Hydrodynamic Forces and Instability of Submarine Pipelines Under Waves and Currents： A Review

Stability design of submarine pipelines is a very important procedure in submarine pipeline engineering design. The calculation of hydrodynamic forces caused by waves and currents acting on marine pipelines is an essential step in pipeline design for stability. The hydrodynamic forces-induced instabilities of submarine pipelines should be regarded as a wave/ current-pipeline-seabed interaction problem. This paper presents a review on hydrodynamic forces and stability research of submarine pipelines under waves and currents. The representative progress including the improved design method and guideline has been made for the marine pipelines engineering design through experimental investigations, numerical simulations and analytical models. Finally, further studies on this issue are suggested.     

湾口建闸海湾水体交换及景观水位数值模拟

大幅度的潮位变动对近岸景观和亲水性有较大影响,为此往往在湾口建闸控制湾内潮位变动,通过设置景观水位改善以上问题,但这将带来湾内的水动力及水体交换条件下降。本研究以马銮湾为例通过潮流数学模型模拟,研究湾口开闸孔数、开闸位置及不同景观水位与湾内水动力和水体交换的关系。利用湾口闸门调度,在湾内形成大尺度环流提高水体交换效率,对马銮湾景观水位和闸门调度方式提出了建议,有效地解决了湾内潮差减小引起水体交换效率减低的问题。     

潜式与离岸式人工岬头护滩作用和水交换特征比较

潜式人工岬头和离岸式人工岬头是两种改良式人工岬头,与传统人工岬头相比,它们对岸滩的保护效果稍弱,但能改善岬湾内的水交换。以北戴河西海滩养滩工程为研究对象,采用数值模拟的方法,对潜式岬头和离岸式岬头的护滩效果和改善水交换效果进行研究比较。首先建立岸线演变模型和物质输运模型,对工程后的岸线演变及水交换情况进行模拟。岸线演变的模拟结果表明,潜式岬头和离岸式岬头的护滩效果均较好,但潜式岬头后的岸线形状相比离岸式岬头后更为平滑。同时讨论海滩的侵蚀和淤积特性对潜式岬头和离岸式岬头的影响以及潮汐条件对冲淡时间的影响。与传统岬头相比,潜式岬头和离岸式岬头可以很好地减少岬后冲淡时间以及改善岬湾内水交换,而护滩效果只是稍有减弱。因此,潜式岬头和离岸式岬头都是改善岬湾水交换的有效工程措施。     

山地边界层急流的观测特性及其成因分析

分析浙江上虞丘陵山区边界层风、温实测资料 ,发现在高压形势下 ,该地边界层急流具有频发性和显著特征。分析表明 ,丘陵山区地形热力差异导致的气层斜压性 ,起因于湍流强度日变化的惯性振荡 ,以及湍流交换引起的动量下传 ,是该地边界层急流产生的重要机制 ;而丘陵山区特有的空悬逆温的发生发展 ,则是急流得以持续的关键因素     

基本流场切变对赤道长Rossby波的影响

文中应用赤道β平面近似 ,建立一个简单的斜压大气半地转模式 ,在热力学方程中引入表征基本位温场 (θ)经向分布特征的无量纲参数 σ,对线性化的扰动方程进行了频率分析 ,研究基本位温场经向非均匀分布以及基本气流垂直切变对赤道纬向超长尺度 Rossby波动的影响 ,并指出仅考虑基本气流垂直切变或者基本位温场变化的作用是不合适的。定性分析结果表明 :基本位温场经向温差必然有基本气流垂直切变与其相匹配 ,而基本气流垂直切变将导致赤道长 Rossby波动不稳定并影响其纬向传播速度     

NCEP／NCAR再分析资料中南北半球大气质量交换的特征研究

用1948～2000年共53年的NCEP／NCAR再分析资料,分析了南北半球大气质量交换的周期变化特征和两半球大气质量交换通道的空间分布。结果表明：两半球的大气质量交换从长时间来看基本上是平衡的。两半球质量交换的季节变化表现为明显的半年周期,冬季和夏季的交换比较显著,且以夏季为主;具有显著的十年际变化;年际变化特征总体来看不显著,只在1980年代～1990年代存在较为显著的2-5年的年际振荡。NCEP资料存在较大变更的三个时段（以1968、1979年为分界）的周期变化特征确实存在一定的差异。全球平均异常向南的越赤道质量输送不存在很强的季节依赖性,主要由低空北半球太平洋．大西洋副热带高压南侧东北信风和亚洲季风区对流层高层副热带高压南侧的越赤道东北气流决定,亚洲季风区冬季南下的冷空气也起到很大的作用;而异常向北的越赤道质量净输送则主要发生在夏季,主要由亚洲季风区越赤道西南季风决定,特别是索马里越赤道急流从对流层低层到高层整层的向北输送,同时对流层低层赤道中东太平洋．大西洋信风区的东南信风也有较大的贡献。     

