遥感水边线技术在潮间带冲淤分析研究中的应用

以辽东湾盘锦滩为试验区,利用遥感水边线方法研究了潮间带的冲淤演变,结合遥感水边线和海图0m线边界建立了3个时段的潮滩数字高程模型,获得了辽东湾盘锦滩不同时段近20a来的冲淤空间变化,并用2008年实测地形资料对遥感水边线和反演地形进行了评价。研究结果表明,从Landsat5,4,2合成彩色影像上目视解译的水边线与实测地形走向相近;实测地形与反演地形之间的误差集中在-0.9m～0.8m之间,平均误差为-0.16m,标准偏差为0.40,误差在±0.6m之间的区域占总面积的81.1%。遥感技术作为一种补充手段,可用于潮间带岸滩演变空间分析,其精度有待于进一步提高。     

海上风机噪声对海洋生物的影响研究

海上风电是未来沿海各国海上能源开发的重点。我国海上风电正处于起步阶段,已建和规划中的风电场逐渐增多。国内对海上风电场环境影响研究,尤其是风机噪声对海洋生物的影响研究几近空白。文章总结了近年来国外海上风电场运营过程中水下噪声的基本概况,以及对海洋鱼类（游泳鱼类和底栖鱼类）、哺乳动物和底栖生物影响的研究成果。就我国未来海上风电场建设规划,提出海上风电场运营期风机噪声研究的不足及海洋生物听闽范围研究的缺乏,为我国制定海上风电项目环境影响评价规范提供科学参考,并指出水下噪声对我国海洋生物影响的研究方向。     

曹妃甸地区潮间带演变的遥感监测

选用美国Landsat系列卫星、中巴卫星CBERS及中国HJ-1卫星1981-2011年7个时相的遥感数据及潮汐潮位资料,应用"相同潮位对比法",分析研究了曹妃甸地区潮间带的空间分布特征和潮滩动态演变趋势。结果表明:近三十年来,受潮滩围垦、填海造陆等人类活动的影响,潮间带形态发生了很大变化,潮间带上边界逐渐向海推进,最大推进距离达3 km左右,使得上部潮滩面积不断减少;同时,受输沙量减少、风浪冲刷、沉降作用及海平面上升等因素的综合影响,潮滩下部整体上处于侵蚀状态,西部滩面侵蚀较轻,东部滩面侵蚀较严重。另外,在该区大规模开发建设期间,潮滩的平衡状态被破坏,部分岸段出现了潮滩暂时淤高的现象。     

基于潮位校正的盐城滨海潮间带遥感监测及变化分析

潮间带是重要的滨海湿地类型之一,在生物多样性保护、全球环境变化等方面具有不可估量的价值。遥感技术已经成为滨海湿地监测的重要手段。针对潮间带遥感监测中存在时相限制的瓶颈问题,本文结合卫星过境时潮位信息,通过建立GIS模型,将利用遥感方法提取出的瞬时水边线校正至平均高、低潮线,改进了通过遥感数据恢复潮间带高程和范围的方法。在此基础上,利用1995年、2000年、2005年、2010年和2015年的多期Landsat TM以及OLI遥感数据,对盐城滨海潮间带进行了遥感监测和分析。结果表明:（1）2015年江苏盐城潮间带面积为809.27 km2,相比1995年减小了47%;（2）1995年以来盐城滨海潮间带面积总体呈减小了趋势,其中1995-2000年潮间带面积减小幅度最大,约为205.67 km2;（3）潮间带主要分布在盐城滨海南部晚庄港-新开港,占全部潮间带面积的66%;同时潮间带面积的减小也主要发生在这个区域,减小的潮间带面积占减小总面积的84%;（4）潮间带范围的变化受人为和自然双重因素影响;海平面上升和滨海湿地的大量围垦,造成了潮间带的挤压效应,使得潮间带面积迅速减小,湿地围垦等人为因素起到主导作用。     

淤泥质潮滩高程及冲淤变化遥感定量反演方法研究——以长江口崇明东滩为例

潮滩是淤泥质海岸最主要的地貌类型之一,淤泥质潮滩特征在很大程度上代表了所在海岸带的性质,查清其性质和分布对于合理开发潮滩资源和研究现代海岸带动态变化具有重要意义.本文以星载多源遥感技术为主要研究手段,结合常规调查资料和野外调查工作,以长江口崇明东滩为研究区,利用淤泥质潮滩水边线提取技术和潮位站实测水位高程进行潮滩地形反演,确定潮滩坡度及其淤积或侵蚀速度,为长江口潮滩资源合理开发利用和环境保护的长远规划提供重要的参考依据.     

