深海采矿扬矿泵导叶区域粗颗粒通过特性试验研究

在深海采矿系统中,海底矿石必须经过扬矿泵才能提升到海面船上,但矿石粒径较粗,容易在泵体中形成堵塞,尤其是在扬矿泵导叶区域,因此,研究粗粒在导叶中的运动特性对于保障系统安全工作具有重要意义。针对深海矿物粒径较大的特点,设计并制作了具有宽流道的扬矿泵流道模型,安装于管道输送试验系统。利用高速摄像机对扬矿泵导叶内粗颗粒运动特性进行了记录,并对其运动轨迹、碰撞情况以及颗粒速度等信息进行了分析。结果表明:颗粒在通过导叶区域时,运动轨迹与水流流向基本一致;颗粒与导叶发生碰撞位置主要集中于导叶背面入口处、导叶压力面中部和导叶背面出口处;颗粒粒径越小,跟随性越好,碰撞次数越少。试验结果可为扬矿电泵设计提供参考。     

颗粒粒径对深海采矿提升泵工作性能影响分析

为研究颗粒粒径对深海采矿提升泵工作性能影响,采用RNGκ-ε湍流模型和Hinze-Tchen颗粒湍流粘性系数模型,运用Fluent软件对采矿提升泵内固液两相流进行数值模拟,比较不同的颗粒粒径对采矿提升泵内颗粒浓度、速度、压力分布的影响,进而分析颗粒粒径对扬程、效率等工作性能的影响,指导深海采矿提升泵的设计。研究结果表明:在转速、流量、颗粒体积分数不变情况下,随着颗粒粒径增大,泵的扬程和效率都逐渐下降;叶轮叶片中前部流道内浆体的颗粒浓度大幅上升,叶轮流道内颗粒动态沉积更加严重,叶轮流道过流面积随之减小,反而加大了叶轮流道内贯流的相对速度,从而有效地抑制了边界层分离的发生,但在叶轮叶片中后部压力面上浆体压力下降幅度较大,泵内浆体总压逐渐下降,扬程随之减小;在叶轮出口处,流道内固液两相流的速度差异增大,在叶轮出口处形成的射流-尾迹结构增强,并在空间导叶流道内形成更加明显的二次流及漩涡,从而加大水力损失,降低效率。实验证实了数值模拟方法的可行性及准确性。     

颗粒体积分数对深海采矿提升泵工作性能影响分析

为研究颗粒体积分数对深海采矿提升泵工作性能影响,采用RNGκ-ε湍流模型与Hinze-Tchen颗粒湍流粘性系数模型,对提升泵内固液两相流进行数值模拟,比较不同的颗粒体积分数对提升泵内压力、颗粒浓度分布的影响,进而分析颗粒体积分数对扬程、效率等工作性能的影响,为提升泵的优化设计提供理论依据。研究结果表明:随着颗粒体积分数的增加,泵内浆体总压逐渐下降,扬程随之减小,叶片与导叶表面上平均颗粒浓度均有一定幅度的上升,颗粒与叶片、导叶表面之间以及颗粒间的碰撞几率增大,流体运动趋向更加复杂,流动更加絮乱,因而加大水力损失,降低泵的效率。实验表明数值模拟与实验结果基本吻合,证实了数值模拟方法的可行性及准确性。     

深海采矿系统水平软管水力输送阻力损失规律研究

目前公认的深海采矿系统是利用管道水力将深海底矿石提升到海面采矿船上。由于受海底破碎条件和废水排放环境要求,输送的深海矿石粒径较粗。粗颗粒具有极易沉积的特点,输送参数也较难确定。通过自行设计的管道水力输送模拟系统,研究了不同浓度、粒径、速度条件下粗颗粒在水平管道中的运动状态及阻力损失的变化规律。研究结果表明:(1)随固液两相流流速的增大,水力坡度呈现规律性变化,且阻力损失的变化规律与粗颗粒运动状态存在一定的关系;(2)通过引入管道附加损失与福氏数,建立了颗粒运动状态与阻力损失之间的定量关系,提出了粗颗粒在水平管道水力输送条件下流态分区的判定标准;(3)分析了管道附加损失的影响因素,提出了管道附加损失的计算公式。研究结果为粗颗粒管道水力输送系统参数设计提供依据。     

