中国海洋能研究现状及未来发展建议

随着全球人口的增长、能源结构的转型和对可持续能源需求的增加,中国面临着优化其能源体系的紧迫任务。作为清洁、可再生的能源形式,海洋能成为国内外能源研究的焦点,其在中国具有巨大的开发潜力。在分析中国海洋能分布特征和发展现状的基础上,总结了中国海洋能开发的趋势,对未来的海洋能产业提出了构建面向“双碳”战略的海洋能顶层发展规划、建立健全海洋能技术的政策等建议,助力中国海洋能技术稳步发展。

基于EMD-PSO-BP模型的短期潮流流速预测

针对潮流流速的随机性和波动性,本研究基于经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)和粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)算法,改进了反向传播(Back propagation,BP)神经网络的短期潮流流速预测模型。该模型首先对原始流速序列进行EMD分解,得到多个本征模函数(Intrinsic mode function,IMF)和残差。然后,利用PSO改进BP神经网络,对分解所得的IMF和残差分别进行预测。最后,将各个预测结果相结合,得出流速的最终预测结果,从而提高潮流流速的预测精度。本文以江苏省潮流流速为例,分别建立BP、PSO-BP、EMD-BP以及EMD-PSO-BP四类预测模型,以对潮流流速进行预测和对比分析。结果表明,相较于其他模型,EMD-PSO-BP预测模型在潮流流速的预测方面具有更高的精度,为潮流能开发提供重要的数据支撑。

基于直觉模糊环境的海上风机选型

选择合适的海上风力发电机机型对海上风电场的长期高效运行起着至关重要的作用。针对决策者在风机选型决策过程中存在不确定性和主观偏好等问题,提出一种改进的多准则决策(multi-criteria decision making, MCDM)框架及方法:在权重求解算法中将群体决策和直觉模糊数与层次分析法相结合,提出群体直觉模糊层次分析法(group intuitionistic fuzzy analytic hierarchy process, GIAHP)计算指标权重;在备选方案排序算法中将余弦距离引入接近理想点法(technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS),提出多距离TOPSIS确定备选方案排序。最后以山东省海上风电场风机选型为例,并通过敏感性分析验证框架及方法的鲁棒性。该框架及方法为中国海上风电场风机选型提供理论依据,可确保海上风电场长期稳定运行。

海洋战略性新兴产业发展的环境影响分析及我国监管对策

海洋战略性新兴产业已经成为我国海洋经济发展的重要引擎和实现“双碳”目标的重要发展领域。文章以海上风电场、海上光伏场、新型海水养殖基地及海底碳封存工程等为例,对国内外海洋战略性新兴产业发展趋势及其环境影响展开分析,发现随着产业种类及规模的增长,海洋生态环境影响及生态风险已逐步显现。我国海洋战略性新兴产业整体上已处于由新增长点向战略支柱产业跨越的关键节点,但环境影响研究及监管工作尚处于起步阶段。为促进我国海洋战略性新兴产业的绿色高质量发展,应强化产业发展的生态环境影响基础研究,重点关注长期生态影响及灾害风险;根据产业类型、规模及区位等,制定具有针对性的法规标准及监管制度;做好海洋战略性新兴产业相关的国际公约履约工作,积极参与或组织相关国际政策文件及技术指南的制修订,促进我国海洋战略性新兴产业国际化发展。

“多波束测线问题”的问题解析

给出2023年“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛B题“多波束测线问题”的求解方法,并针对学生在参赛论文中出现的问题作了简要的说明与点评.为保证求解的连贯性,论文的前一部分是问题的求解,后一部分是参赛论文的点评.

