小麦玉米田耕作模式的防风蚀效果

通过风洞实验,在5个风速下对6种耕作方式下农田土壤风蚀速率、0~20 cm风沙流结构进行了模拟研究。结果表明:保护性耕作土壤风蚀速率较传统耕作平均降低20%~40%;保护性耕作和传统耕作条件下土壤风蚀速率均随风速的增大呈幂函数递增,但在传统耕作条件下递增较快;风速14 m·s^-1是荒漠绿洲农田土壤风蚀加剧转折点,当风速>14m·s^-1时保护性耕作下风蚀速率较传统耕作明显降低;0~20 cm内,传统耕作和保护性耕作下输沙率与高度分别呈线性和指数关系,保护性耕作下0~4 cm输沙量和输沙量百分比(Q0~4/Q0~20)均低于传统耕作。     

琼东南盆地北礁凹陷梅山组单向迁移水道特征及成因探讨

深水区重力流与底流交互作用的过程、响应及动力学机制是海洋沉积学研究的前沿和薄弱环节。本文通过三维地震资料,在深水区北礁凹陷南西部梅山组发现多条相间分布的长条形顺直强振幅水道,垂直于西沙隆起(南部隆起)北斜坡走向,向南西方向单向迁移,水道具有南西陡(凹岸或陡岸)北东缓(凸岸或缓岸)的特征,该类水道分为侵蚀界面和水道砂-堤岸泥过渡复合体系两个单元,侵蚀界面在凹岸的削截反射明显多于凸岸,水道砂-堤岸泥过渡复合体振幅强度由凹岸强振幅逐渐过渡为凸岸弱振幅。分析认为,该类水道发育于中中新世半深海环境,不同于向底流下游方向单向迁移的峡谷,它们向底流上游方向发生单向迁移,并提出其成因模式:前期来自南部的浊流下切形成负向地貌单元(水道),底流对这一地貌单元进行改造,形成迎流面缓(凸岸)背流面陡(凹岸)的地貌,同时驱使浊流上部顺底流方向偏移,形成溢岸浊流沉积,致凹岸沉积速率低,凸岸沉积速率高,这样就迫使水道逆底流方向偏移。沉积物源、中层水相关底流、古气候和海平面的变化、北礁凸起古地形控制是该区单向迁移强振幅水道发育的因素。本研究在南海首次发现这种向底流上游方向单向迁移的水道,是底流与重力流交互作用的新型类型,对古海洋、古气候研究,深水油气勘探有着重要的意义,希望引起地质学家的重视。     

长江口浑浊带核心区北槽水动力特征研究

本文根据2015年长江口洪季浑浊带水域座底三脚架全水深范围观测数据,对北槽中下段纵横向流、余流结构、边界层特征等进行了深入研究,结果显示:（1）大潮潮流矢量特征在垂向上的变化差异最为显著;北槽中下段水流出现明显的横向输移,指向航槽北面;（2）横向流速在大潮期间的变化（垂线平均）为-0.10~0.39 m/s,小潮期间的变化为-0.13~0.25 m/s;横向平流对于北槽纵向物质输运有显著调整作用;（3）余流垂向差异大,底部几乎为0,小潮期间余流更强;周期性再悬浮的细颗粒泥沙可作为北槽最大浑浊带的重要物质来源;（4）传统六点对数流速拟合法获得摩阻流速误差较大,近底1 m区域高分辨流速剖面是准确获取底边界层参数的有效途径。     

平直斜坡上破波带内质量输移流对污染物输移影响的数值研究

破波带内外都有质量输移流存在,其对破波带内污染物输移有怎样的影响,需要进一步深入研究。本文基于实验以及考虑质量输移流的对流扩散数学模型研究了平直斜坡上破波带内质量输移流对污染物输移影响。数学模型包括波浪模型、近岸流模型以及对流扩散模型。首先建立了破波带内污染物输移数学模型,其中波浪场基于波能守恒方程来计算,波导流场基于Longuet-Higgins提出的辐射应力模拟,污染物对流扩散方程中考虑了质量输移流的影响,并利用算例验证该数学模型。其次简要介绍了平直斜坡上破波带内污染物输移实验,并分析了污染物输移特性。连续投放污染物会形成污染带,本文分析了两种波况下不同时刻污染带与岸线夹角的变化,以及污染物在垂直岸线和沿岸线方向的输移速度,结果表明对两种波况来说在初始10-40s污染团向岸线方向输移速度分别约为0.05m/s、0.017m/s,之后速度分别减小为0.001m/s、0.011m/s。数值模拟结果与实验结果比较表明：考虑质量输移流的模拟结果与实验更为吻合。因而,通过实验以及数模研究表明破波带内质量输移流对破波带内污染物在垂直岸线方向的输移有重要影响,而对沿岸方向的输移则影响较小。     

