Ecopath with Ecosim在水生生态系统研究中的应用

地球上的水体为人类提供着无法计量的生态系统服务和相应的生态价值。然而,水生生态系统一直承受着巨大的捕捞和环境压力。为更好地分析人类以及自然扰动对水生生态系统的影响,并建立科学合理的管理机制,许多研究种群结构和动态的模型软件以     

不规则波作用下岸基式振荡水柱波能装置的水动力性能研究

为了研究真实海域中振荡水柱（OWC）波能转换装置的水动力性能,本文基于势流理论和高阶边界元方法,建立了不规则波与岸基式OWC波能装置相互作用的二维非线性数值模型,不规则波基于JONSWAP谱生成。为了考虑由于水体黏性引起的能量耗散,在气室内水面边界条件中引入人工黏性阻尼。并在大连理工大学波流水槽中开展了物理模型试验,对数值模型的有效性进行了验证。研究发现,在不规则波作用下,OWC波能装置的水动力效率相较于规则波作用下有所降低,特别是在低频波区域效率差值最大。与规则波相比,不规则波浪作用下装置峰值效率对应的频率变大。气室内的相对水面高程随着有效波高的增加而降低,而气室内相对气压则随有效波高的增加而增大。OWC波能装置的水动力效率受有效波高的影响较小,其峰值效率对应的频率不受波浪非线性的影响。本文可以为OWC波能装置的设计提供参考。     

基于浅地层剖面数据和改进地声模型的底质反演方法

浅地层剖面仪发射的声脉冲能够穿透海底面进入沉积层内部,其回波中携带了丰富的底质信息。地声模型是底质声学与物理性质关系的数学描述,广泛用于海底声学与地声反演研究。本文通过对浅地层剖面数据的处理、解译得到海底反射系数,与考虑底质松密影响的改进Biot-Stoll模型相结合,提出底质反演新方法并开展实例验证。研究结果表明：通过对浅地层剖面原始记录的读取、解译,提取反射波振幅,并结合设备声源级,可有效求取海底反射系数。通过引入相对密度改进孔隙度计算公式,进而在基于Biot-Stoll模型构建海底反射系数和底质平均粒径关系过程中进一步考虑了底质松密的影响。基于山东威海某海域及文献的算例均显示,本文提出的改进地声模型可缩小底质反演与实测结果之间的相对误差、提升基于浅地层剖面数据的海底底质地声反演精度。     

基于Burger’s蠕变模型的采矿车行驶海底稀软底质下陷研究

在陆地矿产资源日渐枯竭的今天,深海矿产资源已成为全球各个国家争相开采与利用的焦点,深海采矿车是实现深海矿产资源开采的重要装备。海底稀软底质是一种承载力与抗剪强度极低的特殊底质,在采矿作业中,深海稀软底质的物理力学特性直接影响采矿车行走的稳定性。文章选取Burger’s接触模型作为深海稀软底质的本构模型,对某海域海底稀软原状土开展室内三轴试验,通过PFC3D颗粒流数值模拟实验对比实际三轴试验,对稀软底质的Burger’s蠕变模型进行参数标定,同时依据标定结果改变相应参数,针对5种不同底质条件的工况,建立海底采矿车的数字仿真模型,模拟各工况下采矿车在不同行驶速度时的下陷深度。结果显示,下陷深度会随行驶速度呈非线性变化,在一定范围内随着行驶速度的增大而减少并逐渐趋于稳定。同时结果还表明,该区域海底稀软底质具有更高的黏粒含量（38.1%～48.4%）、含水率（88.13%～137.79%）和压缩性（压缩系数：1.86～3.73 MPa-1,压缩模量：1.26～2.13 MPa）,具有更低的密度（1.3～1.5 g/cm3）和强度特性（贯入阻力：0.19～1.32 N,黏聚力：3.7～6.9 k...     

海洋动床物理模型试验地形制作技术

试验模型地形制作是物模试验的一个基本工作,模型制作的好坏直接关系到实验的精度.模型试验之前,需要根据相似理论,选取合适的材料,按照一定的几何比尺进行模型的制作.通过2个具体工程作为实例说明了模型制作的过程、制作的技术性问题和制作经验.     

