黄海绿潮应急溯源数值模拟初步研究

基于三维全动力POM 海洋模式, 根据2008 年6 月1 日海监飞机监测绿潮所在位置, 采用拉格朗日粒子追踪法反向积分, 追溯绿潮来源。数值模拟结果显示, 回溯至5 月中旬, 绿潮主要来源于黄海南部江苏连云港和盐城近海海域。黄海绿潮溯源数值模拟, 为政府相关部门了解绿潮的源头, 并采取相应的措施提供依据, 进而为保护生态环境、防灾减灾做贡献。     

天海达工程建设对附近海域水环境影响预测分析

运用三维海洋模型FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model),采用有限体积计算方法,引入了"干、湿"判断,建立了天海达工程附近海域的三维潮流和泥沙输移模型,预测分析了天海达工程建设后对附近海域水动力和地形冲淤的影响。结果表明工程建设后对其西侧潮流影响较大,东侧与南侧影响较小,且随着距离的增加,影响程度减小,在距离工程1200 m以外海域流速相对变化值大约在8%以内;工程建设前后,静风条件下,工程附近海域地形变化趋势基本一致,但由于岸线的改变,工程东西两侧500m范围内近岸海域淤积程度增大,淤积增大幅度范围为0.05～0.1 cm/a。     

基于多体分析的浅水FPSO和水下软钢臂系泊系统运动特性研究

基于多体动力分析方法进行FPSO和水下软钢臂系泊系统的运动特性研究。相较于非线性弹簧模拟软钢臂系泊系统或者其他近似模拟方法,多体分析方法可以充分考虑系泊系统具体结构形式及其动力项对FPSO运动性能的影响,更好的预报系统运动响应和系泊力。本文将FPSO和水下钢臂结构模拟成2个具有6自由度的独立结构,两者用系泊链组进行连接。基于三维势流理论应用汇源分布法,首先在频域内进行FPSO的水动力参数分析,进而在时域内对系统进行耦合动力分析。本文重点讨论系泊系统黏性力和二阶波浪力对系统响应的影响,计算结果发现系泊系统黏性力对系泊力有一定影响,而在浅水条件下二阶波浪力的计算对准确预报系统运动及系泊力非常重要。     

现行黄河三角洲叶瓣蚀积演化对动力环境的影响

现行黄河三角洲地貌演化已使河口动力环境发生了显著变化,但黄河改道清8汊后,现行河口以及废弃河道清水沟河口动力环境如何变化尚不清楚。基于1976、1995和2002年黄河三角洲实测水深数据,应用Delft3D模型对清水沟流路不同时期冬夏季河口动力环境进行了数值模拟,定量研究了黄河三角洲地貌演化对动力环境的影响。模拟结果表明,黄河现行三角洲地貌演化导致河口动力环境发生了显著变化,1976年河口动力环境弱,随着河嘴向海突出,1995年河口处涨、落潮最大流速较1976年增长了约60%~90%,潮致剪切力增大约2倍,冬季大风条件下浪致剪切力较1976年增加1个数量级,2002年黄河改道清8汊入海后,现行河口处涨、落潮最大流速较1995年减小约20%,潮致剪切力减小1/3,冬季大风条件下浪致剪切力是1995年的1~2倍,而废弃河道河口处涨、落潮最大流速较1995年减小约20%~40%,潮致剪切力减小约20%。黄河三角洲动力环境变化也显著影响了入海泥沙的搬运与沉积,造成清水沟河口呈“南肥北瘦”形态,且废弃后侵蚀速率不断降低。同时,地貌形态与动力环境之间的耦合关系对黄河三角洲冲淤模式的转变有重要影响。     

庙岛群岛海域沉积动力环境分区及沉积物输运趋势

基于庙岛群岛海域的107个表层沉积物样品粒度分析结果,利用Pejrup三角图、Gao-Collins粒径趋势分析等方法,对庙岛群岛海域沉积动力环境进行分区,并探讨了沉积物的输运趋势。结果表明,研究区沉积动力环境可划分为5个分区(A、CⅢ、CⅣ、DⅢ、DⅣ),以庙岛海峡为中心,各分区基本呈左右对称分布,与潮流流速中部辐聚、两侧辐散的分布特征相对应,研究区沉积物分布及沉积动力格局主要受潮流控制。研究区内存在两个沉积物输运趋势的汇聚中心,沉积物的长期输运趋势在海峡区主要受控于往复潮流,波流共同作用在外海区影响较为显著,使其具有与海峡区截然不同的特点。     