河口拦门沙航道整治方案及效果研究

在分析射阳港拦门沙航道一期整治工程建设后航道回淤特征的基础上,通过潮流泥沙数学模型分析研究了二期不同整治方案建设后的水流、含沙量及淤积分布特征,论证了不同方案的整治效果。研究表明:现状条件下由于导堤为潜堤,受越堤水流、口门回流等影响,一期工程建设后航道沿程普遍淤积。在一期导堤的基础上将导堤加高后有利于减小口门段航道淤积;将导堤延长后,淤积最严重的部位年淤强度有所减小,但在新的口门附近航道淤积仍然较严重;将口门宽度缩窄后,口门附近的淤积强度有所减小,但幅度有限;在航道内增加丁坝后,口门段泥沙淤积强度有所减小,但对改善中段航道淤积有限。     

长江口南港底部边界层特征的观测与分析

对长江口2002年和2003年共4个潮周期的数据进行了分析,通过流速对数剖面公式计算边界层参数,并对各个潮周期内的边界层参数的变化规律进行了分析,同时也对悬沙输送可能对垂向水流结构以及边界层参数造成的影响进行了探讨。结果表明,悬沙的时间分布特征对温度、盐度、水体密度的分布格局有重要影响,主要表现在水体的Rf值普遍较高,分层稳定。此外,悬沙也可影响边界层参数,从而对水流结构产生影响。由于水体的层化作用,使层间的摩擦阻力增大,相当于在垂向上产生不同内边界层,因而影响了流速在垂向上的变化。     

用显微图像分析系统测量沙粒的圆度

沉积物中的沙颗粒在沉积搬运过程中,经过不同程度的碰撞、磨损,从带有棱角状的不规则形状,逐渐向圆球状过渡。不同矿物成分的沙粒因其晶形、硬度不同而磨损速度亦不同,表现出不同的圆度。相同成分的沙粒则因搬运营力和距离的不同而表现出不同的圆度。因而沉积学家常将同类沙粒(石英沙)的圆度作为沉积环境和沉积搬运过程的重要指示参数。早在30年代初期,H.Wadell就讨论了圆度与球度的差异,提出了测量沙粒圆度的方法,其基本点是测量颗粒每个棱角或突出部分的圆半径后进行统计。这一方法因过程复杂而没得到推广。1958年英国的D.A.Robson提出…     

粗颗粒水下管道输送系统振动的实验研究

浸没于水中的粗颗粒管道输送系统,由于受到泵、内部两相流及外部流体三者的耦合激励,管道系统振动将对管道输送参数和安全稳定性产生严重影响。为了深入分析水下管道输送系统工作时振动的特性,设计了一套振动测试,对管道系统振动进行了测试,获取管道在不同工况下的时域波形,通过快速傅里叶变换对振动信号进行频谱分析。试验结果表明:随着输送体积浓度增加,X与Y方向的最大振动幅度随着体积浓度增大而增大,但是Z方向的最大振动幅度则是随着体积浓度增加而降低;同一输送浓度情况下,Y方向振动幅度最大,X方向次之,Z方向最小;随着输送浓度提高,流体紊流引起的管道振动加剧。这些结论将为深海采矿管道支撑结构设计和减振提供参考。     

拖网及深海摄像站位位置与水深的初步校正

对在海山富钴结壳调查中拖网取样和深海摄像调查的站位位置和水深的校正方法进行了研究,对其钢缆角度(θ角)等关键参数的选取以及水深校正可靠性的评估进行了分析和讨论,同时还利用MM3海山站位的数据进行了拖网和摄像站位的位置和水深校正,并对其可靠性进行了评估.结果表明:对于拖网站位,对应I至Ⅲ级海况,钢缆θ角分别被确定为15°、20°和25°时,其站位位置和水深校正误差最小,个别存在着较大误差的站位,需通过虚拟水深的验证进行手动校正,以保证校正后数据的可信性;对于摄像站位,当钢缆θ角被确定为25°左右时,虚拟水深和实际校正水深间在±50 m的允许误差范围(此为多波束的允许误差)内时,测站的站位位置和水深校正的效果较好,有超过50%的摄像测站的校正水深在误差允许的范围内.可见该校正方法具有较高的可信度,可基本满足富钴结壳的资源量评估和矿床圈定工作的需要.     

