DB37_T 4685—2023海湾纳潮量数值计算技术规程.pdf

ICS 27.140 CCS A 45 37 山东省地方标准 DB37/T 46852023 海湾纳潮量数值计算技术规程 Code of practice for numerical calculation of tidal prism in sea bay 2023-12-28 发布 2024-01-28 实施 山东省市场监督管理局 发 布 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 基本程序.1 5 资料收集.2 岸线与水深.2 5.1 海流与水位.2 5.2 6 二维潮波数值模型.2 控制方程与数值算法.2 6.1 计算域的确定及网格剖分.2 6.2 边界条件.2 6.3 基本参数确定.2 6.4 验证计算及精度控制.2 6.5 7 纳潮量计算.2 平均纳潮量计算.3 7.1 潮周期纳潮量计算.3 7.2 8 成果与报告.4 成果要求.4 8.1 报告编写.4 8.2 附录 A（资料性）海湾纳潮量数值计算结果汇总表.5 附录 B（资料性）海湾纳潮量数值计算报告格式与内容.6 B.1 文本格式.6 B.2 报告章节内容.6 参考文献.8 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由山东省海洋局提出并组织实施。本文件由山东省海洋标准化技术委员会归口。海湾纳潮量数值计算技术规程 1 范围 本文件确立了海湾纳潮量数值计算的基本程序，规定了资料收集、二维潮波数值模型、纳潮量计算、成果与报告等内容。本文件适用于山东省管辖海域内的海湾纳潮量计算。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 12763.2 海洋调查规范 第2部分：海洋水文观测 HY/T 147.7 海洋监测技术规程 第7部分：卫星遥感技术方法 JTS/T 231 水运工程模拟试验技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 湾口 bay mouth 海湾两个岬角之间的出口。3.2 纳潮量 tidal prism 由于潮汐涨落引起的海湾水体体积的变化量。3.3 潮差 tidal range 在一个潮汐周期内，相邻的高潮与低潮之潮位差。来源：GB/T 396192020，6.2.5 3.4 单宽流量 flow discharge per unit width 单位时间通过单位宽度断面的水体体积。4 基本程序 纳潮量计算宜按下列程序进行：a)收集模型建立与验证资料；b)进行海湾二维潮波数值模拟与验证；c)基于二维潮波数值模拟结果计算海湾纳潮量；d)按照成果与报告要求编写海湾纳潮量数值计算报告。5 资料收集 岸线与水深 5.1 岸线资料来源于遥感影像的解译，遥感影像的空间分辨率、成像时间和图像质量等要求按照HY/T 147.7的规定执行。水深资料来源于数字化海图或现场实测水深资料，水深测量年份应与岸线资料年份相近。海流与水位 5.2 海流与水位资料来源于海上现场观测，海流、水位观测原则上同步进行。海流与水位观测方法和资料处理按照GB/T 12763.2的规定执行。6 二维潮波数值模型 控制方程与数值算法 6.1 模型的控制方程按照JTS/T 231的规定执行。方程的离散求解方法可采用有限体积法、有限差分法或有限元法等。计算域的确定及网格剖分 6.2 模型计算域应足够大，并使开边界附近的水文要素不受海湾岸线、水深变化等的影响。海湾内部网格应加密，在疏密网格镶嵌界线上的加密度不超过3倍，并能够概化海湾岸线边界，网格结点水深应能够反映水下地形特征。边界条件 6.3 模型的边界条件应满足下列要求：a)固边界条件：垂直于陆地边界的法向速度为零；b)动边界条件：潮间带宜采用“干、湿”滑动边界；c)开边界条件：开边界水位采用潮位或潮汐调和常数形式给出，在采用潮汐调和常数形式给出时，至少包括K1、O1、M2、S2等分潮。基本参数确定 6.4 曼宁糙率系数由实测潮位、流速和流向资料确定，应考虑水深、海床组成变化等因素引起的糙率平面分布不同。水平涡流粘度宜采用Smagorinsky公式计算。验证计算及精度控制 6.5 模型应不少于2个站位的潮位、3个站位潮流观测资料验证。模型应选取与岸线数据年份对应的观测资料进行验证。潮位验证时长不少于1个月，潮流验证时长不少于25 h。模型验证精度控制按照JTS/T 231的规定执行。7 纳潮量计算 平均纳潮量计算 7.1 对潮波计算结果采用最小二乘法进行调和分析，得到潮汐调和常数，半日潮海湾平均潮差可依据潮汐调和常数进行计算。模型第个网格的平均潮差计算见公式（1）：=2.022+0.58(2)22+0.08(1+1)22 (1)式中：第个网格的平均潮差，单位为米（m）；2 第个网格半日分潮M2的振幅，单位为米（m）；2 第个网格半日分潮S2的振幅，单位为米（m）；1 第个网格日分潮K1的振幅，单位为米（m）；1 第个网格日分潮O1的振幅，单位为米（m）。