“门”地貌单元的能量耗散和过程机制

基岩岛屿组成的"门"地貌单元是珠江河口区别于世界其他河口的重要地貌特征之一。文章基于重整化群k-ε湍流模型(RNG k-ε)的FLOW3D流体计算模型研究了"门"地貌单元的时均动力结构及湍流能耗特性。"门"地形致动力结构伴随不同类型能耗区。根据能耗空间分布特性可分为核心区(A1区)、混合区(A2区)、上游区(A3区)、下游区(A4区)。"门"地形作用下,不同分区的动力结构、湍流特性、能量转化、能量耗散特征及其驱动机制不同。     

珠江河口潮能通量与耗散

珠江河口三角洲是我国一个极其复杂的大尺度河口系统,具有独特的河网体系和河口湾.为探讨珠江河口三角洲的潮能通量和潮能耗散机制,基于SELFE模型,建立了珠江河网-河口湾的三维数值模型,计算了河网-河口湾区的潮能通量和潮能耗散.研究表明:珠江河口的潮能通量平面上表现出主槽大,滩地较小;在总能耗中,底摩擦能耗最大,其次是垂向扩散耗散能耗,水平扩散能耗最小;存在‘门’、分汊汇流区和弯曲河道区等典型的高能耗区,高能耗区的单位面积能耗比附近水域的高数倍甚至1～2个数量级.     

摄食水平对梭鱼的生长和能量收支的影响

于 1 999年 8— 1 2月 ,在水温为 (2 4 .0± 0 .5 )℃ ,摄食水平分别为体重的 0 %、1 %、2 %、3 %、4%和饱食的条件下进行梭鱼的摄食 -生长实验。结果表明 ,梭鱼湿重、干重、蛋白质和能量的特定生长率 (SGR)与摄食水平呈直线关系 ,其转化效率与摄食水平的增加成正比 ;梭鱼的湿重、蛋白质、干重和能量的维持水平分别为体重的 1 .85 1、1 .85 3、2 .882和 2 .3 4 2 (% d) ;排粪率和排泄率随摄食水平的增加而增加 ,并呈直线关系。在最大摄食水平下 ,能量收支等式为 :1 0 0C =4.41F +1 1 .1 8U +47.0 6R +3 7.3 5G     

闽台地区地震能量的相关分析

本文应用数理统计的方法,研究了闽、台地区地震能量相关关系。结果表明,该两地区释放的地震能量间存在着显著的正相关,其相关方程为Y:0.22×10~(-2)X+5.03×10~4J~(1/2)。文中讨论了存在这种相关性的机理,指出它不仅与该两地区所处的地理位置和地质构造有关,还由于闽、台地区同位于一个应力场的缘故。     

磨刀门河口近期演变及其排洪效应

通过分析珠江磨刀门分流河口水动力结构及拦门沙的走向变化,解析磨刀门河口近期演变,并从河口的结构和功能的角度,分析磨刀门河口的排洪功能和行为。结论认为:(1)磨刀门河口正由径流优势型向河流—波浪型转变,波浪成为改造和修饰口门地形的重要动力;(2)磨刀门河口的动力、地貌变化,使得河口对淡水的防御性增强而渗透性减弱,其排洪潜力有限;(3)强径流河口发育支汊是河口延伸中的基本规律,在今后磨刀门的治理开发过程(尤其是排洪)中应注意支汊的保护利用。     

珠江河口地形致动力结构研究——以崖门为例

局部地形对于河口动量和能量平衡有重要作用,影响了潮波性质和物质输运特性。选取珠江河口崖门这一典型的地貌单元,通过水尺和座底式支架的观测,对其特殊地形边界影响下的动力结构进行了探讨。结果表明:(1)过水面积的缩窄导致崖门口处形成局部高水位区,来流方向水位壅高,去流方向水位梯度增大;(2)忽略斜压作用的情况下,由水位梯度所产生的正压项是主要的动力项。沿河道方向的二维垂向平均动量平衡中,急流时刻主要是正压项和对流加速度项平衡,憩流时刻主要是正压项和局地加速度项平衡;(3)地形变化所产生的形态阻力比床面粗糙所产生的肤面阻力要大数倍到一个数量级。     

