Prospects of Tidal Energy Development and Utilization in China＇s

近年来,能源和环境问题一直制约着我国经济的发展。潮汐能作为一种洁净、无污染且可再生的能源,对其进行有效开发利用不失为一良策。文章总结了国内外潮汐能利用状况并简要介绍我国潮汐能开发利用的意义及其开发可行性情况。同时,指出我国潮汐能大规模开发利用所面临的问题,在此基础上,提出未来研究的方向并给出相应建议。     

我国潮汐能开发利用前景展望

近年来,能源和环境问题一直制约着我国经济的发展。潮汐能作为一种洁净、无污染且可再生的能源,对其进行有效开发利用不失为一良策。文章总结了国内外潮汐能利用状况并简要介绍我国潮汐能开发利用的意义及其开发可行性情况。同时,指出我国潮汐能大规模开发利用所面临的问题,在此基础上,提出未来研究的方向并给出相应建议。     

网络化验潮技术及其应用

潮汐观测网分为广域网与局域网,其主要组成部分包括潮汐观测站、数据汇集站、数据处理中心。信息传输方式为有线式和无线式。网络化验潮技术改变了以往单点独立测量的潮汐观测模式,用途广泛。     

江苏岸外辐射沙洲区沙岛形成过程的初步研究

江苏岸外辐射沙洲曾经历了由暗沙到明沙的发育过程，进入20世纪90年代后，近岸的沙洲由于持续淤高并高出大潮平均高潮位而成为沙岛。通过卫片判读和实地观测对沙岛自然属性和形成机制进行了初步研究，认为条子泥西部多年来的持续淤积和潮沟的稳定是沙岛形成的关键，而潮汐和风暴潮是沙岛形成的动力因素。沙岛的形成说明辐射沙洲的发育进入一个新阶段即成岛阶段，并标志着沙洲并陆过程的开始。     

基于姿态校正的RTK潮位在琼州海峡地形测量中的应用

潮位改正是多波束地形勘测中的重要环节。琼州海峡跨海工程中分别利用验潮潮位和RTK潮位进行潮位改正,对比结果发现初始RTK潮位改正后的数据存在较大偏差,最大可达1.5 m。通过对RTK测量潮位进行姿态校正后,其结果与验潮潮位的偏差减小,可以控制在0.3 m以内。5-6月的琼州海峡正是西南季风爆发时间,海峡海流的流向具有复杂性,涨落潮都伴随着较大的风浪,RTK潮位测量忽略风浪带来的影响是出现较大误差的重要原因。     

钱塘江河口潮波特性变化及原因剖析

为掌握钱塘江河口潮波特性的响应机制,采用小波分析法研究了该河口 6 个潮位长期观测站的年平均高、低潮位及年平均涨潮历时等时间序列的变化特征,结合该河口实施的治江缩窄工程及径流周期性变化,探讨了该河口潮波特性时空变 化的因果关系。结果表明：1953—2017 年,钱塘江河口呈现出高潮位显著抬升、涨潮历时缩短,低潮位在河口上段略有抬高、中段大幅抬升、下段变化不大的趋势;受治江缩窄工程进展、位置以及径流周期性变化等影响,各站潮波特性的变化在时间上存在差异;钱塘江河口的治江缩窄工程加剧了河口下段的潮波变形和潮波反射,增强了河口上、中段的河流特性,导致高潮位抬升、涨潮历时缩短,是造成潮波特性变化的主要原因;径流直接影响河口上、中段的潮位和潮流,此外,还通过流速变化改变河床地形而间接影响潮波特性。     

A study of non-linear tidal propagation in shallow inlet/estuarine systems Part I: Observations

