汇泉湾水动力环境观测和数值模拟研究

汇泉湾是青岛市最主要的海水浴场,湾区浴场的沙滩沙质退化及细沙流失现象一直备受关注。本研究旨在研究上述现象的成因,为汇泉湾生态环境保护和可持续发展提供科技支持。我们于2015年1月和9月在汇泉湾进行了水文、泥沙和悬浮物的综合观测,并基于FVCOM建立了汇泉湾高分辨率的水动力模式,模拟了汇泉湾及其临近海域的水动力环境。结果显示:汇泉湾常年存在一顺时针(即反气旋)环流,它有利于携带泥沙从湾的西侧进入而从东侧流出;环流中心区流速弱,泥沙不容易被带走,沉积物粒径较小。汇泉湾海域沙滩沙质粗化且流失的原因主要为:波致流引起的沿岸输沙将湾口西侧岩石剥蚀的较粗的细砂和粉砂搬运至浴场沙滩,而较细的泥沙容易地从东侧流出湾区。     

胶州湾潮汐潮流高分辨率数值模拟研究

基于采用无结构网格和有限体积方法的FVCOM陆架模式,考虑8个主要的天文分潮,建立胶州湾三维高分辨率数值模型来重现和研究其潮汐潮流变化状况.与实测资料对比验证表明,模拟结果与实测值吻合较好.在此基础上,根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的同潮图和潮汐、潮流、余流分布特征.研究结果揭示,最大可能潮流和最大余流都发生在团岛附近,流速分别可达2.14和0.43 m/s;除了湾口附近前人报道过的4个余流系统外,还在中部首次揭示了2个相对较弱的余流系统;潮流能通量在内外湾口呈“左进右出”的结构;胶州湾的平均纳潮量为8.31亿m3;染色试验表明,胶州湾30 d的水交换率为36.8％.     

胶州湾潮汐潮流高分辨率数值模拟研究

基于采用无结构网格和有限体积方法的FVCOM陆架模式,考虑8个主要的天文分潮,建立胶州湾三维高分辨率数值模型来重现和研究其潮汐潮流变化状况。与实测资料对比验证表明,模拟结果与实测值吻合较好。在此基础上,根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的同潮图和潮汐、潮流、余流分布特征。研究结果揭示,最大可能潮流和最大余流都发生在团岛附近,流速分别可达2.14和0.43 m/s;除了湾口附近前人报道过的4个余流系统外,还在中部首次揭示了2个相对较弱的余流系统;潮流能通量在内外湾口呈"左进右出"的结构;胶州湾的平均纳潮量为8.31亿m3;染色试验表明,胶州湾30 d的水交换率为36.8%。     

唐岛湾水动力环境影响预测模拟

唐岛湾位于青岛经济技术开发区行政商务中心与薛家岛旅游度假区之间,属原生构造湾,湾内外的水体交换量反映了其环境自净能力,对制定环境整治规划、改善湾内水环境质量具有重要意义。文章进行了潮流场的数值模拟、湾内外水体交换数值模拟以及纳潮量的计算,并通过2008年唐岛湾实测海流资料进行了检验,计算结果与实测结果吻合良好,较好地反映出该海域M2分潮潮流场时空分布的基本特征。     

欧洲某潮汐电站蓄水砂芯防波堤坝断面优化设计研究

为了对欧洲某潮汐电站蓄水砂芯防波堤坝断面进行设计优化,从工程环境、设计要求、断面结构选择、结构稳定性优化、施工和工程造价等方面进行对比分析研究。结果显示,高潮差、长周期波条件下石头围埝方案的砂芯防波堤坝断面满足该项目优化设计要求,该结构断面为类似工程项目提供借鉴和参考。     

基于FVCOM的辽东湾潮汐潮流数值模拟

本文基于有限体积海洋数值模式FVCOM,对辽东湾潮汐潮流进行数值模拟,得到了辽东湾的最大可能流速分布以及M2、S2、K1、O1分潮的潮流椭圆分布和潮致余流分布等,计算结果与实测资料符合较好。结果显示,辽东湾潮汐类型为不规则半日潮,潮流类型为规则半日潮流;最大可能流速的分布受水深和岸线等因素的影响,辽河口东侧最大可能流速达140cm/s;辽东湾顶部余流速度较大,在盖州滩以东水道M2分潮潮致余流最大流速达9cm/s,在盖州滩东南侧存在1个逆时针的余流涡,是控制辽河口径流携沙分布的重要动力要素。     