GPS观测数据的建模与仿真

在研究GPS系统的基础上建立了GPS观测数据的仿真模型,编制了相应的计算机程序。仿真模型包括卫星参数模型、动力学模型和观测误差模型。仿真计算表明,卫星参数模型和动力学模型真实地反映了卫星的运动规律;误差模型反映了观测环境对信号传播的影响。同时可以调节和选择仿真模型的参数,仿真选择了地面静态和地面低动态的观测数据,这对于论证GPS定轨、导航算法、设计GPS接收机等有一定的实用价值。     

基于机载高光谱的长江口北港悬沙浓度反演

机载高光谱遥感是悬沙浓度反演的重要方法。针对高光谱悬沙浓度反演中敏感波段和反演方法的确定,以机载高光谱影像为数据源,采用相关性分析法确定单波段模型和双波段组合模型的敏感波段,并基于敏感波段构建单变量回归模型,确定最佳反演模型并获取长江口北港区域的悬沙浓度空间分布特征。结果发现,基于归一化差值指数(NDWI)构建的二次多项式模型为最佳反演模型,精度上优于其他5种常用的反演模型;且长江口北港区域的悬沙浓度与水下地形基本上呈倒数关系。相较于基于多光谱卫星影像进行遥感反演,本文的结果表明高光谱影像的精细化光谱能够更为准确地表达含沙水体的光谱信息变化,在复杂的水环境反演研究中具有重要的应用价值。     

基于改进DeepLab v3+模型的养殖浮筏提取研究

针对已有养殖浮筏提取研究中未考虑多时相、特征多样性问题,提出了一种基于改进DeepLab v3+模型的养殖浮筏提取方法。通过依据多年份Sentinel-2遥感影像构建了养殖浮筏影像数据集;更改模型中ASPP模块结构为DenseASPP并优化膨胀率;替换原特征提取网络Xception为轻量化网络MobileNet v2;增加CBAM注意力机制模块,在顾及多时相、特征多样性养殖浮筏基础上,有效提升了模型的提取精度和效率。以覆盖长海县的Sentinel-2遥感影像为数据源进行实验,结果表明：改进DeepLab v3+模型各评价指标均高于DeepLab v3+模型,精确率、准确率分别达到了89.64%、88%。     

胶州湾水体氮磷营养物基准研究

海湾营养物基准是指对海湾地区没有不利或有害影响的环境营养物参数的最大剂量或浓度,能够为富营养化风险评估和水质目标管理提供参照条件。本研究根据2014—2017年的胶州湾现场监测数据,采用频数分布法、分类回归树模型以及非参数拐点分析等统计分析法,推导营养物基准候选值,并基于赤潮敏感藻生态响应,通过室内多藻种实验开展营养物基准校验。结果表明：不同方法得到的营养物基准值存在一定差异,多藻种实验得到的生态响应值普遍高于统计分析法得到的基准候选值。综合考虑胶州湾目前的水质状况及富营养化水平,胶州湾水体溶解无机氮、总氮、活性磷酸盐和总磷的营养物基准推荐值分别为0.152、0.394、0.003 2和0.008 9 mg/L。研究结果有望为青岛胶州湾水体富营养化控制和营养物标准制定提供科学支撑。     

不同饵料密度下BDE-47和DBDPE联合作用对褶皱臂尾轮虫生殖力和存活力的影响

针对如今随着阻燃剂的更新换代,使得汇入海洋环境中的阻燃剂组分构成更加多样,造成的潜在危害更加复杂这一问题,本项目以四溴联苯醚(BDE-47)和十溴二苯乙烷(DBDPE)分别作为旧型和新型溴系阻燃剂代表,以海洋浮游动物-褶皱臂尾轮虫为对象,探究不同密度饵料藻培养下,BDE-47和DBDPE的联合作用对轮虫生殖力和存活力的毒性效应。研究结果表明,BDE-47和DBDPE作用均可导致轮虫的产幼数的降低,生殖期和存活时间的缩短,且BDE-47表现出更强的毒性效应。BDE-47和DBDPE联合作用时,对饱食轮虫的生殖期、产幼数和存活期表现为拮抗作用或相加作用,而对饥饿轮虫表现为协同作用。本项目为准确评价溴系阻燃剂更迭造成的潜在风险变化提供数据支持。