华南水东湾波控、中等潮差岬湾海滩地形动力分类

海滩地形动力分类在国外的海岸地貌研究中已经被广泛接受。本文使用了华南粤西水东湾切线带、过渡带和遮蔽带海滩连续16个月32次大潮期间同步获取的波浪、潮汐、泥沙和海滩地形数据,分别按照无量纲沉降参数、相对潮差参数和无量纲海湾尺度参数对这一岬湾海滩不同岸段的海滩类型进行了研究,研究发现：（1）水东湾切线带海滩的主要状态为有裂流的低潮台地状态和沙坝型海滩状态,过渡带海滩主要状态是低潮沙坝/裂流海滩和沙坝消散型状态,遮蔽带海滩主要状态是有或无沙坝的消散型状态;（2）海湾不同岸段海滩状态的顺序变化与差异体现了岬湾海滩状态的时空变化性,与现场观测的海滩地形的变化基本一致,说明了对波控中到强潮海滩进行研究时,需要考虑潮汐的影响。同时,本文主要给出了海滩状态研究的一个框架体系,由于海滩不同的状态伴随不同的侵蚀模式,要求我国今后需加强在这一方面研究,以进一步丰富我国海滩地形演变、海滩地形动力过程和海滩防侵蚀的理论基础。     

岬湾海滩剖面中长期变化特征及其控制因素——以青岛石老人海滩为例

了解海滩剖面变化可以更好地理解海滩动态过程。利用2007年5月~2014年12月近8 a青岛石老人海滩剖面的实测资料,计算剖面各段单宽体积变化量及后滨宽度,结合交叉小波和小波相干分析方法,探讨海滩剖面中长期淤蚀变化特征及其控制因素。结果表明,近8 a来海滩剖面表现为侵蚀状态,不同岸段侵蚀程度不同。剖面1岸段侵蚀明显,剖面2和剖面3岸段轻微侵蚀。剖面的变化过程可划分为平稳期、剧变期和微调期3个时期。各时期剖面的季节性变化较复杂,平稳期具冬蚀夏淤的交替变化特征,整体淤蚀量较小;剧变期剖面呈阶段性蚀退,变化幅度相对较大,微调期剖面可能仍处于剧变期的恢复阶段,季节性变化不明显。剧变期和微调期的小波交叉谱和相干谱分析显示,波浪和前滨单宽体积相干性较好,尤其当大于2 m的波高达到10%以上,海滩地形可以和波高变化产生同周期的变化。因此波高变化基本控制了剖面的季节变化。而海滩长周期变化主要受控于风暴潮作用及其漫长的恢复期,沿岸输沙和海平面变化则一定程度上导致了剖面长期侵蚀格局的形成。     

高等级海况条件下移动式海上基地动力响应分析

针对半潜式超大型浮式结构中典型的移动式海上基地(Mobile Offshore Base,MOB)在高等级海况下的动力响应问题展开研究。在MOB结构"刚性模块-柔性连接构件(Rigid Modules and Flexible Connectors,RMFC)"模型的前提下,根据动力学基本原理,经理论推导并计算得到MOB分别在6、7、8级海况的随机波激励下,其上各模块的动力响应位移结果。详细分析了MOB结构同一模块在不同海况条件下的动力响应位移随浪向角及连接构件刚度的变化规律。研究成果可为半潜式超大型浮式结构动力响应研究及结构优化设计提供一定的技术支撑。     

南海中尺度涡强度的季节和年际变化分析

为了研究南海中尺度涡强度的季节和年际变化规律,利用Matlab提取50 a(1958~2007年)简单海洋资料同化(Simple Ocean Data Assimilation,SODA)月平均数据集中流场和海表面高度场数据,应用一个涡旋自动探测算法对南海中尺度涡初始生成位置进行分析,并分析了海表面高度异常均方根值的季节变化和年际变化。结果表明:50 a里南海中尺度涡主要分布在吕宋岛西北海域、吕宋岛西南海域和越南以东广大海域,秋、冬季中尺度涡能量较高,春季中尺度涡最弱,中尺度涡强度高值区年际变化明显。从季节变化上看,海面高度异常均方根春、夏季最小,秋冬季最大;从年际变化上看,与同时期Nino3指数有显著负相关,周期大约为3 a。     

