钱塘江涌潮的特性

1概述
1.1什么是涌潮
1.1.1形态
1.1.2与整体流动的关系
1.2涌潮研究的意义
1.2.1人类生存发展的需要
1.2.2促进精神文化繁荣的需要
1.2.3学科发展的需要
1.3研究方法
1.3.1明确问题
1.3.2观测现象
1.3.3构建和分析模型
1.3.4观测与理论分析的结合
1.4几个约定

2钱塘江涌潮的历史变迁
2.1钱塘江涌潮产生的年代
2.2古代关于钱塘江涌潮的研究
2.2.1关于涌潮成因的研究
2.2.2潮候研究
2.2.3强潮河口特性研究
2.3钱塘江河道的变迁
2.4钱塘江涌潮的变迁
2.4.1涌潮形成地点的变化
2.4.2观潮地点的变化
2.4.3涌潮上溯的距离
2.5涌潮失期
2.6近年一般情况

3钱塘江河口基本情况
3.1概况
3.2水文
3.2.1径流
3.2.2潮汐
3.3河口段河床的特性
3.3.1河口段分区
3.3.2沙坎顶部的变化
3.3.3河道的游荡
3.3.4河口段的演变特点
3.4河口段潮位的变化
3.4.1河口段潮位年内的变化
3.4.2盐官高、低潮位响应曲线
3.4.3年际变化
3.4.4低潮位的变化

4钱塘江涌潮的形成和发展过程
4.1整体情况
4.2采用的资料
4.3涌潮的酝酿阶段
4.4涌潮推进速度和沿程强度变化
4.4.1涌潮沿程强度变化
4.5潮波波形的变化
4.5.1形成以前
4.5.2发展阶段
4.5.3潮位曲线双峰阶段
4.5.4涌潮湮灭以后
4.5.5关于双峰问题
4.6潮流特性
4.6.1流速沿程变化
4.6.2最大流速平面分布的特点
4.6.3可能最大流速

5影响涌潮强度的主要因素
5.1影响涌潮强度的因素分析
5.1.1下游潮汐
5.1.2当时流量
5.1.3河道状况
5.2盐官涌潮强度预报模型
5.2.1指标选取
5.2.2预测模型
5.3定量分析
5.3.1试验方案设计
5.3.2显著性检验
5.3.3主要因素的影响趋势
5.4大规模围涂对涌潮的影响
5.4.1大规模围涂工程实施后，涌潮沿程强度分布趋于稳定，现象整体下移
5.4.2治理后，河口段潮汐特性有所变化
5.4.3盐官站涌潮强度的变化

6涌潮的模型
6.1量阶分析
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浅水流动方程基本性质
7.1浅水流动方程
7.2圣维南(SaintVenant)方程
7.3方程的量阶分析
7.4扰动波的传播规律
7.4.1扰动波传播速度与Froude数
7.5圣维南方程的特征线方程及特征关系
7.5.1特征线方程和特征关系
7.5.2依赖域和决定域
7.5.3超临界流和亚临界流
7.6简单波
7.6.1中心简单波

8涌波的宏观性质
8.1关于间断
8.2涌波前、后水力学参量基本关系
8.2.1涌波关系
8.2.2涌波各参量的表达式
8.3涌波关系曲线
8.3.1关系曲线
8.3.2涌波和特征两种关系曲线的联系
8.4涌波基本性质
8.4.1涌波前、后水流的机械能
8.4.2涌波必是涨潮波
8.4.3涌波行进速度与特征方向的关系
8.4.4涌波前、后水流的流型
8.5浅水流动方程的广义解
8.5.1浅水流动方程的积分形式
8.5.2涌波前后水力学参数的关系
8.5.3圣维南方程不反映涌波近傍的流动特性

9涌潮形成、发展过程的分析
9.1模型方程
9.2浅水分潮的产生
9.2.1摄动方法
9.2.2零阶方程的解
9.2.3一阶方程的解
9.3行进波
9.3.1特征线方程和特征关系
9.3.2行进波的解
9.4涨潮波与落潮波
9.4.1潮位的涨率及潮波的陡度
9.4.2涨潮波与落潮波
9.4.3涨潮历时的变化
9.5问断的形成
9.5.1关于间断的方程
9.5.2关于涌潮形成原因的讨论
9.6涌潮运动整体分析
9.6.1沿程潮位曲线的变化
9.6.2关于涌波位置的方程
9.6.3涌波对潮波的影响
9.6.4波前、后流动对涌波的影响
9.7定性分析方法：图解法
9.7.1涌潮追赶落潮波(BL)问题
9.7.2落潮波弱，涌渡强
9.7.3落潮波强，涌波弱

10涌潮形成的条件
10.1基本方程及其特征线解
10.2潮波在传播过程中波幅的变化
10.3关于涌潮形成长度的方程
10.4涌潮形成的条件
10.5一些实例
10.5.1盐官(2000年)
10.5.2陈文港(1946年)
10.5.3长江口北支
10.6发生涌潮河口的特点和类型
10.6.1涌潮的地理分布
10.6.2发生涌潮的河口特点
10.6.3发生涌潮的河口类型

11涌波的反射、交叉和分解
11.1涌波的对碰和追赶
11.1.1两股正涌波的对碰
11.1.2涌波在刚体壁面上的正反射
11.1.3两股涌波的追赶
11.2斜涌波的性质
11.2.1斜涌波基本关系
11.2.2涌波折射现象
11.2.3波后流速矢端图
11.2.4波后流型的变化
11.3斜涌波的碰撞和反射
11.3.1碰撞和反射现象
11.3.2交叉潮的形成
11.3.3涌波的斜反射
11.3.4马赫反射
11.4初始间断分解问题
11.4.1流动分析
11.4.2问题的解
11.4.3溃坝波问题的解
11.4.4二维间断的分解

12涌波的形态
12.1浅水流动高阶方程
12.1.1压力分布的高阶近似公式
12.1.2压力梯度表达式
12.1.3浅水流动高阶方程
12.2波状涌潮分析
12.2.1波架坐标系下的涌潮方程
12.2.2方程的无量纲形式
12.2.3方程(12-18)的解
12.2.4讨论
12.3涌潮形态的数值模拟
12.3.1方法
12.3.2耗散系数口
12.3.3与试验数据的比较
12.4涌潮的局部形态分析

13大尺度涌潮数值模型
13.1概述
13.1.1数值模拟是涌潮研究的重要方法
13.1.2数值模拟的局限
13.1.3关于大尺度涌潮数值模型
13.1.4有限体积法
13.2Godunov计算格式的基本思路
13.2.1Godunov格式
13.2.2Riemann问题中源项的处理
13.2.3式(13-7)中的源项处理办法
13.3二维流动的Godunov格式
13.3.1法向通量计算方法
13.3.2底坡源项离散方法
13.3.3活动边界的处理
13.4算例：钱塘江涌潮数值模拟(Godunov格式)
13.4.1地形概化及水文资料
13.4.2模拟结果
13.4.3无结构网格

14涌波数值模型
14.1概述
14.2VOF方法
14.2.1流场分析
14.2.2自由表面位置调整
14.2.3求解步骤
14.2.4稳定性条件
14.2.5涌波的数值生成
14.3涌波翻越丁坝过程以及上游河床冲刷强度分析
14.3.1涌波翻越丁坝过程的模拟
14.3.2冲刷强度指标的选择
14.3.3试验结果及分析

参考文献
附录浅水流动方程
F.1流体力学基本方程
F.2方程沿水深的积分
F.3静水压力分布律及浅水流动方程
F.4实际河道的一维浅水流动方程