基于非规则网格模型的全球潮流能评估

利用网格有限体积海洋模式,在非规则网格模型中考虑内潮黏性和自吸-负荷潮联合作用,建立了包括M2、S2、N2、K1、O1、Q1共6个分潮的天体引潮力驱动全球纯动力潮汐模型。在全球潮汐模型结果验证的基础上,系统计算和统计评估全球潮流能平均密度,并给出全球范围内潮流能较大区域的潮流能分布。结果显示,英吉利海峡处存在面积接近33 000 k m2,最大潮流能密度达到1 100 W/m2的大潮流能带;加拿大巴芬岛西侧海域最大潮流能密度超过了1 150 W/m2;阿拉斯加沿海库克湾海域最大潮流能密度达到了500 W/m2;俄罗斯白海入口处潮流能带面积较大,最大潮流能密度达到了500 W/m2;澳大利亚沿海潮流能带面积不大,但数量众多,潮流能密度普遍超过了100 W/m2;中国近海在长江口杭州湾海域以及台北以北海域潮流能密度达到了100 W/m2。     

水下图像基于 GAN 去模糊的增强技术

利用海洋模式FVCOM(FiniteVolume,primitiveequationCommunityOceanModel)建立了一个高分辨率的舟山附近海域潮汐潮流模型,通过与历史实测资料进行对比验证了模型模拟结果的可靠性,表明模型可以较好地描述舟山附近海域潮汐潮流运动状况。基于模型的模拟结果,估算与分析了舟山西堠门水道的潮流能资源,结果表明,西堠门水道的潮流以往复流为主,年平均流速和年最大流速分别超过1.2m/s和2.6m/s,年平均能流密度和年最大能流密度分别超过1.2kW/m2 和6.5kW/m2;西堠门水道的平均流速和平均能流密度存在3处峰值区,其值大小由西北向东南递增;西堠门水道流速和能流密度的季节分布特征相似,1月(冬季)的流速和能流密度最大,4月(春季)和10月(秋季)次之,7月(夏季)最小。结合潮流能发电站选址原则,本文认为册子岛西北岬角处海域可选为西堠门水道潮流能发电站的最佳场址,其总平均功率和有效功率分别为30.0 MW 和4.5 MW,与当前已经运行的潮流能发电站相比较,该选址区域的发电能力较为可观,具有极大开发潜力。     

灌门水道潮流能资源评估及开发条件初步分析

浙江舟山海域是我国沿海潮流能试验研究和开发利用的热点区域,灌门水道即舟山海域著名的强潮流通道。首先,通过建立平面二维潮流数学模型,分析研究了灌门水道的潮流能资源分布特征,估算了其潮流能资源蕴藏量和技术可开发利用量。其次,分析了在灌门水道开展潮流能开发利用所需要面临的各种限制因素,对潮流能发电示范项目的开发条件进行了初步分析评估。研究成果显示,灌门水道内的最大流速普遍超过3 m/s,平均能流密度普遍超过3 k W/m2,可作为在本区域开展潮流能开发利用选址规划的重要依据。     

舟山地区潮流能开发利用现状及对策建议

我国海疆辽阔,岛屿众多,潮流能源丰富。浙江省舟山海域是潮流能开发利用条件最为理想的地区,潜在用户与应用市场巨大。文章从资源状况、规划布局、专项成效等方面介绍舟山潮流能的发展现状,并提出促进舟山地区潮流能发展的对策建议。     

厦门湾海域及金门水道潮流能特征分析

采用无结构三角形网格海洋数值模式FVCOM,建立厦门湾及其邻近海域三维潮汐潮流数值模型。通过模型计算结 果统计其潮流能要素特征表明：大小潮期间平均流速较大区域主要发生在金门水道、金门北东水道、厦门东侧水道、九龙江 口至青屿水道以及安海湾口门附近海域;该海域最大可能流速最大值可达到2.2 m/s,发生在金门北东水道,金门水道次之; 金门水道一年内垂向平均流速超过1 m/s的时间占28.3 %;金门水道潮流能蕴藏量为2 917 kW。     