红河断裂带中南段上新世以来构造隆升及成因

在数字高程模型(DEM)数据处理和前人磷灰石裂变径迹测年(AFT)数据的基础上,分析和识别了红河断裂带中南段(弥渡至河口段)夷平面和河流阶地的展布特征,对断裂带两盘的构造地貌进行了定量、半定量研究。研究表明,弥渡-元江段、红河-河口段南西盘夷平面高于北东盘150~840m,元江-红河段北东盘夷平面高于南西盘140~230m。红河断裂带中南段经历了7.36~11.9、3.6~4.9、1.6~2.5Ma 3个主要构造活动期次。估算了元江-红河段上新世晚期以来的隆升速率,南西盘为1.38~1.53mm/a,北东盘为1.46~1.59mm/a。红河断裂带元江-红河段北东盘处于小江断裂带和红河断裂带交汇区,其构造隆升是后二者共同作用的结果。     

1999年和2009年夏季珠江口环境要素的对比与分析

对1999年和2009年夏季珠江口的温、盐、溶解氧、叶绿素和径流量等数据进行分析。结果表明,由于1999年航次期间珠江较大的径流量,1999年冲淡水的扩展范围要大于2009年。1999年夏季珠江口水体存在较强的盐度层结,而2009年夏季受较小的珠江径流量和热带风暴浪卡的共同作用,水体盐度层结较弱,0—5m层水体垂向混合良好。两年夏季珠江口表层溶解氧(DO)的分布较为相似,而底层溶解氧的分布则有显著差异,主要表现在河口西岸浅滩区和河口口门外。1999年河口西岸浅滩区DO小于3mg.L-1,河口口门外DO在4—5mg.L-1之间,2009年河口西岸浅滩DO大于5mg.L-1,河口口门外DO小于3mg.L-1。1999年夏季伶仃洋海域内较强的盐度层结是其底层出现低氧环境的主要原因,2009年夏季强化的垂向混合使得表底层溶解氧得到了及时交换,阻碍了西岸浅滩区底层低氧环境的出现,而盐度层化和浪卡带来的浮游生物的耗氧作用可能是口门外底层出现低氧环境的原因。     

珠江河口演变的基本过程

一、潮汐河口定义和珠江河口区的范围 萨莫依洛夫(1952)称海洋潮汐影响到的河段为河口区,并根据海洋情势和河流情势在区内各段的优势把河口区分为口外海滨、河流河口段(或三角洲)和河流近     

草鱼混养生态系统能量收支的研究

采用陆基围隔实验法,对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲢鱼(Hypophythalmichthys molitrix)和鲤鱼(Cyprinus carpio)不同混养系统的能量收支和转化效率进行了研究。实验共设置7个处理组,分别为草鱼单养(G)、草鱼和鲢鱼二元混养(GS)、草鱼和鲤鱼二元混养(GC)以及草鱼、鲢鱼和鲤鱼按照不同比例放养的三元混养(GSC1、GSC2、GSC3和GSC4)。研究结果表明,实验期间各系统接收的总太阳辐射能为4 970MJ.m-2;光能利用率在0.25%～0.33%之间,各处理组之间差异显著(P<0.05);光合能转化效率以草鱼单养组最低,且与GS、GSC2、GSC3和GSC4处理组之间差异显著(P<0.05);各混养组与草鱼单养组相比,总能量转化效率分别提高了43.51%、11.62%、30.16%、64.30%、38.49%和61.90%,其中,以GSC2为最高,GSC4次之;单位净产量耗饲料能以单养草鱼组最高,显著高于GS、GSC2和GSC4处理组(P<0.05);各处理组沉积能量在3.42～17.73MJ.m-2之间,各处理组间差异显著(P<0.05),各组沉积能量占总投入能量的比例分别为30.92%、12.18%、39.08%、29.43%、28.90%、28.87%和29.80%。本研究结果表明,不同食性鱼类混养系统能够提高光合能转化效率和总能量利用率,降低沉积能量,从而有效提高系统对输入能量的利用效率。     

Estimation of turbulent kinetic energy dissipation rate in the bottom boundary layer of the Pearl River Estuary

A structure function approach is applied to estimate the turbulent kinetic energy(TKE) dissipation rate in the bottom boundary layer of the Pearl River Estuary(PRE).Simultaneous measurements with an acoustic Doppler velocimeter(ADV) supplied independent data for the verification of the structure function method.The results show that,1) the structure function approach is reliable and successfully applied method to estimate the TKE dissipation rate.The observed dissipation rates range between 8.3×10 4 W/kg and 4.9×10 6 W/kg in YM01 and between 3.4×10 4 W/kg and 4.8×10 7 W/kg in YM03,respectively,while exhibiting a strong quarter-diurnal variation.2) The balance between the shear production and viscous dissipation is better achieved in the straight river.This first-order balance is significantly broken in the estuary by non-shear production/dissipation due to wave-induced fluctuations.     