岸外沙洲潮间带地形的增强型遥感构建方法

水边线法是潮间带地形遥感反演的重要方法。针对常规水边线方法在应用于地形多变的岸外沙洲潮间带数字高程模型（DEM）构建中出现的水边线交叉和缺乏表现潮沟微地形特征的问题,本文提出了一种增强型地形遥感构建方法：首先通过潮位排序,筛选出具有正确高程变化趋势、空间分离的水边线;然后对筛选过程中水边线位置相近的影像组按像元计算改进的归一化差值水体指数并进行均值序列合成,提取出合成海陆边界线,二者共同构建出初始的潮间带DEM;进一步利用低潮期的潮沟边界线和中线生成潮沟DEM,通过潮沟镶嵌处理,最终获得可表达滩面微地形起伏的潮滩DEM。该方法在江苏岸外辐射沙洲中部核心区域的模拟应用表明,对比4条验证剖面的平均结果,高程平均绝对误差为0.43 m,均方根误差为0.54 m,相关系数（r）为0.75,模拟高程与验证高程在剖面起伏形态变化方面具有良好的一致性,同时模拟DEM的空间破碎度小,能够反映更多的细节地形特征。该方法可为利用多源遥感数据构建考虑微地形变化的高精度潮间带地形DEM提供新的思路。     

基于ArcGIS的倾倒区水深地形冲淤变化分析

东碇临时海洋倾倒区是当前福建省内使用频率最高、倾倒量最大的海洋倾倒区,自2010年重新投入使用以来,该倾倒区共接纳了约1.5×107 m3的疏浚物,为研究其海底地形冲淤变化情况,利用ArcGIS的空间分析模块、3D分析模块、地统计分析模块等对东碇临时海洋倾倒区进行冲淤变化分析,文中介绍了冲淤分析的基本流程并对分析结果进行讨论,说明疏浚物倾倒对水深地形的影响程度。     

江苏中部淤泥质海岸岸线变化遥感监测研究

海岸线监测是了解海岸冲淤变化的基础。针对淤泥质海岸潮间带坡度平缓的特点,考虑到潮汐对遥感海岸线监测的影响,基于多潮位站插值校正的水边线离散点潮位赋值及坡度计算对水边线方法进行了改进,并结合潮间带实测坡度资料校正,推算遥感海岸线。选择江苏中部冲淤变化频繁、自然岸线保有率较高的扁担河口至川东港岸段开展海岸线变迁遥感监测研究。结果表明,研究区坡度主要在0.001~0.002之间,潮间带宽度由北向南越来越宽。北部扁担河口至射阳河口岸段处于冲刷环境中,大量以养殖塘围堤为主的人工岸线不断被侵蚀后退;射阳河口至四卯酉河口岸段以海岸线在自然状态下的动态变化为主,2010-2015年平均冲淤速率小于10 m/a,变化幅度较小;南部四卯酉河口至川东港岸段,自然岸线淤长明显,同时人工围垦导致岸线不断向海推进。根据监测结果,认为新洋港至斗龙港岸段应为研究区由北部侵蚀转向南部淤长的过渡带。     

长江口南支涨潮槽新桥水道冲淤变化的定量计算

根据1861~2002年100多年中的15幅海图资料,以GIS技术为支持,建立不同时期长江口水下数字高程模型(DEM),对长江河口南支涨潮槽新桥水道进行了冲淤变化的定量计算,并对比计算了多年来新桥水道0m岸线和5m等深线以及横断面的演变.计算结果显示在所研究的区域内自1861年以来新桥水道冲淤过程明显被分为三个阶段:1861~1926年的66a间新桥水道区域经过一段时间的冲刷后又重新产生淤积,总容积变化不大;1926~1958年的33a间新桥水道在不断的冲刷中总容积由2.603亿m3增长到5.076亿m3;1958年至今的45a时间里水道容积基本保持在平均5.02亿m3.1926年新桥水道10m等深线已经形成一定的格局.1947年5m等深线向上延伸,扁担沙已经不再与崇明岛相连;1958年上下扁担沙的5m等深线基本连成一体,可以认为此时新桥水道已经形成.从新桥水道的横断面变化来看,其主泓不断发生变化,主泓经历了向北移的过程,移动约为1.1~2.8km.     