互花米草对福建泉州湾海岸湿地沉积环境影响

泉州湾淤泥质海岸湿地分布广泛,互花米草分布面积较大.利用小型电磁式流速仪进行流速观测,结果显示,水流由光滩湿地进入互花米草湿地后速度迅速减小,但随着互花米草带宽度地增加,减小程度逐渐变小且不显著.利用PVC管采集短柱状样并现场以一定间隔分样,进行粒度分析、TOC和TN分析及重金属分析结果显示,光滩湿地沉积物颗粒较粗,互花米草湿地边缘沉积物颗粒粗细均有且分选较差,密集互花米草湿地内沉积物粒径较细且分选较好,红树林湿地内沉积物颗粒最细且分选最好;稀疏互花米草湿地作为盐沼发育演化的青年阶段,对C、N具有很强的富集能力,红树林则对C、N的富集能力最弱,人类的排污活动增加了海岸湿地沉积物中的TOC含量;互花米草的存在拦截和吸附了陆源污染物,并使重金属富集在互花米草湿地沉积物中.     

平湖油气田低渗透储层测井评价研究

平湖油气田P11储层开发是平湖油气田增储提产的重要目标,也是当前平湖油气田开发面临的难题之一。由于埋藏深,储层物性条件差,试油自然产能低下,储层流体性质复杂,气油比低,凝析油含量高,密度大,储层温度高,压力系数高,给测井解释和评价带来很大困难,对开发方案的实施提出了挑战。根据岩心分析资料,从成岩作用、沉积作用等方面对平湖组放鹤亭P11储层低渗原因进行了分析;对P11储层的测井响应特征进行了总结,对P11储层＂四性＂关系、孔隙度结构进行剖析,对储层孔隙度、渗透率、饱和度等参数进行了研究,得到一套适合P11储层测井解释评价的方法,为P11储层的开发提供参数依据和测井解释服务。     

海洋混凝土结构环境作用等级与耐久性设计参数的中外规范对比

围绕海洋混凝土结构的环境作用等级划分和耐久性设计参数限值,对国内外现行的混凝土结构耐久性设计规范进行了系统对比分析。首先分析了国内外14个国家和地区的32部混凝土结构耐久性设计规范的技术特点,然后对比了不同规范对于海洋氯盐环境条件和环境作用等级划分的依据和差异性,进而从最低混凝土强度等级、最大水胶比、最小胶凝材料用量、最小保护层厚度、抗氯离子渗透性指标限值、最大初始氯离子含量和最大裂缝宽度等方面,系统对比分析了不同规范对于海洋混凝土结构耐久性设计参数限值的差异性,为海洋混凝土结构的耐久性设计提供了参考。     

波浪要素对水平圆柱杆件水动力系数影响研究

通过试验研究了波浪要素对水平固定圆柱杆件水动力系数的影响。试验利用垂直杠杆原理,提取了杆件在波浪下的水平受力历时曲线,基于改造的莫里森方程,计算了不同波浪要素下的水动力系数C_D和C_M取值。定义分析了新的波高参数KH,周期参数KT和雷诺数Re对水动力系数的影响。研究表明,整体拟合法与四点拟合法获得的水动力系数在数值上差异不大。KH、KT及Re均对水动力系数的取值有较显著影响:1)随着波高KH的增大,C_D、C_M整体呈幂指数衰减,且C_M的衰减更为迅速;2)随着波周期KT的增大,C_D、C_M整体亦呈衰减趋势;3)相同波高条件下,C_M随Re数增大而增大,而C_D值相对稳定。最后给出了波浪条件下水动力系数C_D和C_M的经验计算公式。     

不同盐度下凡纳滨对虾血淋巴免疫生理指标比较

凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）在不同盐度（4，18，32）和温度（22-26℃）水体中养殖，分别于1，5，15和30d后取样，进行不同盐度下凡纳滨对虾血淋巴免疫生理指标比较。结果表明：盐度对凡纳滨对虾血淋巴酚氧化酶、超氧化物歧化酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活力均有显著影响（P〈0．05）。盐度由32渐变至设定盐度后，实验前期（15d之内），盐度4和18组凡纳滨对虾上述各项指标均呈现一定的波动趋势，至15d后趋于稳定；盐度32组在整个实验过程中基本稳定。稳定后的各项指标均表现在盐度18时最高，盐度4时次之，盐度32时最低。     

