錢塘江涌潮的特性

1概述
1.1什么是涌潮
1.1.1形態(tài)
1.1.2與整體流動(dòng)的關(guān)系
1.2涌潮研究的意義
1.2.1人類生存發(fā)展的需要
1.2.2促進(jìn)精神文化繁榮的需要
1.2.3學(xué)科發(fā)展的需要
1.3研究方法
1.3.1明確問題
1.3.2觀測(cè)現(xiàn)象
1.3.3構(gòu)建和分析模型
1.3.4觀測(cè)與理論分析的結(jié)合
1.4幾個(gè)約定

2錢塘江涌潮的歷史變遷
2.1錢塘江涌潮產(chǎn)生的年代
2.2古代關(guān)于錢塘江涌潮的研究
2.2.1關(guān)于涌潮成因的研究
2.2.2潮候研究
2.2.3強(qiáng)潮河口特性研究
2.3錢塘江河道的變遷
2.4錢塘江涌潮的變遷
2.4.1涌潮形成地點(diǎn)的變化
2.4.2觀潮地點(diǎn)的變化
2.4.3涌潮上溯的距離
2.5涌潮失期
2.6近年一般情況

3錢塘江河口基本情況
3.1概況
3.2水文
3.2.1徑流
3.2.2潮汐
3.3河口段河床的特性
3.3.1河口段分區(qū)
3.3.2沙坎頂部的變化
3.3.3河道的游蕩
3.3.4河口段的演變特點(diǎn)
3.4河口段潮位的變化
3.4.1河口段潮位年內(nèi)的變化
3.4.2鹽官高、低潮位響應(yīng)曲線
3.4.3年際變化
3.4.4低潮位的變化

4錢塘江涌潮的形成和發(fā)展過程
4.1整體情況
4.2采用的資料
4.3涌潮的醞釀階段
4.4涌潮推進(jìn)速度和沿程強(qiáng)度變化
4.4.1涌潮沿程強(qiáng)度變化
4.5潮波波形的變化
4.5.1形成以前
4.5.2發(fā)展階段
4.5.3潮位曲線雙峰階段
4.5.4涌潮湮滅以后
4.5.5關(guān)于雙峰問題
4.6潮流特性
4.6.1流速沿程變化
4.6.2最大流速平面分布的特點(diǎn)
4.6.3可能最大流速

5影響涌潮強(qiáng)度的主要因素
5.1影響涌潮強(qiáng)度的因素分析
5.1.1下游潮汐
5.1.2當(dāng)時(shí)流量
5.1.3河道狀況
5.2鹽官涌潮強(qiáng)度預(yù)報(bào)模型
5.2.1指標(biāo)選取
5.2.2預(yù)測(cè)模型
5.3定量分析
5.3.1試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
5.3.2顯著性檢驗(yàn)
5.3.3主要因素的影響趨勢(shì)
5.4大規(guī)模圍涂對(duì)涌潮的影響
5.4.1大規(guī)模圍涂工程實(shí)施后，涌潮沿程強(qiáng)度分布趨于穩(wěn)定，現(xiàn)象整體下移
5.4.2治理后，河口段潮汐特性有所變化
5.4.3鹽官站涌潮強(qiáng)度的變化

6涌潮的模型
6.1量階分析
6.2不同尺度的涌潮模型
6.2.1大尺度模型
6.2.2中尺度模型
6.2.3小尺度模型
6.2.4特殊模型

7淺水流動(dòng)方程基本性質(zhì)
7.1淺水流動(dòng)方程
7.2圣維南(SaintVenant)方程
7.3方程的量階分析
7.4擾動(dòng)波的傳播規(guī)律
7.4.1擾動(dòng)波傳播速度與Froude數(shù)
7.5圣維南方程的特征線方程及特征關(guān)系
7.5.1特征線方程和特征關(guān)系
7.5.2依賴域和決定域
7.5.3超臨界流和亞臨界流
7.6簡單波
7.6.1中心簡單波

8涌波的宏觀性質(zhì)
8.1關(guān)于間斷
8.2涌波前、后水力學(xué)參量基本關(guān)系
8.2.1涌波關(guān)系
8.2.2涌波各參量的表達(dá)式
8.3涌波關(guān)系曲線
8.3.1關(guān)系曲線
8.3.2涌波和特征兩種關(guān)系曲線的聯(lián)系
8.4涌波基本性質(zhì)
8.4.1涌波前、后水流的機(jī)械能
8.4.2涌波必是漲潮波
8.4.3涌波行進(jìn)速度與特征方向的關(guān)系
8.4.4涌波前、后水流的流型
8.5淺水流動(dòng)方程的廣義解
8.5.1淺水流動(dòng)方程的積分形式
8.5.2涌波前后水力學(xué)參數(shù)的關(guān)系
8.5.3圣維南方程不反映涌波近傍的流動(dòng)特性

