及周边环境敏感区,其中预选倾倒区D扩散影响范围最大,C次之,A和B扩散影响范围最小。从动力角度来看,长江口深水航道北侧两个预选倾倒区(A和B)倾倒扩散时,对南侧深水航道造成回淤的概率更大,深水航道南侧水动力条件优于北侧。综合抛泥扩散影响范围和动力条件来看,预选倾倒区C位置最佳。

摘要： 利用海洋模式FVCOM(Finite Volume,primitive equation Community Ocean Model)建立了一个高分辨率的舟山附近海域潮汐潮流模型,通过与历史实测资料进行对比验证了模型模拟结果的可靠性,表明模型可以较好地描述舟山附近海域潮汐潮流运动状况。基于模型的模拟结果,估算与分析了舟山西堠门水道的潮流能资源,结果表明,西堠门水道的潮流以往复流为主,年平均流速和年最大流速分别超过1.2 m/s和2.6 m/s,年平均能流密度和年最大能流密度分别超过1.2 kW/m^(2)和6.5 kW/m^(2);西堠门水道的平均流速和平均能流密度存在3处峰值区,其值大小由西北向东南递增;西堠门水道流速和能流密度的季节分布特征相似,1月(冬季)的流速和能流密度最大,4月(春季)和10月(秋季)次之,7月(夏季)最小。结合潮流能发电站选址原则,本文认为册子岛西北岬角处海域可选为西堠门水道潮流能发电站的最佳场址,其总平均功率和有效功率分别为30.0 MW和4.5 MW,与当前已经运行的潮流能发电站相比较,该选址区域的发电能力较为可观,具有极大开发潜力。

摘要： 针对二维流场可视化均是基于结构化网格流场数据的情况,提出一种基于非结构化三角网格的海洋流场可视化策略:使用流线表达流场,流线可视化的主要挑战是种子点放置问题,即流线的初始点,制定了非结构化三角网格下基于特征引导的种子点放置策略,合理放置流线初始点以利于表达流场特征;设计了基于网格密度的层次聚类算法,引入网格密度属性对流线进行聚类并基于聚类质心进行流线放置,在保留了FVCOM模式数据的多密度性前提下提高了流线可视化效果。实验表明,该方法可以有效地保留流场特征,并且借助FVCOM模式的边界拟合性能在海湾、河道等地区取得良好的可视化效果;在此基础上,基于Cesium引擎开发了基于流线聚类数据的动态流场可视化应用,其是FVCOM模式数据首次应用于动态粒子流场的一次尝试,并且具有较好的可视化效果。

摘要： 在海堤建设等人类活动和三角洲蚀淤等自然演变的共同作用下,黄河三角洲岸线水深近年来发生了剧烈变化,同时也将引起邻近海域潮波系统及物质输运路径的重要变化。本文基于FVCOM数值模式,建立了黄河三角洲及邻近海域三维高分辨率潮汐、潮流及拉格朗日粒子追踪数值模型。通过与环渤海长期验潮站的潮汐调和常数、黄河三角洲临时潮位站和测流站的实测资料对比,模型结果验证良好,能较好反映黄河三角洲及邻近海域潮汐、潮流运动特征,并获得了2019年M_(2)分潮无潮点位置。通过设置1980年、2019年黄河三角洲岸线自然演变、海堤建设及相应水深地形变化的5个数值实验,结果表明:在人类活动与自然演变共同驱动下,黄河三角洲海域的M_(2)分潮无潮点向东南方向移动,主要影响因素为水深。黄河口向海延伸和海堤丁坝建设导致的岸线变化,对无潮点位置影响较小,但在该凸出岸段两侧形成余流流涡,使得黄河入海物质在莱州湾内停留时间变长,向渤海输运扩散的时间推迟。

摘要： 为研究黄河入海径流变化条件下河口附近海域盐度扩散特征,以更好地保护河口海域生物资源多样性,本文以黄河下游利津水文站的长序列实测径流数据资料为基础,利用近海水动力模型FVCOM,分析径流变化对黄河口海域盐度的影响规律。结果表明:黄河口与莱州湾之间存在顺时针的环流系统,在余流作用以及涨落潮方向的影响下,黄河冲淡水长期向莱州湾扩散;丰水期黄河冲淡水几乎影响了整个莱州湾,27盐度锋可以到达莱州湾中部,27等盐线的表层包络面积为2665.61 km^(2),占莱州湾的1/4左右,枯水期低盐度水只有向南扩散的趋势,27以下的低盐度水集中分布在黄河口门附近,27等盐线的表层包络面积只有199.65 km^(2);5月份,随着入海径流量增加,27等盐线扩散的范围、距离、方向都会发生明显变化。在对近海生物资源有迫切保护需求的情景下,适当减少其他用水户供水量以增加入海生态径流量,可以有效改善黄河口海域附近的盐度情况,为生物资源的生长繁殖创造良好条件。