港口工程建设对莱州湾水动力环境影响的数值研究

应用ＭＩＫＥ２１建立莱州湾平面二维潮流模型,对港口工程建设前后莱州湾内潮流场进行数值模拟,研究不同工程岸线下莱州湾水动力特征。通过莱州湾的连续实测海流数据与模拟结果进行比较,可以看出两者趋势基本符合,说明该模型能较精确地反映该海域工程前后的潮流场分布情况。计算结果表明：潍坊港双堤建设后,堤身两侧潮流流速有所减小,堤头附近潮流流速明显增大,广利港规划方案实施后,位于新形成“湾”内的潮流流速均存在不同程度的减弱,而“湾”口潮流流速均增大;港口工程建设对潮流场的影响主要集中在工程邻近海域,由于潍坊港和广利港的布局占据了莱州浅滩至老黄河口南侧海域的近１／４,因此港口工程的实施对潮流场的影响还是明显存在的。     

泰国湾及邻近海域潮汐潮流的数值模拟

本文基于FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model)模式,模拟了泰国湾及其周边海域K1、O1、M2和S2四个主要分潮。采用47个验潮站实测调和常数与模拟结果进行比较,所得4个分潮的均方差分别为4.06cm、3.76cm、8.22cm和4.71cm,符合良好。根据计算结果分析了泰国湾及其周边海域的潮汐、潮流的分布特征和潮波的传播特征。数值试验表明,现有的数字水深资料(ETOPO1,ETOPO5,DBDB-V)的准确度不足以合理地模拟泰国湾潮波。     

集约用海对莱州湾水动力环境影响的数值模拟研究

在考虑水体斜压的基础上利用MIKE3三维数值模型的HD和Ecolab模块,对莱州湾的水动力环境进行了数值模拟,并将验证良好的该模型用于分析预测集约用海工程的实施对莱州湾水动力环境造成的影响。研究结果表明:工程并不会大范围改变莱州湾海域的水动力特征,影响主要集中在工程区附近,距工程新岸线约20 km处,流速变化率在15%左右甚至更小;工程造成海湾纳潮量在大小潮期分别减小0.29%和1.07%,海湾与外海水交换能力被削弱,可能会导致湾内水体污染加剧;工程实施后海湾PO_4-P平均浓度升高,DIN平均浓度降低,N/P比下降,海域磷限制作用被削弱。     

基于FVCOM 的辽东湾水动力特性数值模拟

辽东湾属于半封闭性海湾, 水动力过程具有一定的代表性。本文基于无结构化三角形网格的有限体积海岸海洋模型FVCOM（Finite-Volume Coastal Ocean Model）, 构建了辽东湾及其邻近海域的三维水动力数值模型, 并利用实测数据对6 个潮位验潮站、4 个潮流验潮站的大小潮时刻的潮位、流速、流向进行了对比验证, 该模型能够准确地模拟辽东湾的潮汐、潮流等水动力场情况, 可进一步为研究辽东湾温盐、泥沙、水质、污染物扩散等提供研究基础。     

福建沙埕港八尺门潮汐电站开发研究

本文叙述了八尺门潮汐电站的开发。该电站处于缺煤缺油而潮汐能源丰富的地区,其坝址位于峡谷处,海床为基岩。采用预制浮这沉箱结构,以无围堰施工。这是我国首例用该技术建设潮汐电站,将为我国大型潮汐电站和低水头常规水电站提供经验。     

罗源湾多年围填海工程对水动力环境的累积影响研究

由于滩涂开发和临港工业建设的需要,罗源湾内围填海活动频繁,但长期以来多个围填海工程对湾内水动力环境的累积效应十分明显。本研究以围填海累积影响下的罗源湾水动力环境变化为研究对象,通过MIKE 3模型,分析了罗源湾3个典型围填海时期岸线与地形条件下的纳潮量和水交换能力变化。结果表明,多年实施的大量围填海工程对罗源湾的纳潮量和水交换的累积效应显著。1996和2012年的海湾全潮平均纳潮量与1960年代相比,分别减少了约20.59%和28.38%,湾内30d的平均水交换率则分别减少19.17%和21.42%,半交换时间延长了约1.74和2.42d。由此可见,频繁的围填海工程对罗源湾水动力环境的累积影响较大。     