海洋碳汇分类方法框架探索与构建

海洋是地球上最大的碳汇,对于缓解全球气候变化发挥着关键作用。加快海洋碳汇分类研究,是切实提升对海洋碳汇分类科学认知、推动海洋生态保护修复、促进碳汇市场交易和实现“双碳”目标的重要举措。本研究从“发展-保护-碳汇”综合视角出发,系统梳理了目前海洋碳汇分类的现实困境,致力于构建一个适用于我国的多层次、多维度海洋碳汇分类框架。旨在针对中国特有的海洋生态系统,通过细化碳汇的形成属性、作用机制、空间分布、生态系统类型、碳库种类及物种差异等方面,深入解析海洋碳汇的组成与特点,以揭示海洋碳汇的形成机制、变化趋势和潜在潜力,为海洋碳汇的监测、评估和管理提供科学管理框架,为开展海洋碳汇分区分类提供实践指导。

海洋潮流能资源的数值估算——以胶州湾口为例

在回顾国际上现有的潮流能资源估算方案基础上,提出利用三维潮流数值模式估算潮流能的思路,并在胶州湾进行了应用。基于普林斯顿海洋模式,建立了胶州湾潮汐潮流三维数值预报模型,对研究海区的潮汐和潮流做出了较为准确的模拟。数值模拟得到的胶州湾口最大可能潮流速度为2m/s,具有一定的潮流能开发潜力;湾口水道上多年平均潮流能蕴藏量为16MW,大潮期间的瞬时值和大潮周日平均值可分别达135和49MW.潮流资料时间序列的长度对潮流能储量的计算结果有较大影响。由于潮流现象具有强烈的时变性和多种周期,估算潮流能的平均储量应积累一年以上的资料为宜。研究表明,潮流数值模式能够提供高时空分辨率的三维潮流数据,有效弥补潮流实测资料稀缺的不足,因而可作为潮流能资源评价的有力工具。

莱州湾海域空间开发利用现状评价

基于GIS平台绘制莱州湾海域空间开发利用现状分布图,从海域空间开发利用结构、强度和协调性三方面对莱州湾海域空间开发利用现状进行了分析和评价。结果表明:莱州湾海域用海类型基本齐全,但是开发利用结构规模不均衡,开放式养殖、盐业和交通运输用海是其主要类型;莱州湾海域空间开发利用强度较高,呈现出中部>整体>东部>西部海域的特点;海域开发利用活动之间及其与海洋功能区划、海域自然属性分布之间存在着不协调现象。未来,莱州湾海域开发利用需要优化调整用海结构和布局,提高产业开发利用层次;严格限制新增围填海工程,加强对自然岸线资源的保护,加大对海域环境整治和生物资源修复的支持力度。

海洋自然资源条件对无居民海岛开发的影响评价

以无居民海岛大娥眉岭、小娥眉岭、背风墩为例,分析了这3个海岛的海洋自然资源条件,并建立海洋环境效应评价方法和指标体系。应用层次分析法确定指标权重,应用灰度分析方法对3个海岛进行了综合评价和对比,为海岛的开发利用和可持续发展决策提供基础依据。根据分析,认为制约无居民海岛开发的主要自然资源因素是离岸距离和淡水资源。

一种点吸式波浪能装置水动力性能优化

为改善点吸式波浪能装置的运动性能,运用基于黏性流体力学的计算流体力学(CFD)方法对一种特定的点吸式波浪能装置中的浮子进行三维时域模拟,研究不同浮子形状、阻尼系数和浮子质量对装置性能的影响规律.结果表明:运用CFD方法和实验方法得出的浮子运动曲线较为吻合,CFD值较基于势流理论的计算值更接近于实验值;在自然振荡和阻尼振荡时,圆台形浮子的运动性能都优于圆柱形浮子;圆台浮子的俘获宽度比会随着机械阻尼系数的增大呈现先增大后减小的规律,其最大值对应的阻尼值即为最佳阻尼值;俘获宽度比随着质量的增大呈现缓慢增加后略有减小的规律.

基于粗糙集与犹豫层次分析的北极东北航道风险评估

运用风险分析理论和方法,以北极东北航道6个关键海峡为研究目标,构建东北航道自然环境风险评价指标体系;针对全球气候变暖以及海冰融化背景下北极东北航道航行安全问题,引入犹豫层次分析方法确定指标主观权重、采用粗糙集思想来确定客观权重,集成得到组合权重。基于所建风险分析模型,对其中3个关键海峡的自然环境风险进行了量化评估和时空特征分析,同时计算了2013年8月份6个关键海峡的风险度,模拟了一条最优通航线路并与同时期永盛号轮船的实际航行线路进行了比对。研究表明:(1)2000-2014年东北航道3个关键海峡自然环境风险均呈现减小趋势,红军海峡自然环境风险减小趋势最大;(2)对比3个海峡海峡自然环境风险度,德朗海峡最低,维利基茨基海峡次之,二者均适合通航;红军海峡风险度最高,且不适宜通航;(3)模型模拟路线与实际航线较吻合,对实时航行路线的选择有参考意义。