鲁西地块新生代断裂体系活动性与深部动力机制

根据野外观察分析, 综合前人研究成果, 对新生代时期鲁西地块的深、浅部构造特征、地震活动性以及动力学机制进行了分析。结果表明, 鲁西地块新生代浅表主体断裂构造格局为NW—NWW走向断裂构成的多米诺式组合, 震源机制解和野外观测揭示, 其具有左旋走滑性质, 并与NE向断裂共同控制了新生代盆地的形成和发育。地球物理资料揭示, 鲁西地块深部15~20km处存在一条缓倾滑脱带和大规模低速异常体, 浅表多米诺式断裂体系归并到该滑脱带, 表现为深浅部构造的脱耦性, 深部高低速异常体的过渡区域控制发育了鲁西地区两条NW向中强地震带。动力学成因上与太平洋板块俯冲作用导致地壳减薄、地幔上涌并在地幔楔中发生小尺度对流有关, 并造成了鲁西地块的隆起抬升。     

内孤立波作用下Spar平台动力响应特性

以三类内孤立波理论(Kd V、e Kd V和MCC)的适用性条件为依据,采用Morison和傅汝德-克雷洛夫公式分别计算Spar平台内孤立波水平力和垂向力,结合时域有限位移运动方程,建立了有限深两层流体中内孤立波与带分段式系泊索Spar平台相互作用的理论模型。以东沙群岛某海域实测内孤立波为对象,数值分析了在内孤立波作用下某经典式Spar平台的内孤立波动态载荷、运动响应及其系泊张力的变化特性。研究表明,内孤立波不仅会对Spar平台产生突发性冲击载荷,使其产生大幅度水平漂移运动,而且还会使其系泊张力显著增大。因此,在Spar平台等深海平台的设计应用中,内孤立波的影响不可忽视。     

跨海大桥建设对胶州湾北部冬季结冰现象的影响

本文利用台站观测、卫星遥感以及专项调查等多种数据,综合分析了近年来胶州湾典型水文气象要素的变化特征及建桥前后水动力环境等的变化对冬季冰情的影响。结果显示,建桥以来冰情较重的年份冬季气温和年最低气温均处于近30年的低位,重冰期与年最低气温时段相吻合,且以跨海大桥为界,北部海湾结冰现象严重,而南部几乎无结冰。基于区域海洋水动力模型(ECOM)的模拟结果显示,跨海大桥建设可以从几个方面影响胶州湾北部海冰的生消,即大桥建设使胶州湾尤其是大桥北侧的水动力环境弱化,落潮时桥北侧水体堆积,涨潮时桥北侧向陆一侧水位减小;大桥对桥位南北1.5 km周围涨、落潮流场产生影响;流场的变化又使得悬浮物对流扩散和沉积物输运发生改变,大桥北侧局部区域水深变浅。     

北部湾防城港东湾白骨壤潮滩近底层动力响应台风作用的耗散过程

揭示极端天气影响的红树林潮滩潮流能量耗散过程是理解生物海岸演变及滨海湿地生态修复工程的核心内容。以北部湾防城港东湾白骨壤红树林潮滩为例,基于声学多普勒流速仪（ADV）获取区域2020年8月连续6天的水动力和白骨壤红树林下垫面植被实测数据,分析白骨壤潮滩近底层动力响应台风“森拉克”的耗散过程。结果表明：1）正常天气涨、落潮期间,自光滩到白骨壤红树林林内近底层湍流动能变化具有潮汐不对称性特征。涨潮期间光滩—白骨壤红树林边缘、白骨壤红树林边缘—林内潮流挟沙能量分别通过泥沙沉降以及搬运泥沙两种方式沿程消耗,落潮期间潮流挟沙能量主要以泥沙净沉降的方式消耗。2）白骨壤通过其潮滩表层向上发育长约10 cm的呼吸根以降低湍流垂向紊动;红树林边缘的枝、叶通过影响水平方向上的水流动力,致使潮流挟沙能耗降低。3）与正常天气比较,台风“森拉克”期间东湾自光滩到白骨壤红树林林内近底层水体流速无明显变化,但流向偏转幅度明显变大。同时湍流动能的耗散率和用以搬运泥沙为主的潮流挟沙能耗亦均增大。     

构造煤甲烷吸附表面能研究

煤的表面能是致使煤具有吸附性差异的根本原因。通过分析动力变质作用对构造煤结构和组分的影响,借助甲烷等温吸附实验,计算了不同温度下随着压力增大,原生结构煤和构造煤吸附甲烷的煤表面能的变化情况,并从构造煤动力变质角度分析了其表面能变化的原因。结果表明：动力变质作用对构造煤结构和组分改造作用明显,构造煤比共生的原生结构煤微孔隙更发育,吸附能力更强;计算结果也表明,随着温度的升高和压力的增大,构造煤吸附甲烷的表面能降低值均大于共生的原生结构煤,构造煤吸附甲烷的能力更强。