北京地区对流层顶变化及其对上对流层/下平流层区域臭氧变化的影响

根据2001～2003年期间获得的大气臭氧探空资料,揭示了北京地区上空对流层顶高度的某些变化特征及其对上对流层(UT)和下平流层(LS)区域内大气臭氧含量变化的影响.结果显示:北京地区上空对流层顶高度的平均值约11.1 km,其变化范围为7.7～14.4 km,臭氧层顶始终处在对流层顶下方约0.9 km高度处.对流层顶高度变化与臭氧总量变化之间的关系相对较弱.通常情况下,LS中的臭氧积分量明显高于UT中的相应值,并且二者呈相反的季节变化特征.北京地区上空仲夏和初秋季节第一对流层顶出现的频数明显减少,在第一对流层顶消失的情况下,LS中的臭氧积分量明显减少,而UT中的臭氧积分量明显增加,臭氧量减少最多发生在200～100 hPa层次中,而臭氧量增幅最大的层次是400～250 hPa.     

湖南省柘溪水库流域空中水汽资源特征及人工增雨潜力

根据湖南省境内怀化和长沙2个探空站的1994—2003年1—12月每日两个时次(北京时间08时和20时)的资料,对柘溪水库库区及流域大气中的垂直气柱水汽含量进行了计算与分析。结果表明,柘溪水库流域全年年平均水汽含量值为3.62g·cm-2。各种天气形势下水汽含量值各不相同,台风外围云系水汽含量值相对较大,为6.01g·cm-2。大气垂直气柱水汽含量交换次数平均为3.04次/月,更新率为9.92天。柘溪流域上空平均每年净输入的水汽含量为234.87×108m3。若对所有的可作业云系施加人工影响,全年平均可能增雨总量达29.843×108m3。     

秦岭环斑结构花岗岩中暗色包体的岩浆混合成因及岩石学意义——元素和Nd、Sr同位素地球化学证据

秦岭环斑结构花岗岩中的暗色包体主要为闪长质岩浆包体,SiO2(50％-62％)低,K2O Na2O(7．01％-9．4％) 高,里特曼指数(δ)为5-9,F、过渡性元素和稀土元素富集。包体和寄主岩石的主要氧化物之间具有良好的线性关系、稀土配分曲线和微量元素配分曲线相似,以及活动性组分、高场强元素、轻稀土和同位素特征等显示,寄主岩石和包体之间发生过明显的成分交换,这些成分在二者中大体上趋于平衡。这种特征表明,环斑结构花岗岩岩浆的形成至少与两种岩浆的混合有关。包体的(87Sr／86Sr)i较低(0．70514-0．70624)、εNd(t)值较高(-0．95--3．3)和富过渡性元素的特征揭示,形成包体的原始岩浆为起源于幔源的玄武质岩浆。包体和寄主岩石的关系显示岩浆的混合方式为基性岩浆注入到已经开始结晶的酸性岩浆。这些研究为环斑结构花岗岩是起源于地壳的酸性岩浆和起源于地幔的基性岩浆形成的混合岩浆结晶的产物提供了新证据;同时,也为环斑结构的混合成因研究提供了新思路和途径。     

耦合模式长期积分中东亚夏季风与ENSO联系的不稳定性

通过对挪威卑尔根全球大气-海洋-海冰耦合模式300a控制积分结果进行交叉子波分析,揭示了东亚夏季风（EASM）与同期Nio3区（90°W～150°W,5°S～5°N）海洋表面温度异常的相关关系在长期变化中是不稳定的,呈现出明显的阶段性特征.气候要素场在二者联系的紧密（HCP）和微弱（LCP）时期差别显著,在HCP时期,西北太平洋对流层低层出现一对耦合的异常气旋和反气旋性环流系统;东南亚地区对流层低层表现为强东风异常,风速的年际变率加大;热带西太平洋对流层温度和位势高度场的年际变率普遍加强.此外,中国夏季降水与同期Nio3区海洋表面温度异常的相关关系在上述两种时期也存在较大差别.