浙江渔山列岛海域大型底栖动物群落组成和结构研究

根据2010年8月至2014年8月对浙江渔山列岛附近海域6个站位的大型底栖动物调查,分析了渔山列岛附近海域大型底栖动物的群落结构特征,包括群落物种组成、优势种、丰度、生物量、群落的时空变化等,分析了大型底栖动物的群落结构,并使用AMBI和M-AMBI对大型底栖动物群落和环境质量进行了评估。结果表明:本次调查共鉴定出大型底栖动物60种,其中多毛类动物25种,软体动物13种,甲壳动物9种,棘皮动物4种,鱼类6种,其它动物3种(包括纽虫2种和扁形动物1种)。多毛类动物是该研究海域大型底栖动物群落的主要成分,占据了群落总种数的41.67%。在5个调查年份中,共出现了17种优势种,优势种年际变化很大,在5年内多次出现的优势种只有5种。在物种丰度方面,多毛类仍然是群落丰度的主要贡献者,但丰度的年际变化明显,从7.07%到40.89%不等。鱼类在生物量方面的重要性最高,主要是红狼牙鰕虎鱼Odontamblyopus rubicundus的多次出现所致。在环境因子中,悬浮物和盐度被证明是该海域对大型底栖动物群落影响最大的环境因子,这与该海域较高的悬浮物含量以及多变的盐度密切相关;在AMBI和M-AMBI进行的生态质量评价显示,该海域多数站位的生态质量状况较好,处于轻度扰动的影响之下,这些扰动来源于环境和底质状况不稳定引发的自然扰动而非人为污染。     

天津大港滨海湿地溢油漂移扩散数值模拟研究

利用MIKE-HD建立二维水动力模型,模拟分析夏季天津大港滨海湿地附近海域水动力特性,采用实测潮位、潮流数据对模拟计算结果进行验证。在获得水动力数据的基础上,针对南港工业区船舶通航量加大的趋势,利用MIKE-SA模块建立溢油扩散模型,对溢油事故进行预测。结果表明,在风、潮的综合影响下,低潮时刻溢油24 h后的扩散面积比高潮时刻大,其中SW常风情况下其扩散面积最大,达72.04 km2;当风向与潮流方向一致时,即本文中低潮时刻溢油,油膜中心运动速度最大,扩散面积也最大。     

水平轴潮流能叶轮水动力性能比对试验

叶轮作为潮流能发电装置能量俘获机构,其水动力性能的优劣对整个装置具有决定性意义。本文设计了两种叶轮翼型方案,方案一叶轮选择了具有代表性的单一翼型,方案二叶轮选择了多种翼型组合方式。为检验两种叶轮动力学性能,分别对两种方案进行了仿真和模型试验。通过设定试验控制参数,提取观测参数,对实验数据进行处理分析,从功率系数方面对两者进行了对比,为水平轴潮流能发电装置叶轮翼型选择提供参考。     

集约用海对莱州湾水动力环境影响的数值模拟研究

在考虑水体斜压的基础上利用MIKE3三维数值模型的HD和Ecolab模块,对莱州湾的水动力环境进行了数值模拟,并将验证良好的该模型用于分析预测集约用海工程的实施对莱州湾水动力环境造成的影响。研究结果表明:工程并不会大范围改变莱州湾海域的水动力特征,影响主要集中在工程区附近,距工程新岸线约20 km处,流速变化率在15%左右甚至更小;工程造成海湾纳潮量在大小潮期分别减小0.29%和1.07%,海湾与外海水交换能力被削弱,可能会导致湾内水体污染加剧;工程实施后海湾PO_4-P平均浓度升高,DIN平均浓度降低,N/P比下降,海域磷限制作用被削弱。     

淤泥质潮滩地貌演变中的水动力及生物过程研究进展

淤泥质潮滩对于海岸防护、增加土地资源、保持生物多样性等具有重要作用。从淤泥质潮滩演变的主要驱动因子——潮流、波浪、生物作用及地下过程四个方面回顾和总结了潮滩演变动力地貌过程的相关研究进展,提出应关注潮滩短期演变规律、波浪与浮泥作用机理、生物生长与潮滩演变定量关系,以及地下过程作用机理等。     

板翼动力锚沉贯深度模型试验研究

板翼动力锚是依靠自重完成安装并靠自重和海床土的抗力来锚固的新型动力锚。板翼动力锚高速(15~25 m/s)贯入地基过程中涉及到高应变率、流固耦合、土体软化和大变形等难题,模型试验可避免上述计算困难,能直接得出不同的贯入速度所对应的沉贯深度。本文首先推导了模型相似关系,然后在常规重力条件下,进行了两组26个工况的板翼动力锚在均质黏土中动力安装过程的模型试验,根据试验结果确定了率效应参数的取值范围,并研究了每一项受力对沉贯深度的影响。最后提出了在均质黏土中预测板翼动力锚沉贯深度的经验公式。