海域潮汐模型开边界反演优化方法初探-水科学进展.PDFVIP

第 20 卷 第 1 期 水 科 学 进 展 Vol20 ,No1 2009 年 1 月 　　 ADVANCES IN WATER SCIENCE 　 J an . , 2009 　 海域潮汐模型开边界反演优化方法初探 ———以 K 分潮振幅为例 1 1 ,2 1 1 李明昌 , 梁书秀 , 孙昭晨 ( 1 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室 , 辽宁 大连 　116024 ; 2 交通部天津水运工程科学研究院水路交通环境保护技术实验室 , 天津 　300456) 摘要 : 将数据驱动模型理论和海域潮汐模型有机地结合在一起 , 建立海域潮汐模型开边界反演新方法 , 并纳入潮流 资料作为反演工作的依据 。该方法通过海域潮汐模型设计工况的计算构建内部观测点的解集空间 , 并归纳建立内 ( ) 部观测点潮汐 或潮流 同开边界潮汐之间的关系 , 将观测点潮汐和潮流实测资料带入关系之中反演开边界条件 。以 辽东湾海域潮汐模型 K 分潮振幅开边界条件为例验证反演方法 , 表明该开边界反演方法是有效的。 1 关 　键 　词 : 开边界条件 ; 反演 ; 数据驱动模型 ; 潮流 ; 潮汐模型 ( ) 中图分类号 : P73123 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 2009 开边界条件的确定是海域潮汐模型验证的主要工作内容 。传统的模型验证过程中 , 开边界的初始值可由边 界附近潮汐测站资料插值方法给出 , 或由更大范围数学模型提供 。在此基础上采用试错法 , 最终在一定精度范 围内得到满足计算域内实测值的边界条件 。在实际工程中 , 潮汐资料可能是相当匮乏的 , 或者存在数据缺失和 时间上的不对应性 ; 而大范围数值模型提供的开边界条件对于浅水海域精度较低 。因此 , 发展系统的、优化的 开边界反演方法极具现实意义 。 针对海域潮汐模型的开边界反演 , 国内外学者进行了大量的数值研究[ 1～8 ] , 其中最普遍采用的方法是伴随 法 。尽管伴随法在优化模型初始场 、参数估计 、开边界条件等方面取得了良好的研究成果 , 但是由于伴随方法 需要迭代计算正向的潮汐方程和逆向的伴随方程 , 其计算过程复杂并且耗费大量的机时[9 ] , 虽然可以通过良好 的猜测初值来减少迭代步数[5 ] , 但是实际工程中的资料并不是很充分 , 因此这就给实际工程研究的模型验证工 作带来了很大的不便 。目前伴随方法反演所依赖的海域内部观测资料均是潮位资料 , 尚未应用潮流资料[ 10 ] , 而潮流作为潮波的水平运动形式 ,