基于Argo 观测的太平洋温、盐度 分布与变化（1）：温度

采用无结构三角形网格海洋数值模式FVCOM,建立厦门湾及其邻近海域三维潮汐潮流数值模型。通过模型计算结 果统计其潮流能要素特征表明：大小潮期间平均流速较大区域主要发生在金门水道、金门北东水道、厦门东侧水道、九龙江 口至青屿水道以及安海湾口门附近海域;该海域最大可能流速最大值可达到2.2 m/s,发生在金门北东水道,金门水道次之; 金门水道一年内垂向平均流速超过1 m/s的时间占28.3 %;金门水道潮流能蕴藏量为2 917 kW。     

成山头外潮流能初步估算

应用短期潮流调和分析方法,对成山头外一定点连续观测站的潮流数据进行分析,计算了O1,K1,M2,S2,M4,MS4 6个主要分潮潮流调和常数及椭圆要素,分析了成山头外海区潮流的变化特征,通过潮流预报计算了该海域的潮流功率密度。结果表明:基于调和分析的潮流预报流速与实测流速吻合良好;成山头外海域表层、中层、底层的潮流平均功率密度分别为327 W/m2,219 W/m2,115 W/m2,垂向平均的平均功率密度为225 W/m2,该海域的潮流能理论蕴藏量为1.77×107 W。     

山东省周边海域潮流能资源评估

采用基于三角形可变分辨率网格系统的三维海洋模型,模拟得到2012—2013年山东周边海域的潮汐潮流。对该海域潮流能进行模拟研究,结果表明:通过检验发现SELFE对山东周边海域的潮汐潮流具有较强的模拟能力。平均流速、最大流速、最大可能流速与能流密度分布一致,较大的区域都发生在渤海海峡和成山头海域,年平均能流密度分别达到600 W/m2和500 W/m2;选取了13个能流密度较大的重点断面,对山东省潮流能资源进行评估,山东省潮流能蕴藏量总量为1 202.9 MW,资源较为丰富。其中,渤海海峡诸水道潮流能蕴藏量为914.2MW,占山东省潮流能总资源储量的76%;成山角断面潮流能蕴藏量为190.3 MW,占山东省潮流能总资源储量的16%。综合以上计算结果及环境因素,文章推荐开发潮流能的海域为渤海海峡诸水道(尤其是北隍城北侧水道)和成山角海域。潮流能的开发利用对于解决能源短缺、改善全球生态环境和维持可持续发展具有重要意义,能够为我国维护海洋权益、迈向深蓝提供科学依据。     

一维水道中潮流能可提取率的理论推导

针对一维两端开放的潮流通道模型,在动力学基础上,运用流体的动量定理、质量守恒规律和能量守恒原理,推导得到通道内潮流能可提取量的计算公式以及最大可提取率的数学表达式。从推导结果可以看出,理论最大可提取率与水道海底摩阻系数、水深、水道长度、宽度等因素密切相关。此外,选取杭州湾海域建立数值模型进行实例计算,利用推导的理论公式求出不同水道的最大可提取率,最终求得海域内主要水道潮流能可提取量。     

舟山本岛北部大麦秆礁海域地形诱发的小尺度涡

在舟山附近北至南汇嘴附近,南至象山港附近,东至-60 m等深线附近海域建立了二维潮流模型,通过多个验潮站和实测潮流资料的验证,潮流、潮位计算结果与实测结果符合良好。在此基础上,通过数值模拟,研究了舟山北部大麦秆礁附近海域地形诱发的小尺度涡,Lagrange质点漂移实验也很好地验证了数模的结果。为了研究大麦秆礁的地形对小尺度涡的影响,在数值模型中将大麦秆礁的东北部的岛礁去除,结果显示:涨潮时,大麦秆礁西侧两个小尺度涡减少为一个;落潮时,大麦秆礁东北岛礁东侧两个小尺度涡消失,表明地形是大麦秆礁附近小尺度涡生成的主要原因。