9涌潮形成、發(fā)展過程的分析
9.1模型方程
9.2淺水分潮的產(chǎn)生
9.2.1攝動(dòng)方法
9.2.2零階方程的解
9.2.3一階方程的解
9.3行進(jìn)波
9.3.1特征線方程和特征關(guān)系
9.3.2行進(jìn)波的解
9.4漲潮波與落潮波
9.4.1潮位的漲率及潮波的陡度
9.4.2漲潮波與落潮波
9.4.3漲潮歷時(shí)的變化
9.5問斷的形成
9.5.1關(guān)于間斷的方程
9.5.2關(guān)于涌潮形成原因的討論
9.6涌潮運(yùn)動(dòng)整體分析
9.6.1沿程潮位曲線的變化
9.6.2關(guān)于涌波位置的方程
9.6.3涌波對(duì)潮波的影響
9.6.4波前、后流動(dòng)對(duì)涌波的影響
9.7定性分析方法：圖解法
9.7.1涌潮追趕落潮波(BL)問題
9.7.2落潮波弱，涌渡強(qiáng)
9.7.3落潮波強(qiáng)，涌波弱

10涌潮形成的條件
10.1基本方程及其特征線解
10.2潮波在傳播過程中波幅的變化
10.3關(guān)于涌潮形成長度的方程
10.4涌潮形成的條件
10.5一些實(shí)例
10.5.1鹽官(2000年)
10.5.2陳文港(1946年)
10.5.3長江口北支
10.6發(fā)生涌潮河口的特點(diǎn)和類型
10.6.1涌潮的地理分布
10.6.2發(fā)生涌潮的河口特點(diǎn)
10.6.3發(fā)生涌潮的河口類型

11涌波的反射、交叉和分解
11.1涌波的對(duì)碰和追趕
11.1.1兩股正涌波的對(duì)碰
11.1.2涌波在剛體壁面上的正反射
11.1.3兩股涌波的追趕
11.2斜涌波的性質(zhì)
11.2.1斜涌波基本關(guān)系
11.2.2涌波折射現(xiàn)象
11.2.3波后流速矢端圖
11.2.4波后流型的變化
11.3斜涌波的碰撞和反射
11.3.1碰撞和反射現(xiàn)象
11.3.2交叉潮的形成
11.3.3涌波的斜反射
11.3.4馬赫反射
11.4初始間斷分解問題
11.4.1流動(dòng)分析
11.4.2問題的解
11.4.3潰壩波問題的解
11.4.4二維間斷的分解

12涌波的形態(tài)
12.1淺水流動(dòng)高階方程
12.1.1壓力分布的高階近似公式
12.1.2壓力梯度表達(dá)式
12.1.3淺水流動(dòng)高階方程
12.2波狀涌潮分析
12.2.1波架坐標(biāo)系下的涌潮方程
12.2.2方程的無量綱形式
12.2.3方程(12-18)的解
12.2.4討論
12.3涌潮形態(tài)的數(shù)值模擬
12.3.1方法
12.3.2耗散系數(shù)口
12.3.3與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較
12.4涌潮的局部形態(tài)分析

13大尺度涌潮數(shù)值模型
13.1概述
13.1.1數(shù)值模擬是涌潮研究的重要方法
13.1.2數(shù)值模擬的局限
13.1.3關(guān)于大尺度涌潮數(shù)值模型
13.1.4有限體積法
13.2Godunov計(jì)算格式的基本思路
13.2.1Godunov格式
13.2.2Riemann問題中源項(xiàng)的處理
13.2.3式(13-7)中的源項(xiàng)處理辦法
13.3二維流動(dòng)的Godunov格式
13.3.1法向通量計(jì)算方法
13.3.2底坡源項(xiàng)離散方法
13.3.3活動(dòng)邊界的處理
13.4算例：錢塘江涌潮數(shù)值模擬(Godunov格式)
13.4.1地形概化及水文資料
13.4.2模擬結(jié)果
13.4.3無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格

14涌波數(shù)值模型
14.1概述
14.2VOF方法
14.2.1流場(chǎng)分析
14.2.2自由表面位置調(diào)整
14.2.3求解步驟
14.2.4穩(wěn)定性條件
14.2.5涌波的數(shù)值生成
14.3涌波翻越丁壩過程以及上游河床沖刷強(qiáng)度分析
14.3.1涌波翻越丁壩過程的模擬
14.3.2沖刷強(qiáng)度指標(biāo)的選擇
14.3.3試驗(yàn)結(jié)果及分析

參考文獻(xiàn)
附錄淺水流動(dòng)方程
F.1流體力學(xué)基本方程
F.2方程沿水深的積分
F.3靜水壓力分布律及淺水流動(dòng)方程
F.4實(shí)際河道的一維淺水流動(dòng)方程