The offshore tide becomes strongly distorted as it propagates into shallow estuarine systems. Observations of sea surface elevation and horizontal currents over periods ranging from three days to one year, at nine stations within Nauset inlet/estuary, document the non-linear interaction of the off-shore equilibrium tidal constituents. Despite strong frictional attenuation within the estuary, the overtides and compound tides of M₂, S₂ and N₂, in particular, reach significant amplitude, resulting in strong tidal distortion. High frequency forced constituents in sea surface are phase-locked, consistently leading the forcing tides by 60–70°, resulting in a persistent distortion where falling tide is longer than rising tide. Forced constituents in currents are more nearly in phase with equilibrium constituents, producing flood currents which are shorter but more intense than ebb currents. A compound fortnightly tide, MS_f, modulates the mean water level such that lowest tides occur during neap phase instead of spring phase. This fortnightly tide can be contaminated by storm surge, changing the phase characteristics of this constituent. Implications of the overtides, compound tides, and lower frequency tides on near-bed, suspended and dissolved material transport are profound.     

江苏大丰中潮滩大小潮周期沉积特征研究

于2007年7月28日至8月14日期间对江苏大丰海岸中潮滩进行了连续半个月的大小潮周期沉积的现场观测与采样,对采集的沉积物样品在室内进行了粒度、沉积通量和质量磁化率等的测试,结果表明:研究区中潮滩沉积物颗粒的粗细、沉积通量等与潮汐的周期变化关系不明显,而与波浪之间有着较为密切的关系;从中潮滩的上部到中部,再到下部,沉积物颗粒由细变粗,沉积通量由低变高,质量磁化率由小变大。此外,研究区的中潮滩沉积物质量磁化率与粒径组分中的细砂和极细砂关系密切。本项研究结果为微观尺度上潮滩沉积差异的分析以及潮汐韵律层作为高分辨率测年工具的适用性评价提供了参考。     

Dynamics of estuarine residual circulation in a narrow channel including tidal-nonlinear effects

Numerical modeling of a semienclosed narrow channel demonstrates the dynamical dependency of an estuarine residual circulation (ERC) on tidal amplitudes. The ERC is defined by tidally-averaged current field. The tidally-averaged fields show that the ERC-strength variation is classified into highly stratified, partially stratified and weakly stratified ranges, respectively. The ERC becomes weaker as the tidal amplitude (and hence vertical mixing) increases in the highly and weakly stratified ranges. However, the ERC becomes stronger oppositely in the partially stratified range. The nonlinear forces induced by tides significantly affect the ERC as well as the pressure gradient force due to the freshwater flux and the vertical stress divergence (vertical eddy viscous force). In particular, the tidal stress and tidally-oscillating component of vertical stress divergence are quite important in ERC dynamics. The latter causes the enhancement of ERC in proportion to the vertical mixing in the partially stratified range.     

象山港潮滩坡度对潮动力影响的数值研究

象山港属于狭长型半封闭港湾,湾内分布有大面积潮滩。多年以来象山港内实施了大量海岸工程及养殖工程,湾内潮滩坡度发生了显著变化。基于非结构网格和有限体积数值模式（FVCOM）建立象山港三维潮动力模型,研究湾内不同区域潮滩坡度变化对象山港潮动力过程的影响机理。结果表明：潮滩坡度下降将增大湾内纳潮量,进而增大M2分潮振幅和迟角,反之则反。铁港潮滩坡度的减小（增大）,将改变底部耗散项,进而增大（减小）M4分潮振幅。由于M2和M4分潮的振幅在湾顶较大,所以湾顶（铁港）潮滩坡度对象山港潮动力过程的影响明显大于侧岸（西沪港）。西沪港潮滩坡度对象山港潮动力过程的影响是局部的。铁港、西沪港潮滩坡度对湾内潮汐不对称、余流及潮能影响显著。铁港潮滩坡度的改变均会减弱湾内落潮占优程度。西沪港区域潮滩坡度的减小将减弱湾内落潮占优趋势,反之则反。铁港和西沪港潮滩坡度的减小,将增大余流大小及潮能密度,进而潮能耗散增大,反之则反。研究结果对河口海岸潮滩区域的工程建设及生态修复有重要参考价值。     

