FVCOM 流域、海洋水环境数值模拟方法及实践技术应用

近年来，随着人类活动产生的营养负荷不断增加，流域和海洋生态系统正面临着日益严峻的威胁。近岸水质数值模拟作为近岸水环境保护的有效工具，在水环境污染控制和水质规划管理中发挥着重要作用。FVCOM（Finite Volume Coastal Ocean Model）作为一种先进的数值模拟工具，在近岸水环境模拟方面具有显著优势，如采用非结构化三角形网格易于拟合岸线和局部加密，垂向σ坐标系易于拟合底边界地形，干湿判别法处理潮滩动边界，内外模分裂以节省计算时间等。

一、背景

系统讲解海洋数值模式基础理论，以及在 Linux 操作系统下 FVCOM 运行环境的搭建，帮助掌握应用 FVCOM 进行流域、海洋水动力、温盐、水质的数值模拟方法。同时，还将涵盖水动力、温盐、水质的数值模拟结果的率定，以及相关前沿问题的介绍。具备独立模拟流域、海洋水动力、水环境的能力，为解决科研和工作中的实际问题提供坚实基础。

二、内容

（一）海洋数值模式基础理论

1. FVCOM 海洋数值模式发展历程 ：介绍 FVCOM 模型的发展历史和应用背景，帮助了解其在海洋数值模拟领域的重要地位。

2. FVCOM 控制方程、数值方法讲解 ：深入讲解 FVCOM 模型的控制方程和数值方法，理解模型的数学基础和计算原理。

3. FVCOM 模式水动力模块介绍、温盐模块介绍、水质模块讲解 ：详细介绍 FVCOM 模型的各个功能模块，包括水动力、温盐和水质模块，熟悉模型的功能和应用场景。

（二）Linux 操作系统下 FVCOM 模式配置

1. VMware 虚拟机安装 ：指导安装 VMware 虚拟机，为后续的 Linux 环境搭建提供基础。

2. CentOS 6.6 Linux 系统安装 ：教授如何安装 CentOS 6.6 Linux 系统，确保能够在 Linux 环境下运行 FVCOM 模型。

3. INTEL 编译器安装 ：讲解 INTEL 编译器的安装方法，为 FVCOM 模型的编译提供必要的工具。

4. FVCOM 配置所需软件的编译及安装运行 ：指导编译和安装 FVCOM 配置所需的 OPENMPI、HDF5、NETCDF3、NTFS3、PROJ4 等软件，确保模型能够正常运行。

5. Linux 环境变量的设置 ：教授如何设置 Linux 环境变量，为 FVCOM 模型的运行提供良好的环境配置。

（三）水动力数值模拟

前处理

1. 岸线数据的提取 ：讲解如何提取岸线数据，为模型的网格生成提供基础数据。

2. 水深数据的获取 ：介绍获取水深数据的方法，确保模型能够准确反映水体的深度信息。

3. SMS 软件安装、网格生成、划分技巧及优化方法 ：指导安装 SMS 软件，并学习网格生成、划分技巧及优化方法，提高模型的计算精度和效率。

4. FVCOM 水动力模拟准备文件的制作 ：教授如何制作 FVCOM 水动力模拟所需的准备文件，确保模型能够顺利运行。

5. FVCOM 水动力模拟计算设置 ：讲解 FVCOM 水动力模拟的计算设置方法，能够根据实际需求调整模型参数。

6. FVCOM 编译、可执行文件生成 ：指导编译 FVCOM 模型，生成可执行文件，为模型的运行做好准备。

7. FVCOM 水动力模拟执行及运行时可视化分析 ：教授如何执行 FVCOM 水动力模拟，并进行运行时的可视化分析，直观地了解模拟结果。

后处理

1. FVCOM 水动力模拟结果可视化 ：讲解如何对 FVCOM 水动力模拟结果进行可视化，能够直观地展示和分析模拟数据。

2. FVCOM 水动力模拟结果误差分析方法 ：介绍误差分析的方法，帮助评估模拟结果的准确性。

3. FVCOM 水动力模拟结果率定方法及经验分享 ：分享 FVCOM 水动力模拟结果率定的方法和经验，提高模拟结果的可靠性。

（四）温盐、水质数值模拟

前处理

1. NECP、ECMWF 再分析资料下载 ：指导下载 NECP、ECMWF 再分析资料，为温盐、水质模拟提供基础数据。

2. FVCOM 三维温盐模拟准备文件制作 ：教授如何制作 FVCOM 三维温盐模拟所需的准备文件，确保模型能够顺利运行。

3. FVCOM 三维水质模拟准备文件制作 ：讲解 FVCOM 三维水质模拟准备文件的制作方法，为水质模拟提供必要的数据支持。

4. FVCOM 温盐、水质模拟计算设置 ：介绍 FVCOM 温盐、水质模拟的计算设置方法，能够根据实际需求调整模型参数。

后处理

1. 温盐模拟结果率定方法 ：分享温盐模拟结果率定的方法，评估模拟结果的准确性。

2. 水质模拟结果率定方法理论 ：讲解水质模拟结果率定的理论基础，提供科学的评估方法。

3. 水质模型参数率定方法应用 ：介绍水质模型参数率定的方法应用，提高水质模拟结果的可靠性。

（五）案例分析

1. 水动力模拟应用案例分析 ：通过实际案例分析，展示 FVCOM 模型在水动力模拟中的应用效果和优势。

2. 温盐模拟应用案例分析 ：分享温盐模拟的实际应用案例，了解模型在不同场景下的应用方法。

3. 水质模拟应用案例分析 ：通过案例分析，展示 FVCOM 模型在水质模拟中的应用效果和实际意义。

4. FVCOM 在内河中的应用及优缺点 ：探讨 FVCOM 模型在内河中的应用情况，分析其优缺点，提供参考。

如果您对 FVCOM 流域、海洋水环境数值模拟方法及实践技术应用感兴趣，或希望提升自己在这一领域的专业技能，可以私信联系详细了解