东海大堤对湛江湾水动力环境影响的研究

在湛江附近海域建立了三维动边界水动力模型,通过验证,结果与观测数据符合良好,并在此模型基础上分别模拟计算了湛江东海岛填海大堤现状以及1958年大堤修建之前湛江海域的水动力场,通过两种情况下的流场、潮位、纳潮量以及水交换率的比较,分析了东海岛大堤的存在对湛江湾水动力环境的影响。     

潮汐电站建库及运行方案分析

本文给出了几种要行的潮汐电站水库及运行方案，并就发电量，发电的连续性，发电量－价格比等指标进行了对比分析。对潮汐电站作调峰运行也进行了分析。     

胶州湾沉积环境与潮汐汊道演化特征

研究了胶州湾沉积物输运格局，沉积速率和潮汐汊道演化特征，结果表明，胶州湾口门水道内的悬沙净输运是从湾内指向湾外，湾内水体悬沙浓度终年较低，胶州湾的泥沙来源较少，沉积速率较低。历史上的围垦活动虽造成了纳潮量的减少，但口门过水断面面积并未减小。胶州湾是一个地貌演化缓慢，口站过水断面面积小于均衡状态面积的汊道系统。今后，可应用沉积动力学等方法确定维持港口和航道资源所需的纳潮量，结合纳潮海湾的环境保护和生态建设，定量地确定胶州湾的围垦潜力。     

Experimental Study on Hydrodynamic Characteristics of Vertical-Axis Floating Tidal Current Energy Power Generation Device

To study the characteristics of attenuation, hydrostatic towage and wave response of the vertical-axis floating tidal current energy power generation device (VAFTCEPGD), a prototype is designed and experiment is carried out in the towing tank. Free decay is conducted to obtain attenuation characteristics of the VAFTCEPGD, and characteristics of mooring forces and motion response, floating condition, especially the lateral displacement of the VAFTCEPGD are obtained from the towing in still water. Tension response of the #1 mooring line and vibration characteristics of the VAFTCEPGD in regular waves as well as in level 4 irregular wave sea state with the current velocity of 0.6 m/s. The results can be reference for theoretical study and engineering applications related to VAFTCEPGD.     

黄海乳山湾的鱼类

黄海乳山湾的鱼类有40科69种,以暖温性底栖鱼类为主,并以底栖生物食性的鱼为最多.本文对黄海乳山湾13种主要经济鱼类的生物学特性加以说明,乳山湾5～9月为多种经济鱼类的产卵场,应严格执行有关法规,制定禁渔期和禁鱼区以保护鱼类资源.     

湛江湾填海工程对水动力条件的影响预测

建立了湛江湾二维全流水动力学模型,模拟了湛江湾宝满码头填海工程前、后的水动力场。通过工程前后的流场比较,预测了围填工程对水动力场的影响,并优选了围填方案。     

Effect of Development of Caofeidian Harbor Area in Bohai Bay on Hydrodynamic Sediment Environment

Based on the characteristics of waves, tidal currents, sediment and seabed evolution in the Caofeidian sea area in the Bohai Bay, a 2D sediment mathematical model of waves and tidal currents is employed to study the development schemes of the harbor. Verification of spring and neap tidal currents and sediment in the winter and summer of 2006 shows that the calculated values of tidal stages as well as flow velocities, flow directions and sediment concentration of 15 synchronous vertical lines are in good agreement with the measured data. Also, deposition and erosion of the sea area in front of Caofeidian ore terminal induced by suspended load under tidal currents and waves are verified; it shows that the calculated values of depth of deposition and erosion as well as their distribution are close to the measured data. Furthermore, effects of reclamation scheme of island in front of the land behind Caofeidian harbor on the hydrodynamic environment are studied, including changes of flow velocities in the deep channels at the south side of Caofeidian foreland and Laolonggou and in various harbor basins, as well as changes of deposition and erosion of seabed induced by the project.     

海洋可再生能源生态旅游收益评估——以乳山口4万千瓦级潮汐电站为例

海洋可再生能源不仅具有巨大的清洁能源收益,而且具有可观的生态旅游收益。文章以国家首批"海洋可再生能源专项资金项目"乳山口4万千瓦级潮汐电站预可研项目为例,采用意愿调查法(CVM)评估其潜在的生态旅游收益,得到乳山口潮汐电站生态旅游的平均支付意愿为33.99元/人,潮汐电站建成后在运营期限内总的旅游收益为166.42亿元、平均旅游收益为5.20亿元/a;评估结论既可为判断海洋可再生能源项目的投资可行性和成本收益分析提供依据,亦可为当地旅游业的规划与发展提供建议和参考。