青岛近海潮流沉积体系

通过分析钻孔和浅地层剖面资料,研究了胶州湾及青岛前海潮流沉积体系。该体系包括大沽河-洋河潮控三角洲和与狭口海湾密切相关的涨、落潮流三角洲,潮流作用在各三角洲的形成过程中为主要的沉积动力。前者发育在湾西侧,形成了河口沙坝和分流间湾等沉积相;后者分布在湾口两侧,以潮道和潮流沙脊为主要特征。根据对各沉积相特征的分析,认为潮流沉积体系的演化已整体趋于稳定。     

胶州湾湾口夏季海流时空分布特征

基于2009年夏季中潮时胶州湾湾口薛家岛-团岛断面的走航ADCP观测数据,分析了胶州湾湾口断面海流时空分布特征及影响因素。结果表明:湾口处海水运动以潮流为主,总体表现为驻波性质,强流发生在涨、落潮中间时刻。受岸线诱导,湾口海流在涨潮(落潮)时呈西北(东南)向,流速在断面上主要表现为南北方向上的变化。平流项引起的"潮流调整"效应使得断面北侧西向海流和南侧东向海流被加强,造成海流东西分量在水平方向上存在不对称性现象,即南北两侧海水运动涨、落潮不同步,欧拉余流呈现"北进南出"的形态。同时,东风分量会使得断面中心区域产生"表进底出"形态,而南北方向欧拉余流结构受风影响较小。     

钱塘江下游建桥对涌潮景观影响的研究

采用实测资料分析、潮浪水槽试验、定床模型试验以及已建桥梁对涌潮影响的现场观测等手段,研究了钱塘江下游尖山河段建桥对涌潮景观的影响。研究结果表明,钱塘江河口的喇叭形河湾和庞大的水下沙坎使潮波能量积聚、潮差增大,水深急剧变浅、潮波剧烈变形是形成钱塘江涌潮的主要原因。影响涌潮的主要因素是潮汐、江道地形和治江围涂工程,而建桥不会影响涌潮产生的条件,但由于桥墩的阻水作用,对桥上游500 m范围内的涌潮形态有所影响;当采用合理的桥台设计方案,即阻水面积较小时,对上游涌潮高度的影响仅3 cm左右,故不会影响涌潮的景观。     

水东湾地貌形态演变数值模拟

为了研究泻湖型海湾内经常出现的湾中岛的形成机理,应用水平二维潮流、泥沙输移和地形演变耦合模型,对具有典型的沙坝泻湖地貌形态的水东湾的湾中岛的形成和演化进行了数值模拟,成功地模拟出了涨潮三角洲(大洲岛)的形成过程,计算结果与实际地貌形态总体符合。模型中分别考虑了全沙输沙和推移质输沙两种输沙情况。结果表明,水东湾湾中岛是由涨潮流引起的泻湖内泥沙不断淤积而形成的,是一种涨潮三角洲的地貌形态;全沙输沙模式比推移质输沙模式更适合这一地形演化过程的模拟。模拟结果也再现了湾中岛在25 a期间的地形变化过程,这一研究结果为通过计算数值模拟来研究一般海湾的地貌形态的形成机理和演化过程提供了实际算例。     

曹妃甸老龙沟动力地貌体系及演化

老龙沟为典型沙坝-泻湖型潮汐汊道,潮汐汊道地貌结构完整.老龙沟口门处潮流动力最强,发育-20m的深槽.口门内涨潮流三角洲上发育完整的多级水道体系.口门外落潮三角洲止于-11 m水深处.以突起的末端坝为地形标志,落潮主水道偏于落潮三角洲东侧发育,落潮三角洲西侧发育宽缓冲流平台.落潮主水道以落潮流为优势,冲流平台上潮流动力...     

Prediction of Siltation in the Downstream Approach Channel of Tidal Locks

Silt deposition occurs in the downstream approach,channel of the tidal lock as in a closed channelor excavated dock basin.It is often difficult to calculate or predict siltation because of complex flow and sedi-ment conditions and many other affecting factors.In this paper,the characteristics of flow movement in theapproach channel(including its mouth)of the tidal lock are analyzed,the basic laws of sediment movementand siltation mechanism are investigated,the conditions for three types of siltation(circumfluence siltation,density flow siltation and slow flow siltation)are discussed,and corresponding calculating formulas are pro-posed.A practical example shows that the difference between measured and calculated results is small,indi-cating that the present calculating methods could be used in design and management of practical engineeringprojects.     