基于三层嵌套网格的珠江口冬季盐度层化的数值模拟

运用三层嵌套网格的ROMS模式较好地模拟了2009年冬季珠江口的主要水动力过程和盐度分布。结果表明,珠江口盐度层化具有明显的潮周期变化特征,涨潮时表底层盐度差较小,层化较弱;落潮时层化较强。利用势能异常变化平衡方程分析影响层化的贡献项,结果表明势能异常的平流项和应变项是影响珠江口势能异常变化的主要因素。     

参数化浅海流体动力学模型中的耗散与频散

对几个参数化浅海流体动力学模型的耗散性和频散关系进行了理论分析,提出三点结论:1.深度平均(或积分)的浅海流体动力学模式不能充分表达湍耗散;2.浅海中的强耗散将对长波振荡具有本质的影响;3.几种不同的湍参数化动力模型将对长波产生不同的频散效应。     

内潮耗散与自吸-负荷潮对南海潮波影响的数值研究

利用非结构三角形网格的FVCOM海洋数值模式,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,计算了南海及其周边海域的M_2、S_2、K_1和O_1分潮的分布。与实测值的比较表明,引入这两项对模拟准确度的提高有明显效果。根据模式结果本文计算分析了研究海域的潮能输入和耗散。能量输入计算表明,能通量是潮能输入的最主要构成部分,通过吕宋海峡断面进入南海的M_2和K_1分潮能通量分别为38和29GW;半日周期的自吸-负荷潮能量输入以负值居多,而全日周期的自吸-负荷潮能量输入以正值居多,因而自吸-负荷潮减弱了南海的半日潮,并加强了南海的全日潮。引潮力的作用也减弱了半日潮而加强了全日潮,但其作用要小于自吸-负荷潮。潮能耗散的分析显示底摩擦耗散在沿岸浅水区域起主导作用,内潮耗散则主要发生在深水区域。内潮耗散的最大值出现在吕宋海峡,且位于南海之外的海峡东部的耗散量大于位于南海之内的海峡西部的耗散量。对M_2和K_1分潮吕宋海峡的内潮耗散总值分别达到16和23GW。     

莫桑比克海峡及其邻近海区正压潮流数值模拟与能量收支分析

莫桑比克海峡及其邻近海区是全球海洋潮流和潮能耗散最强的海区之一。文章利用高分辨率通用环流模式对该海区的正压潮流进行模拟, 并对该海区潮能通量和潮能耗散特征进行分析。结果表明, 莫桑比克海峡及其邻近海区的潮波主要是半日分潮占主导地位, 全日分潮可忽略不计, M₂分潮形成1个左旋潮波系统和1个右旋潮波系统, S₂分潮形成1个左旋潮波系统。莫桑比克海峡和马达加斯加岛南部等绝大数区域的M₂和S₂半日潮流是逆时针旋转, 在马达加斯加岛顶部等局部区域是顺时针旋转, 而且在海峡通道等复杂地形处潮流流速量级较大。潮能通量矢量主要来自东边界, 大部分潮能通量沿马达加斯岛北部传入莫桑比克海峡区域, 其中经过马达加斯加岛北部和进入莫桑比克海峡的M₂ (S₂)分潮的潮能通量分别为156.86GW (40.53GW)和148.07GW (36.05GW), S₂分潮潮能通量的量级大约为M₂分潮的1/5~1/4。底摩擦耗散主要发生莫桑比克海峡和马达加斯加岛南北部, 其中莫桑比克海峡M₂ (S₂)分潮的底摩擦耗散为1.762GW (0.460GW), 占其底部总耗散的43.74% (39.72%)。     