平均纳潮量计算见公式（2）：=1 (2)式中：平均纳潮量，单位为立方米（m3）；第个网格的平均潮差，单位为米（m）；第个网格的面积，单位为平方米（m2）；计算域网格数。潮周期纳潮量计算 7.2 在湾口断面上布设个控制点，相邻两个控制点间距为，涨潮或落潮期设为个时间步，时间步长为。从潮波计算结果中提取断面上个控制点个时刻的水深、流速和流向，则流经断面第个控制点时刻的单宽流量计算见公式（3）：=()(3)式中：第个控制点时刻的单宽流量，单位为平方米每秒（m2/s）；第个控制点时刻的水深，单位为米（m）；第个控制点时刻的流速，单位为米每秒（m/s）；第个控制点时刻的流向，单位为弧度（rad）；向与断面起点至终点方向顺时针的夹角，单位为弧度（rad），面向海湾，断面左端点为起点，右端点为终点，见图1。图1 角定义示意图 时刻湾口断面流量计算见公式（4）：=+12 1=1 (4)式中：时刻湾口断面流量，单位为立方米每秒（m3/s）；湾口断面控制点数；第个控制点时刻的单宽流量，单位为平方米每秒（m2/s）；+1 第+1个控制点时刻的单宽流量，单位为平方米每秒（m2/s）；相邻两个控制点间距，单位为米（m）。潮周期纳潮量计算见公式（5）：=+121=1 (5)式中：潮周期纳潮量，单位为立方米（m3）；涨潮或落潮期时间步数；时刻湾口断面流量，单位为立方米每秒（m3/s）；+1 +1时刻湾口断面流量，单位为立方米每秒（m3/s）；时间步长，单位为秒（s）。8 成果与报告 成果要求 8.1 计算成果应包括潮周期纳潮量和平均纳潮量，潮周期纳潮量至少包括大、小潮期纳潮量，计算时长不少于60个连续潮周期，计算结果保留3位小数，计量单位采用立方千米（km3）。海湾纳潮量数值计算结果汇总表参照附录A。报告编写 8.2 成果报告主要内容包括前言、海湾概况、纳潮量计算、结论与建议等内容。海湾纳潮量数值计算报告格式和内容参照附录B。附录A （资料性）海湾纳潮量数值计算结果汇总表 表A.1给出了海湾纳潮量数值计算结果的内容与格式。表A.1 海湾纳潮量数值计算结果汇总表 计算区域：填表日期：计算年份 潮周期纳潮量 平均纳潮量（km3）大潮期纳潮量（km3）小潮期纳潮量（km3）备注：填表人：校对人：审核人：附录B （资料性）海湾纳潮量数值计算报告格式与内容 B.1 文本格式 B.1.1 文本规格 海湾纳潮量数值计算报告文本外形尺寸为A4（210 mm297 mm）。B.1.2 封面格式 海湾纳潮量数值计算报告封面格式如下：第一行书写：海湾纳潮量（居中）；第二行书写：数值计算报告（居中）；落款书写：编制单位全称（居中）；第四行书写：年月（居中）；以上内容字体字号应适宜，各行间距应适中，保持封面美观。B.1.3 封里1内容 封里1应写明报告编制单位的全称、通讯地址、邮政编码、联系电话、传真、E-mail等。B.1.4 封里2内容 应分行写明：报告编制单位全称（加盖公章）、报告技术负责人（姓名、职务、职称）、项目负责人（姓名、职务、职称）、主要编制人员（姓名、职务、职称）、审核人（姓名、职务、职称）等，并签名。B.2 报告章节内容 报告应包括以下全部或部分内容。根据各海湾特点和纳潮量计算具体内容，可对下列章节及内容适当增减。B.2.1 前言 B.2.1.1 目的意义 B.2.1.2 计算内容、范围 B.2.1.3 总体技术路线 B.2.2 海湾概况 B.2.2.1 地理位置及区位条件 B.2.2.2 自然环境条件 B.2.2.3 开发利用现状 B.2.3 纳潮量计算 B.2.3.1 基本资料：岸线与水深、海流与水位 B.2.3.2 数值模型：计算域确定与网格剖分、数值算法与定解条件、参数选取与验证计算 B.2.3.3 纳潮量计算：大、小潮期纳潮量和平均纳潮量 B.2.4 结论与建议 B.2.4.1 结论 B.2.4.2 建议 B.2.5 计算数据报表 附图、附表、附件（含参考文献）。参考文献 1 GB/T 396192020 航道测量基本术语 2 黄祖珂,黄磊.潮汐原理与计算M.青岛:中国海洋大学出版社,2005.3 方国洪,郑文振,陈宗镛等.潮汐和潮流的分析和预报M.北京:海洋出版社,1986.4 郑文振.实用潮汐学M.天津:海军测量部,1959.5 ZHAO D H,SHEN H W,III G,et al.Finite-Volume Two-dimensional unsteady-flow model for river basinsJ.Journal of Hydraulic Engineering,1994,120(7):863-883.6 SMAGORINSKY J.General circulation experiments with the primitive equations J.Monthly Weather Review,1963,91(3):99-164.