带有侧摩擦和底摩擦的绕岛理论

绕岛理论来自于Sverdrup理论,被广泛用于估计和分析通过岛屿之间海峡的输运情况。以往的研究得到了带有侧摩擦或底摩擦的单岛理论或多岛理论。本文在线性情况下考虑了风驱动环流下的解析模型。在同时考虑侧摩擦和底摩擦的情况下,推导出了岛屿周围输运流函数的解析解,并给出了通过岛屿之间通道的流量输运。其结果与Wajsowicz相似,但摩擦常数表示不同的值。从解析解上看,摩擦常数与侧摩擦和底摩擦之间的关系比较复杂,为了推导出它们之间的相互作用原理,本文在正压β平面上随机选取了一些侧摩擦和底摩擦的值。结果表明,在构成摩擦常数方面,侧摩擦和底摩擦近似呈线性关系。我们研究了宽度对通道输运值的影响,结果表明摩擦在一定宽度内提高了流量,这种现象和只考虑侧摩擦时比较相似。本文也比较了在不同深度下的流量,发现当水平涡粘性系数和底部拖曳系数固定时,水深越大,输运减少率越小。为了进一步揭示侧摩擦和底摩擦耗散的联合作用,在两个岛屿的情况下,本文在不同宽度的通道中与Wajsowicz的只考虑底摩擦或侧摩擦的模型进行了比较。结果表明,当通道比较窄,尤其是在小于Munk边界层厚度时,侧摩擦的作用大于底摩擦。当通道宽度远大于Munk边界层厚度时,底摩擦的作用大于侧摩擦。将模型应用到印尼贯穿流,得到大约20%的输运减少量。     

浙中沿岸流及其对风和潮汛的响应

根据浙江中部近海2018年4月—2018年10月的近岸锚系流速观测数据和同步的风速风向数据,结合锚系点周边水域全潮大、中、小潮水文观测资料,进而分析了该海域水流的变化特征。锚系点余流主要沿着与等深线平行的方向(东北-西南向),余流散点图的主轴方向为25.5°(东北偏北向),沿着主轴方向的余流与垂直于主轴方向的余流标准差分别为0.12m/s和0.02m/s。余流北分量和风速北分量具有良好的相关性,两者月平均时间序列的相关系数达到了0.96,逐时整点时间序列的相关系数为0.69。锚系点余流具有13.37 d和28.49 d的周期性变化特征,该周期与大、小潮的更替周期非常接近。小潮期间,潮流的强度相对较弱,余流对风的响应较为显著,余流和风的相关性较好,两者相关系数为0.72;而在大潮期间,潮差较大且潮流流速较强,余流和风的相关性相对较差,两者相关系数为0.30。本研究,得到了锚系点及其周边水域的流速分布特征,初步获悉天文潮和风场等的非线性作用对研究区域潮流和余流的影响,可以为浙江中部沿岸海洋开发和环境保护提供动力学方面的依据。     

潮汐汊道及其沙滩的安全风险和动力机制

为提高海水浴场的安全性,避免发生溺水事故,文章以潮汐汊道及其沙滩的动力地貌结构和发育演变为基础,研究青岛市灵山湾城市阳台海水浴场沙滩的安全风险和动力机制,并提出风险防范建议。研究结果表明:河口潮汐汊道落潮流三角洲的潮汐水道延伸至沙滩滩面,高潮时淹没,落急时水流集中,形成流向外海的高速水流,极易引发海水浴场安全事故;区域落潮流与汊道落潮流相叠加、落潮流三角洲阻挡沿岸输沙造成下游局部岸段侵蚀以及沿岸输沙变化导致水道迁移摆动等因素进一步加大潮汐汊道附近沙滩的安全风险;安全风险最大的地点位于沿岸输沙下游与区域落潮流流向一致的潮汐水道末端附近沙滩,且该位置不稳定,随波浪场发生年际和季节变化;在潮汐汊道沙滩岸段设置海水浴场前应研究其动力地貌和发育演变,划分危险区和安全区,浴场设置后定期监测并确定危险区的位置,并在沙滩安全维护和质量评价等方面将潮汐汊道作为重要判定指标。     

水下油气泄露的研究进展

从试验,积分羽流模型耦合油粒子模型,以及计算流体动力学模型方面综述了国内外水下油气泄露的研究进展。介绍了国家海洋环境预报中心的溢油应急业务化数值预报服务和基于计算流体动力学模型的环境风险评估方法。     

振荡流层移输沙条件下悬沙层泥沙扩散系数垂向分布特征研究

层移输沙是海岸带泥沙运动的主要形式之一,其垂向悬沙浓度分布规律的研究一直是海岸工程关心的重点。一般情况下,经典的纯扩散模型被用来描述和解释悬沙浓度的试验数据,该模型认为周期平均悬沙浓度主要由参考浓度、泥沙沉速和泥沙扩散系数确定。泥沙扩散系数可以由泥沙沉速和悬沙浓度的垂向梯度反演得到。既往研究大多直接给出泥沙扩散系数的结果,对于不同反演计算方法间结果差别的研究较少。本研究汇总了已有振荡流层移输沙试验数据,采用曲线拟合方法和直接差分方法计算了相应的泥沙扩散系数,研究表明两种方法得到的计算结果在垂向位置z 0.15 m处差异不大,随着垂向位置的升高,差分方法的计算结果略微大于拟合方法。考虑到拟合方法可以得到连续的泥沙扩散系数垂向分布,本研究推荐使用幂函数形式的曲线拟合方法求解悬移泥沙扩散系数。基于此,对比分析了层移输沙悬沙层泥沙扩散系数随泥沙粒径、振荡流周期、均方根流速和振荡流类型等物理参数的变化规律。在纯振荡流层移输沙条件下,泥沙扩散系数随泥沙粒径的增大而增大,而振荡流周期和均方根流速几乎不影响泥沙扩散系数。在振荡流和定常流共同作用下,泥沙扩散系数受振荡流周期和定常流流速的影响,泥沙扩散系数随着振荡流周期的增大或定常流流速的减小而增大。