北部湾潮波数值研究

利用普林斯顿海洋模式(POM08)建立了北部湾及其临近海区潮汐潮流数值模式,模拟了K1,O1,M2和S2这4个主要分潮,分析了模拟的潮汐和潮流分布特征,从潮波能量的角度讨论了琼州海峡对北部湾潮波系统的影响,并给出北部湾潮能的耗散情况。研究表明,北部湾是典型的全日潮海区,K1和O1分潮在南部湾口形成半个旋转潮波系统,无潮点位于越南顺安附近岸边。琼州海峡中的欧拉潮汐余流为西向流,潮余流造成的水通量约为0.034×106m3/s;余流出海峡西口后,先折向北,然后转向南流出湾外。研究海区中两个强潮流区分别位于琼州海峡和海南岛的西侧,同时这也是两个潮能的高耗散区。北部湾的潮能自南部湾口由外海传入,通过西口涌入琼州海峡,到达海峡东口时日潮波的能量已基本耗散殆尽,在海峡内耗散的4个分潮的潮能约为3.33 GW,相当于北部湾潮能耗散量的35%左右。数值试验表明,琼州海峡作为潮能耗散的重要海区,其存在对于北部湾潮波系统的形成具有较大影响。计算了底边界潮能耗散,结果表明在北部湾和琼州海峡,底边界耗散的潮能分别占该海区总耗散的83%和80%。     

珠江河口潮能收支研究

Tidal energy budget in the Zhujiang(Pearl River) Estuary(ZE) is evaluated by employing high-resolution baroclinic regional ocean modeling system(ROMS). The results obtained via applying the least square method on the model elevations are compared against the tidal harmonic constants at 18 tide stations along the ZE and its adjacent coast. The mean absolute errors between the simulation and the observation of M_2, S_2, K_1 and O_1 are 4.6, 2.8, 3.2 and 2.8 cm in amplitudes and 9.8°, 15.0°, 4.6° and 4.6° in phase-lags, respectively. The comparisons between the simulated and observed sea level heights at 11 tide gauge stations also suggest good model performance. The total tidal energy flux incoming the ZE is estimated to be 343.49 MW in the dry season and larger than 336.18 MW in the wet season, which should due to higher mean sea level height and heavier density in the dry season. M_2, K_1, S_2, O_1 and N_2, the top five barotropic tidal energy flux contributors for the ZE,import 242.23(236.79), 52.97(52.08), 24.49(23.96), 16.22(15.91) and 7.10(6.97) MW energy flux into the ZE in dry(wet) season, successively and respectively. The enhanced turbulent mixing induced by eddies around isolated islands and sharp headlands dominated by bottom friction, interaction between tidal currents and sill topography or constricted narrow waterways together account for the five energy dissipation hotspots, which add up to about 38% of the total energy dissipation inside the ZE.     

地形作用下的珠江河口能量平衡

The Zhujiang River(Pearl River) Estuary(ZRE) is a very complicated and large-scale estuarine system in China. It consists of two parts: the river networks and the estuarine bays. Not only is the network system one of the most complicated in the world, but also each estuarine bay has a very special morphodynamic feature due to the geological settings. Morphological boundary conditions have direct effects on the energy dissipation and balance. On the basis of a three-dimensional(3-D) barotropic model whose domain includes the river networks and the estuarine bays, the energy budget is discussed under the influence of topography in the ZRE. The elevation and discharge of this model are validated by the observations collected in July 1999 and February 2001. The results show that(1) the source of energy in the ZRE is mainly generated by tides and river runoffs, which have an obvious seasonal change, and(2) there are some typical hotspots where the energy dissipation is 1–2 orders higher than those in the immediate upstream and downstream sections in the ZRE. These hotspots are linked with the small-scale dynamic structures(SSDS) and morphological units. On the basis of the characteristics of the morphology and the energy dissipation, the hotspots can be categorized into three types: the outlet of the ZRE, the meandering river, the branch and junction.     

内孤立波与平顶海山作用的能量耗散实验研究

内波破碎引起的能量耗散和混合是海洋内部的重要物理过程.通过在二维内波水槽进行实验室实验,分析内波与地形的作用,探究内孤立波与平顶海山地形作用时波要素、能量以及湍耗散率的时空变化.本实验利用重力塌陷法在两层流体中制造第一模态内孤立波,通过粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)获得...