基于FVCOM模式钱塘江河口涌潮三维数值模拟研究

应用FVCOM模型进行钱塘江涌潮的二维和三维数值模拟,并使用2007年10月大潮期间的现场观测结果进行模型验证。结果表明,平面二维模拟结果与实测值吻合较好,与基于Godunov算法求解钱塘江涌潮二维特征的结果基本一致。三维计算结果再现了流速在垂向上的差异,以及在落潮转向涨潮时刻,涨潮先从底部开始,垂向上从底层向表层逐步从落潮流转为涨潮流。敏感性分析显示模型网格大小和曼宁系数的选取对模拟结果有较大的影响。     

浙江镇海潮间带沉积物中可培养微生物初步研究

针对浙江镇海潮间带沉积物样 品,采用纯培养法分离培养海洋微生物,并基于16S rRNA基因序列,开展系统发育学研究,分析沉积物细菌群落结构及多样性。分离获得细菌39株,16S rRNA基因序列分析表明,这些菌株分别属于厚壁菌门Firmicutes(51. 3%)、变形杆菌门Proteobacteria(30.8%)、拟杆菌门Bacteroidetes(15. 4%)和放线菌门Actinobacteria(2. 6%)4个类群。厚壁菌门和变形杆菌门的菌株主要归属于芽孢杆菌纲Bacilli和a-变形杆菌纲Alphaproteobacteria,它们可能在近海海洋生态系统的元素地球化学循环中发挥了重要作用。此外,部分菌株16S rRNA基因序列与已报道物种的相似性较低,可能代表了新的分类单元。研究丰富了浙江近海微生物种质资源,并拓展了对浙江近海可培养细菌多样性的认识,为今后开发利用海洋微生物资源积累了资料。     

远海航渡式水深测量水位改正方法研究

针对远海航渡式水深测量作业中的潮汐改正难题,基于全球潮汐场DTU10模型及GPS无验潮测深两种改正模式,通过潮汐场预报精度评估、验潮站实测数据比对分析以及GPS大地高计算潮汐值等多种手段,开展了大范围、长时段、单测线情况下水深测量水位改正研究,形成了一套适用性强的航渡水深测量水位改正方法与流程,为面向全球的海洋水深测量资料处理提供了潮汐、垂直基准和水位归算的方法和技术支持。     

滦河三角洲海岸潮汐汊道——潮盆体系的演变

近二千年以来，滦河尾闾从西向东迁移，形成了由不同时期的亚三角洲互相叠复而成三角洲体系。丰富的入海泥沙和弱潮环境使该三角洲海岸发育了我国较为完整的潮汐汊道——潮盆体系群。尽管滦河三角洲与密西西比河三角洲有诸多相异之处，但动力泥沙条件的某些相似性使它们的汊道潮盆体系的演变可以进行类比。研究表明，决定潮汐汊道——潮盆体系发育阶段的是它所在的亚三角洲的废弃年龄。从狼窝口到湖林口的各亚三角洲均处于演变的第一阶段。即以受蚀陆岬及其沙咀状堡岛为特色的第一阶段。而大清河口附近则处于以堡岛弧为代表的第二阶段。目前，曹妃甸附近的亚三角洲正在向第三阶段，即堡岛演化为内陆架浅滩的阶段演化。从现代滦河口向曹妃甸，对应于废弃年龄的增加，潮汐汊道分别属于五种类型，即新生波浪型、新生过渡型、潮汐型、老年过渡型及老年波浪型     

Development and Extension of An Aggregated Scale Model: Part 2 – Extensions to ASMITA

Whilst much attention has been given to models that describe wave, tide and sediment transport processes in sufficient detail to determine the local changes in bed level over a relatively detailed representation of the bathymetry, far less attention has been given to models that consider the problem at a much larger scale (e.g. that of geomorphological elements such as a tidal flat and tidal channel). Such aggregated or lumped models tend not to represent the processes in detail but rather capture the behaviour at the scale of interest. One such model developed using the concept of an equilibrium concentration is the Aggregated Scale Morphological Interaction between Tidal basin and Adjacent coast (ASMITA). In a companion paper (Part 1), we detail the original model and provide some new insights into the concepts of equilibrium, and horizontal and vertical exchange that are key components of this modelling approach. In this paper, we summarise a range of developments that have been undertaken to extend the original model concept, to illustrate the flexibility and power of the conceptual framework. However, adding detail progressively moves the model in the direction of the more detailed process-based models and we give some consideration to the boundary between the two.     