盐城滨海港区防波堤建设对水下地形的影响研究

利用双频测深仪和声学多普勒流速仪对滨海港区附近海域进行了区域测深和定点全潮水文观测,通过与以往调查研究资料的对比,分析了防波堤建成前后海底冲淤变化特征。研究结果表明:近20年以来水下岸坡为侵蚀最剧烈的区域,海底平原则处于相对稳定状态;受自然侵蚀的影响,水下岸坡继续向岸内移,目前最强侵蚀区已内移至–8~–12 m水深的水下岸坡;近年来自然侵蚀明显减弱,年均侵蚀速率约为前10年的1/4;受防波堤挡流效应的影响,口门南侧已由往复流转变为旋转流;目前已出现三大淤积区域,其中以口门处淤积最严重,最大淤积厚达3.5 m,已造成口门处水深不足–10 m;防波堤对周边海域直接影响范围约13.4 km~2,最远可达废黄河口。分析认为,防波堤建设是引起港区海底冲淤格局发生变化的主因。该研究为防波堤的后续维护及滨海港区30万t级航道工程论证提供了基础资料。     

Study on Gyroscopic Effect of Floating Offshore Wind Turbines

Compared with bottom-fixed wind turbines,the supporting platform of a floating offshore wind turbine has a larger range of motion,so the gyroscopic effects of the system will be more obvious.In this paper,the mathematical analytic expression of the gyroscopic moment of a floating offshore wind turbine is derived firstly.Then,FAST software is utilized to perform a numerical analysis on the model of a spar-type horizontal axis floating offshore wind turbine,OC3-Hywind,so as to verify the correctness of the theoretical analytical formula and take an investigation on the characteristics of gyroscopic effect.It is found that the gyroscopic moment of the horizontal axis floating offshore wind turbine is essentially caused by the vector change of the rotating rotor,which may be due to the pitch or yaw motion of the floating platform or the yawing motion of the nacelle.When the rotor is rotating,the pitch motion of the platform mainly excites the gyroscopic moment in the rotor’s yaw direction,and the yaw motion of the platform largely excites the rotor’s gyroscopic moment in pitch direction,accordingly.The results show that the gyroscopic moment of the FOWT is roughly linearly related to the rotor’s inertia,the rotor speed,and the angular velocity of the platform motion.     

海上风电塔架基础的新型吸力锚研发

海上风电作为一种清洁能源,其开发利用越来越受到世界各沿海国家的重视.吸力锚基础是海洋工程中的一种新型基础型式,广泛应用于海洋平台、海洋浮动式结构等.近年来,也被作为海上风电工程塔架的基础,此海上风电塔架的基础部分是整个工程结构的重要组成部分,它涉及到整个风电结构的安全性,是工程可靠运行的前提.在深入研究已有塔架的基础上...     

Study on Rigid-Flexible Coupling Effects of Floating Offshore Wind Turbines

In order to account for rigid-flexible coupling effects of floating offshore wind turbines, a nonlinear rigid-flexible coupled dynamic model is proposed in this paper. The proposed nonlinear coupled model takes the higher-order axial displacements into account, which are usually neglected in the conventional linear dynamic model. Subsequently,investigations on the dynamic differences between the proposed nonlinear dynamic model and the linear one are conducted. The results demonstrate that the stiffness of the turbine blades in the proposed nonlinear dynamic model increases with larger overall motions but that in the linear dynamic model declines with larger overall motions.Deformation of the blades in the nonlinear dynamic model is more reasonable than that in the linear model as well.Additionally, more distinct coupling effects are observed in the proposed nonlinear model than those in the linear model. Finally, it shows that the aerodynamic loads, the structural loads and global dynamic responses of floating offshore wind turbines using the nonlinear dynamic model are slightly smaller than those using the linear dynamic model. In summary, compared with the conventional linear dynamic model, the proposed nonlinear coupling dynamic model is a higher-order dynamic model in consideration of the rigid-flexible coupling effects of floating offshore wind turbines, and accord more perfectly with the engineering facts.     

Shaking Table Tests of Four-Bucket Jacket Foundation for Offshore Wind Turbines

As the offshore wind turbine foundation, the four-bucket jacket foundation has a large stiffness and the structure is difficult to be damaged under seismic load. Nevertheless, the saturated subsoil of the four-bucket jacket foundation tends to be liquefied under earthquake, which greatly affects the safety of offshore wind turbine. Therefore, the seismic performance of four-bucket jacket foundation is mainly reflected in the anti-liquefaction capacity of foundation soil. In this paper, the liquefaction resistance of sandy soil of four-bucket jacket foundation for offshore wind turbine is studied. The liquefaction and dynamic response of sandy soil foundation of four-bucket jacket foundation under seismic load are obtained by carrying out the shaking table test, and the influence mechanism of four-bucket jacket foundation on the liquefaction resistance of sandy soil foundation is analyzed.