摘要： 本文基于非结构化网格的有限体积海岸海洋模型(Finite volume coastal ocean model, FVCOM),构建大长山岛海域的水动力数值模型,分析投放人工鱼礁对研究海域水动力的影响。首先利用实测潮位和流速数据对模型进行验证,结果吻合良好,表明模型在水动力计算上具有较高的精度。随后选取人工鱼礁投放前后涨、落急时刻的表层潮流流速、流向进行对比分析,并随机选取9个特征点流速进行对比。结果表明:投放人工鱼礁前后的鱼礁区速度变化较大,最大值为0.230 m/s,其他区域速度变化较小,人工鱼礁的投放会使投放区域局部潮流场发生变化,远离人工鱼礁投放区域的海域流场受鱼礁影响不明显。

摘要： 利用实测资料对比和FVCOM数值模拟等方法,研究了"利奇马"台风风暴潮在渤海的演变规律.研究表明:渤海沿岸的风暴潮过程是由局地风"直接作用"及外部天气系统"间接影响"共同作用引起的,且它们引起的风暴潮时空分布明显不同.在"利奇马"台风风暴潮中,"直接作用"引起的风暴增水在渤海湾和莱州湾沿岸分别约占总风暴增水的2/3和1/2.

摘要： 本发明公开了一种基于FVCOM和OpenFOAM模型的多尺度水动力耦合方法，包括FVCOM模型依托中尺度粗分辨率二维非结构网格，模拟三维分层流动信息，OpenFOAM模型依托小尺度细分辨率网格，模拟全三维精细流动信息；基于水位初始场和外域潮位边界瞬时值，运用FVCOM模型计算获得外域三维分层潮流场，结合三线插值法得到每个网格质心处的潮流数据；利用最邻近点插值方法，首先将三维分层潮流数据从非结构网格质心处传递到融合区中间结构化网格节点处，随后进一步将其传递到内域模型OpenFOAM边界节点上；以到达内域模型边界处的潮流数据作为初始值，通过计算得到潮流与海洋构筑物相互作用结果，解析构筑物近区大尺度海洋动力引起的水体飞溅和冲击现象。

摘要： 本发明公开了一种基于FVCOM和遥感反演的城市湖泊富营养化模拟方法和系统，属于湖泊水环境模拟领域，该方法包括：利用遥感影像数据和多种机器学习算法构建多个遥感反演模型，并对多个遥感反演模型进行组合；通过集合得到的遥感反演模型对富营养化指标进行遥感反演；基于FVCOM模型对湖泊富营养化指标进行模拟和预测；对FVCOM模型参数和输出结果进行校正，实现FVCOM模型预测结果与遥感反演结果的同化；采用经过校正和同化的FVCOM模型对待模拟湖泊富营养化过程进行动态连续模拟和富营养化预测。本发明利用集合建模技术有效了提高水质遥感反演结果的精度，同时将水质遥感反演优化值与FVCOM模型进行同化，有效提高了湖泊富营养化的模拟与预报精度。

摘要： 本发明公开了一种基于FVCOM和OpenFOAM模型的多尺度水动力耦合方法，包括FVCOM模型依托中尺度粗分辨率二维非结构网格，模拟三维分层流动信息，OpenFOAM模型依托小尺度细分辨率网格，模拟全三维精细流动信息；基于水位初始场和外域潮位边界瞬时值，运用FVCOM模型计算获得外域三维分层潮流场，结合三线插值法得到每个网格质心处的潮流数据；利用最邻近点插值方法，首先将三维分层潮流数据从非结构网格质心处传递到融合区中间结构化网格节点处，随后进一步将其传递到内域模型OpenFOAM边界节点上；以到达内域模型边界处的潮流数据作为初始值，通过计算得到潮流与海洋构筑物相互作用结果，解析构筑物近区大尺度海洋动力引起的水体飞溅和冲击现象。

摘要： 本发明公开了一种基于FVCOM和遥感反演的城市湖泊富营养化模拟方法和系统，属于湖泊水环境模拟领域，该方法包括：利用遥感影像数据和多种机器学习算法构建多个遥感反演模型，并对多个遥感反演模型进行组合；通过集合得到的遥感反演模型对富营养化指标进行遥感反演；基于FVCOM模型对湖泊富营养化指标进行模拟和预测；对FVCOM模型参数和输出结果进行校正，实现FVCOM模型预测结果与遥感反演结果的同化；采用经过校正和同化的FVCOM模型对待模拟湖泊富营养化过程进行动态连续模拟和富营养化预测。本发明利用集合建模技术有效了提高水质遥感反演结果的精度，同时将水质遥感反演优化值与FVCOM模型进行同化，有效提高了湖泊富营养化的模拟与预报精度。

摘要： 本发明公开了一种基于FVCOM模型的可视化潮汐潮流预报方法，该方法包括选取目标海域，确定计算区域；进行计算区域的网格配置；进行模式设置，构造模型的边界条件和初始条件；运用FVCOM模型进行数值模拟计算；对模拟结果进行水位潮流验证；对模拟结果调和分析，得到各个计算点的潮汐、潮流调和常数；利用调和常数进行潮位、潮流预报；通过Matlab实现预报结果的可视化。该方法可对海上风电场逐机位进行潮汐预报、潮流预报和潮汐潮流特征查询的功能，具有重点海域高分辨率的特点，可以满足风电场海域在地形复杂，岛屿众多情况下的潮汐潮流预报。