水平轴潮流能水轮机数值模拟方法对比分析

叶素动量理论和CFD方法是水平轴潮流能水轮机性能分析中运用较为广泛的数值模拟方法,文中结合小尺寸水轮机模型试验,对比分析了叶素动量理论和CFD方法在水轮机性能分析中的准确性和适用性.验证结果表明:叶素动量理论和CFD方法均能对水轮机的性能进行预报,且CFD精度高于动量叶素理论;大尖速比时,动量叶素理论偏离较高,不再适合性能预报;在小尖速比下,建议采用RNGk-ε模型的CFD方法进行分析计算;动量叶素理论适合设计初期设计方案的对比分析,而CFD方法适合对设计结果的验证校核和详细分析.     

珠江三角洲径潮相互作用下潮能的传播和衰减

因径流潮汐相互作用,三角洲各水道的能通量包含径流引起的净通量及潮汐引起的潮能通量。本文利用珠江三角洲多断面实测水位及流量的同步测量数据,建立基于径潮耦合的调和分析模型,剥离径流信号,计算出各站的总潮能及M₂、K₁及高频浅水分潮的潮能,对珠江三角洲潮能的沿程传播及衰减进行研究。结果表明,通过虎门进入珠江三角洲的潮波能量约占51.2%,而通过崖门、蕉门、磨刀门传入三角洲的潮能约占37%;同时,因地形摩擦、径流耗能效应,三角洲各水道的总能量损耗为148.33 MW。潮波能量按汇聚型和分散型两大类型沿三角洲不同位置传播并沿程衰减。虎门狮子洋及珠江正干、崖门至潭江石咀两大水道体系,其潮能沿程分散传入不同汊道,断面总潮能的衰减幅度大于单宽潮能通量的衰减,单宽潮动能沿程平均衰减速率大于潮势能,半日分潮的潮能衰减速率大于全日分潮。虎门狮子洋因其形态影响,M₂分潮振幅（或势能）的衰减最小,虎门至泗盛围段增加,平均每千米约增加0.77%。西四口门潮能汇聚于西海水道天河断面,总潮能的衰减速率小于磨刀门水道单宽潮能衰减速率。沿横门、洪奇门、蕉门进入的潮波多次交汇、分散,自横门至小榄、南华,南沙至海尾、荣奇,其单宽潮动能及M₂、K₁分潮动能的衰减速率小于潮势能,高频分潮势能沿程增加。     

基于海床基观测资料的辽东湾东部海流特征研究

基于海床基观测平台,对2010年秋季辽东湾东部海域的海流开展连续观测,并运用谱分析和调和分析方法对该海域的潮流和余流特征进行研究。结果表明:辽东湾东北部潮流属于规则半日潮流;而中东部和东南部两站潮流属于不规则半日潮流。三个站位优势分潮流均为M2分潮,并呈往复流特征;其最大流速介于38~55 cm/s之间,流向为东北-西南,最大流速发生时刻随深度增加而提前。最大可能潮流流速介于91~142 cm/s,流向与岸线走向大致平行。秋季辽东湾东部沿岸余流整体较弱,流向以西南向为主,从北往南三站余流流速分别约为3~5 cm/s,3 cm/s和2~5.5 cm/s。     

Optimization of Blade Motion of Vertical Axis Turbine

In this paper, a method is proposed to improve the energy efficiency of the vertical axis turbine. First of all, a single disk multiple stream-tube model is used to calculate individual fitness. Genetic algorithm is adopted to optimize blade pitch motion of vertical axis turbine with the maximum energy efficiency being selected as the optimization objective. Then, a particular data processing method is proposed, fitting the result data into a cosine-like curve. After that, a general formula calculating the blade motion is developed. Finally, CFD simulation is used to validate the blade pitch motion formula. The results show that the turbine’s energy efficiency becomes higher after the optimization of blade pitch motion; compared with the fixed pitch turbine, the efficiency of variable-pitch turbine is significantly improved by the active blade pitch control; the energy efficiency declines gradually with the growth of speed ratio; besides, compactness has lager effect on the blade motion while the number of blades has little effect on it.     

杭州湾南部主水道内温度、盐度、潮流的变化特征

本文基于船载及锚定ADCP、CTD观测,获得了大、小潮时的温度、盐度、浊度、潮位、流速等观测数据,研究杭州湾南部的一个主要弯曲航道——螺头水道内的潮流动力学特性。螺头水道水深超过100 m、最大潮差大于2.5 m。涨潮时,强潮流速出现在水道北岸,落潮时,强潮流速出现在水道南岸,最大流速值分别为约2 m/s和1.8 m/s。受压强梯度、密度梯度、科氏力和离心力影响,涨落潮过渡时在水道的横断面产生较为明显的环流。夏季存在较弱的层化现象,深水处受环流的影响,盐度、温度的混合较强。锚定观测数据表明,温度、盐度的变化频率与潮流的变化频率相似,但存在高于M2分潮频率的谱峰值。因此,笔者认为潮流与横向环流的相互作用,可能导致更高频率的盐度和温度变化。