渤海的潮混合特征及潮汐锋现象

人们对黄海的潮汐锋现象已有一些报道和研究[1～4],但对渤海的潮汐锋现象却没有进行过认真的分析和讨论,迄今只有赵保仁[1]在讨论黄海的潮汐锋时,指出过渤海海峡的潮汐锋现象;而黄大吉等[5]在数值计算渤海的温度变化时也指出在渤海内部存在着潮汐锋现象,但却没有进行深入的分析和给出任何实测证据.本文试图根据方国洪和曹德明最近在渤海取得的潮汐潮流数值计算结果1),计算由Simpson等[6]提出的陆架海的潮混合层化参量,来讨论渤海的潮混合特征;并进一步利用实测水文资料和海面温度的卫星遥感图像来说明渤海潮汐锋的分布和变化特征.     

乐清湾内外潮波变形及不对称性分析

海湾内外的潮波变形及其不对称性影响海湾内外动力输送和水体交换。利用乐清湾内外共9个测站连续潮位进行调和分析,得到该海湾内外各分潮变化规律,利用潮不对称性偏度计算方法确定湾内外潮汐不对称性时空变化特征,比较了主要分潮组合对潮汐不对称性的贡献度,通过数值研究探讨了湾内偏度比湾外偏度值更小的主要成因,分析了湾内外围垦工程对潮不对称偏度的影响。研究发现:乐清湾内潮汐不对称偏度值为负,表现为落潮占优,同期湾外洞头站偏度值为正,与邻近瓯江、飞云江河口的潮不对称偏度变大、表现涨潮占优的变化规律相反;湾外沿岸各站偏度由东北向西南逐渐增大,由落潮占优向涨潮占优变化;潮汐不对称性偏度呈周期性变化,分析确定M2-M4、M2-S2-MS4分潮组合对潮不对称贡献大,该海域潮汐不对称的强度主要由浅水分潮振幅控制,而相对相位则决定潮汐不对称的方向;数值研究探讨表明,湾内大范围的浅滩地形是其潮汐不对称落潮占优的主要原因,围垦将削弱湾内的落潮占优。     

基于船载ADCP观测对罗源湾湾口断面潮流及余流的分析

基于对罗源湾可门水道的25 h连续走航ADCP观测,成功构建了沿走航断面共12个站位的连续海流时间序列,并对这些站位的潮流、余流以及潮通量等进行了分析。结果表明可门水道内的潮流为正规半日潮流,驻波性质明显,涨潮首先出现在水道中下层而退潮则首先发生在水道上层。水道内的潮流为往复流,水道南部M₂分潮流流速较大,并且其倾角自北向南逐渐增加。此外,水道两端的浅水区域内浅水分潮M₄振幅较显著。可门水道内余流呈现出两层结构,20 m以浅余流沿东北向流出海湾,并且出流的核心位置偏南,而20 m以深的余流沿西南向流入湾内,入流的流核位于偏北的近底层区域。对潮通量的积分计算表明通过可门水道进入罗源湾的潮通量约为4.81×108 m3。     

沙埕港湾口断面潮流及余流特征分析

基于对沙埕港湾口断面的连续走航观测资料,成功构建了沿走航断面的10个站点的连续海流序列,并分析了潮流、余流、潮通量等水文要素。分析结果表明,沙埕港湾口水道潮流类型为正规半日潮流,涨潮最先出现在中下层而落潮最先出现在上层,涨(落)潮转流相差约为30min。水道内潮流为往复流,M2和S2分潮流流速较大,倾角基本沿水道主轴方向。沙埕港湾口断面余流呈2层结构,10m以浅基本为东南向余流流出湾口,核心位于湾口断面南侧。10m以深多为西北向流入湾内,入流核心位于湾口断面中部的底层区域。对潮通量的计算表明,通过湾口进入沙埕港的潮通量约为1.63×108m3。