舟山海域重要水道潮流能资源评估

潮流能是指潮水水平运动中携带的动能,开发前景巨大。对区域潮流的精准模拟及特征分析有助于准确评估潮流能的时空分布状况,是潮流能资源开发利用的关键。本文选取潮流能蕴藏丰富的舟山海域,应用FVCOM海洋模式构建了高分辨率的潮汐潮流数值模型,经潮位、潮流验证,该模型可靠。根据模拟结果中流速的大小确定了潮流能资源密集的6处水道进行评估,其中西堠门水道、册子水道、桃花港水道平均能流密度超过2.0 kW m^(2),最大能流密度超过20 kW m^(2),流速大于1.0 m s时长超过80%,潮流涨落期间以往复流为主,潮流不对称性及旋转性低,潮流稳定系数大于0.98,较其他3处水道更适合潮流能的开发利用。通过有效发电小时数及可利用小时数确定了这3处水道内潮流能开发的最佳位置,并应用Farm法计算了相应的潮流能资源可开发量,分别为27.53、39.96和130.26 MW。

大亚湾的潮汐动力学研究--Ⅱ.潮位和潮流双峰现象的产生机制

文章为大亚湾潮汐动力学系列研究论文的第二部分,主要关注大亚湾双峰水位现象和涨潮流速双峰现象的产生机制。基于前人研究成果和数学解析方法,得出在大亚湾海域水位的双峰现象主要是由以M_2为代表的半日分潮与四分之一日分潮(如M_4分潮)和六分之一日分潮(如M-_6分潮)共同作用造成的。并对产生双峰水位和涨潮流速双峰的条件进行了数学解析,利用数值模拟结果发现,M_2/M_4分潮组合在大亚湾并不能产生双峰水位现象,而M_2/M_6分潮组合只能在大亚湾东北的范和港产生双峰水位现象。相对而言,M_2、M_4和M_6 3个分潮叠加的组合在双峰水位的产生范围和双峰间落差上都要大于上述2个分潮的组合。在大亚湾湾内区域,涨潮流速双峰可以由M_2/M_4分潮组合,M_2/M_6分潮组合和M_2/M_4/M_6分潮组合产生,M_2/M_4/M_6分潮产生的涨潮流速双峰强度要比另外两组分潮组合大。

大亚湾的潮汐动力学研究--I.潮波系统的观测分析与数值模拟

文章作为大亚湾潮汐动力学系列研究的第一部分,展现了大亚湾水动力的最新观测结果,并借助于不规则三角网格海洋模式建立了高时空分辨率的三维潮汐潮流数值模型,重现大亚湾潮位和潮流变化状况。结合实测资料与模拟结果,得到了较以往更为精细的大亚湾潮波系统特征。浅水分潮,尤其是六分之一日分潮在大亚湾内快速增长,成为大亚湾潮波系统的显著特征。在大亚湾范和港M_6分潮振幅达到与M_4、S_2分潮相同的量级。大亚湾外开阔海域的潮流以旋转流为主,但进入湾内后潮流椭圆迅速扁平化,往复流占据主导。在湾内主要潮流通道内,M_6潮流椭圆主轴流速超过了M_4和K_1分潮。潮能通量分析揭示了大亚湾内高频分潮的强耗散,M_6分潮的能量耗散率和半日周期内耗散的总能量均超过了M_4、M_2和K_1分潮。观测到的欧拉余流表现出其湾内不一致的大小潮变化以及湾外所受沿岸流的影响。模拟出的欧拉余流则揭示了大亚湾内的余流多涡旋结构和水体弱交换能力。

胶州湾跨海大桥对海湾水体交换的影响

跨海大桥的建设有利于环湾经济的发展,但桥墩入水不可避免地会对海湾内水动力和水交换造成一定的影响。本文以胶州湾为例,利用无结构网格有限体积海洋模型,建立了能够描绘胶州湾跨海大桥入海桥墩的高精度网格,构造了胶州湾及邻近海域的三维水动力模型,模拟了胶州湾建桥前后的潮(余)流结构。在此基础上,通过污染物示踪对比了胶州湾内污染物在建桥前后的对流扩散过程。模拟结果表明,大桥的建设对胶州湾南部大部分区域的影响较小,包括潮(余)流、水交换等方面;但对大桥北侧以及南侧靠近大桥一定范围内的区域有显著影响。大桥北侧潮致余流整体减小约2cm/s,靠近桥南侧的余流则由向北转为沿桥向东流动。由于大桥的影响,污染物在大桥北侧堆积,重点集中于桥北的红岛以西(Ⅰ区)沿岸区域以及红岛以东(Ⅱ区)大部分区域。其中,Ⅰ区建桥后的半交换时间增加了2.00d,Ⅱ区增加了2.04d。在减缓污染物扩散速率的同时,大桥也同样阻碍了径流输出的淡水向胶州湾南部的输运,使得桥北水体的盐度降低,有可能是造成近年来胶州湾冬季冰情加剧的原因之一。

舟山本岛海域“烟花”台风风暴高潮位研究

近年来登陆或严重影响浙江的强台风频率上升,北移次数增多,对舟山本岛及邻近岛屿经济活动威胁越来越大,开展舟山本岛风暴高潮位研究十分必要。分析了"烟花"台风在舟山本岛造成的风暴高潮位分布,基于海区的实测潮位资料及构建的风暴潮模型计算的风暴高潮位,揭示了本次风暴高潮位总体东部低、西部高、中部局部低值区的特征,中部局部低值区与天文高潮位的分布有关。本岛海域“烟花”台风风暴高潮位差异可达0.5 m以上;“烟花”台风若在本岛天文大潮高潮位登陆,定海至岱山风暴高潮位会继续抬高0.1~0.4 m;若南移至大目涂位置且在高潮位登陆则会造成本岛周边更高的风暴高潮位,超过本次风暴高潮位0.2~0.8 m。应高度重视风暴潮高潮位的区域差异性和变化特征,进一步提高区域风暴潮灾害防御能力。。

广西北海银滩海域实测海流特征和悬沙输运分析

基于广西北海银滩近岸海域2012年和2013年两次大小潮过程的实测流速和悬沙资料,对银滩附近海域潮流特征、运动形态、余流分布、悬沙输运机制进行了分析和讨论,对该海域的水动力状况及悬沙输运有了更进一步了解,为北海银滩的保护与规划提供了科学依据。结果显示:涨潮期间实测最大流速为44cm·s^-1,落潮期间最大流速为105cm·s^-1;而计算所得潮流最大可能流速为70.2cm·s^-1,表明实测流速中非潮流作用显著。各主要分潮流基本以O1和K1及M2为主,潮流运动形式以往复流为主,部分测站呈现出旋转流性质,与岸线或港湾水道走向基本一致。余流受北部湾北部环流及风的影响,以西北向为主,表层余流流速明显大于底层,余流最大可达25.5cm·s^-1。观测期间悬沙颗粒基本为粉砂,悬沙输运以平流输运主导,其次为潮泵效应和剪切效应。沿岸输沙和风浪掀沙可能对该海域悬沙输运有较大影响。