星斑川鲽形态特征及相关参数的观测

为了给星斑川鲽的分类和种质鉴定提供基础资料,采用传统的形态学和解剖学方法,对人工养殖星斑川鲽的外部形态性状及内部组织器官系统地进行了观测和描述,采用生物统计法对星斑川鲽可量性状进行回归分析。星斑川鲽可量长度性状之间为线性关系,全长与体长回归方程为lt=1.386 4lb-0.303 5;体重与可量长度性状之间为乘幂函数关系,体重与体长回归方程为m=0.033 9lb3.060 6。结果表明不同地方种群间存在明显的形态差异。星斑川鲽的头颅骨骼特征具有鲽形目鱼类的共同特征,在筛骨区和眼区骨骼向有眼侧偏移,尾舌骨呈弓形。左右下咽骨前半部分愈合在一起,下咽齿小;具一对较薄的耳石,有5~6个乳状突。星斑川鲽属"I"型胃,幽门垂有2~4个;解剖的左眼型星斑川鲽肝脏全部在有眼侧,而右眼型星斑川鲽肝脏多在无眼侧,部分在有眼侧。     

Optimum selection of design parameters for transportation of offshore structures

A probabilistic framework is presented to select the design significant wave height and design transverse rotation for typical barges used in the Gulf of Mexico for marine transportation of structural elements and/or systems. The selection of design transverse rotation is based on optimization procedure that trade-off between the performance of the barge subjected to a meteorological-oceanographic (metocean) hazard along the route and losses by structural damage. For this purpose probabilistic models to estimate the metocean hazard for marine transportation are shown. Afterwards, the design rotation is linked to the design of significant wave height and to the return period associated with such wave conditions. The formulation is applied to an offshore transportation route in the Gulf of Mexico.     

Seasonal and gender-related differences in morphometric features and cellular and biochemical parameters of Carcinus aestuarii from the Lagoon of Venice

In this study, the seasonal variations in the morphometric features and in the cellular and biochemical parameters of the haemolymph were investigated in both male and female crabs (Carcinus aestuarii). Crabs were seasonally (November 2010–August 2011) collected from the Lagoon of Venice, and the moult stage, weight, width and length of the carapace, and width and length of the bigger chela were evaluated. In addition, the total haemocyte count (THC), haemocyte diameter and volume, haemolymph glucose and total protein levels, and haemolymph phenoloxidase (PO) and N-acetyl-β-glucosaminidase (NAG) activities were measured. The results demonstrated that the collected crabs were all in the intermoult stage and that the males were bigger than the females. A two-way ANOVA revealed a significant effect of season on the THC and the haemocyte volume and a significant influence of gender on the haemocyte diameter. Season and gender significantly affected the haemolymph glucose concentration, whereas haemolymph protein levels were dependent only on the season. In addition, both season and gender significantly influenced the PO and NAG activities in the haemolymph. Overall, the results demonstrated that crab morphometric features as well as haemolymph cellular and biochemical parameters varied markedly as a function of both season and gender.     

Characterization of earthquake sources in the Gulf of Alaska

Abstract

The characterization of earthquake sources in the Gulf of Alaska and the relative significance of earthquake sources for establishing seismic design inputs at a typical site for engineering purposes are discussed. Earthquake sources in the complex tectonic environment can be divided into two groups: (a) a subduction zone that underlies the entire region (maximum magnitude M = 8.5); and (b) individual thrust and strike‐slip faults associated with the plate motions (maximum magnitude M = 6 to 7.5). The sources of either group and individual earthquake events can be represented as planar surfaces for consistency with the physical process and a mathematically tractable computational scheme.

Although the area is very active seismically, the degree of activity of individual sources varies significantly. Therefore, even for sources with the same maximum earthquakes, different magnitudes may apply for a selected design return period. The area is considered to be a “seismic gap.”; No great earthquakes have occurred in nearly 80 years. Estimates based on a temporally varying seismic function such as the semi‐Markov model indicate that the probability of occurrence of a great earthquake in the near future is significantly higher than the average probability inferred from a statistical analysis of historical seismicity data of the entire region.

Separate attenuation relationships should be used for calculating ground motions due to earthquakes on the dipping subduction zone in the northern portion of the gulf. The dominant earthquake source for almost the entire Gulf of Alaska region is the subduction zone that contributes over 80 percent of the seismic exposure at a typical site. The dominant magnitude range is M_s = 6.5 to 7.5. “Gap filling”; earthquakes (M_s = 7.5 to 8.25) contribute a little over a third of the seismic exposure at a typical site. Deterministic assessments of ground motion values using the maximum earthquake on the subduction zone at the closest distance yield values significantly higher than those calculated for even 500‐year return periods. Estimated 100‐year return period accelerations in the area range from 180 to 340 cm/sec².