     

海上风机吸力式桶形基础承载特性研究综述

风机基础作为海上风机整体结构的重要组成部分,承受着上部风机所受到的风浪流荷载,并且对风机的安全性及可靠性至关重要。吸力式桶形基础由于其安装简单和可重复利用等优点,在海洋平台基础中得到了广泛应用,并逐步应用于海上风机基础中。但由于海上风机与海洋平台在海洋环境中的荷载工况有一定的差别,仍需要通过对其承载特性研究现状进行全面认识,以实现吸力式桶形基础在海上风机基础中的可靠应用。文中通过总结和评价现有研究对桶形基础在不同土体条件以及荷载条件下进行试验及数值模拟分析得到的研究结果,综述了静荷载和循环荷载作用下砂土和黏土中的吸力式桶形基础的承载特性研究现状,以及海上风机吸力式桶形基础的相关研究。文章展望了目前应用于海上风机基础的桶形基础仍缺乏的研究,为海上风机吸力式桶形基础的可靠应用及后续研究提供重要参考。     

Hydrodynamic Characteristics of Three-Bucket Jacket Foundation for Offshore Wind Turbines During the Lowering Process

The three-bucket jacket foundation is a new type of foundation for offshore wind turbine that has the advantages of fast construction speed and suitability for deep water. The study of the hoisting and launching process is of great significance to ensure construction safety in actual projects. In this paper, a new launching technology is proposed that is based on the foundation of the three-bucket jacket for offshore wind turbine. A complete time domain simulation of the launching process of thr...     

基于遥感的旅游型海岛监控要素的研究

基于高分辨率遥感技术,以海南蜈支洲岛为例,对其进行光谱分析与信息提取,获得旅游型海岛遥感监控要素,它包括7个方面,11个要素,分别是海岸类型、海水环境、区位条件、植被资源、淡水资源、交通条件、人工建筑物设施等7个方面,海岸类型、水体类型、离岸距离、空间容量、海岛聚集度、归一化植被指数、植被覆盖率、淡水资源面积、空运资源、港口资源、旅游设施等11个要素,为海岛旅游的定量研究提供一些借鉴方法。     

使用多源遥感影像监测深圳市海岸线变迁

海岸线是陆地与海洋的分界线,一般指海潮时高潮所到达的界线。文章以深圳市为例,以1988—2015年的多景Landsat和SPOT影像为数据源,分类提取5个时相的深圳市海岸线,利用遥感和地理信息系统手段,系统分析岸线类型、长度、位置变化特征,并用实测数据加以验证。结果表明,通过多时相遥感数据可以快速、准确、客观地提取不同类型海岸线的空间和类型信息,从而构建科学、准确、响应快速的监测体系。     

Cyclic Bearing Mechanism of Suction Caissons Supporting Offshore Wind Turbines in Clay

The bearing behavior of suction caissons supporting offshore wind turbines under two-way cyclic lateral loading and dead load in clay was investigated with consideration of soil strength degradation and adhesive interface friction between caisson walls and heterogeneous clay using the finite-element package ABAQUS.An ABAQUS built-in user subroutine was programmed to calculate the adhesive interface friction between clay and caisson walls.The results of parametric studies showed that the degradation of bearing capacity could be aggravated by the decrease of the aspect ratio.The offset between the rotation point of the soil inside the caisson and the central axis of the caisson increased with the increasing vertical load and number of cycles.The linearly increasing strength profile and adhesive interface led to the formation of an inverted spoon failure zone inside the caisson.The settlement-rotation curves in each cycle moved downwards with increasing number of cycles due to the soil strength degradation.     

基于声呐图像的海上风电桩基局部冲刷实时监测研究

在江苏大丰某海上风电场选取代表机位,安装桩基局部冲刷实时监测系统对桩基周围海床进行实时监测,并和多波束水下地形测量成果进行对比分析。结果表明：该系统实时监测效果较好,与多波束的测量结果相吻合,其最大优势在于能长期实时连续监测桩基周围海床的高程变化情况,掌握长期冲淤趋势。监测桩基海床已产生最大冲刷深度达8 m 的冲刷坑,为保障风机系统的安全稳定,建议及时采取冲刷防护措施,以防冲刷坑进一步发育。