基于沿海大开发背景的江苏海洋产业发展研究

2009年江苏沿海地区发展规划提升到国家发展战略层面,这既对江苏海洋产业发展提出了迫切要求,也为海洋产业优化提供了契机.本文在研究江苏海洋产业结构现状及演化的基础上,通过灰色关联分析方法,对江苏主要海洋产业与沿海区域经济发展的相关性进行了定量分析.得出江苏海洋产业近年来产业结构调整较快,但产业规模扩展不足;传统海洋产业仍占据主导地位,新兴海洋产业发展较慢;海洋一产、三产与沿海区域经济发展具有较高的相关度,海洋二产相关度较弱;海洋交通运输业仍处初级阶段.针对海洋产业发展现状及存在的问题,从促进江苏海洋产业持续发展,实现沿海地区发展战略目标的角度提出海陆一体化开发等建议.

海岛生态压力定量评估模型构建

舟山市西白莲岛屿为例,通过分析其生态系统特征和生态压力驱动因子,构建海岛生态压力定量评估模型,计算结果显示西白莲岛从2008年到2012年的生态压力值分别为0.2345、0.3016、0.3797、0.3604、0.3503,参照舟山市近岸海域环境功能区划,西白莲岛地理位置处于四类海水水质环境,四类海域标准值计算结果为0.5490。与四类水质比较结果显示该岛屿生态压力值均未超出岛屿承载能力,主要的压力驱动因子为填海造地,分析结果为海岛生态保护与资源合理利用提供参考和决策依据。

风浪联合发电系统水动力学研究进展

随着化石能源枯竭和全球变暖等环境问题的日益严重,海洋可再生能源(海上风能、波浪能和潮流能)成为研究热点.为了有效开发海洋可再生能源,降低成本,多种能源综合开发成为现阶段的趋势.海上风能与波浪能结合具有广阔的应用前景,联合发电系统不断创新.水动力性能是联合发电系统与波浪相互作用的重要基础.本文简要介绍多种应用在联合发电系统上的水动力学数值模拟方法,包括线性频域、线性时域、势流非线性方法,以及基于Navier-Stokes方程的黏性方法,对现有文献的水动力学数值模拟方法进行综述,从计算效率和精度方面分析其优缺点,且进一步阐述水动力控制优化的技术原理与实验技术主要科研难点,为联合发电系统的水动力设计提供依据.得到以下主要结论:从计算效率上看,线性频域方法最优,其次为线性时域、势流非线性、黏性方法,从计算精度上看,与前者恰好相反;综合考虑计算效率和精度,采用考虑黏性修正的势流方法来研究是一个切实可行的方案;模型实验方法和优化控制技术目前还不够成熟,尚处于探索阶段.

微型海岛概念的提出及其可持续发展研究

基于不同面积段有人海岛人口密度计算结果和国内外缺乏统一的岛屿面积分类方案的现状 ,同时结合中国的具体实际 ,将面积在0.0005～1km2 的海岛定义为微型海岛 ,首次提出了微型海岛的新概念。微型海岛面积微小、数量众多 ,属生态脆弱带 ,极容易遭到损害而造成严重的生态环境问题。因此 ,对微型海岛保护与开发模式的选择尤需慎重。本文提供了符合微型海岛环境、社会和经济可持续发展要求的概念框架 ,包括海洋景观保护、海洋牧场建设、生态农业、生态旅游、港口和海洋开发基地建设。

厦门海沧沿岸水域初级生产力及其与环境的关系

1994-1995年，对厦门海沧沿岸水域初级生产力进行4个季节调查。该水域初级生产力全年平均为194．6mgC·（m2·d）-1，呈双峰型的季节变化。与九龙江口相比，厦门西港年平均初级生产力略高，这与其叶绿素α含量较高有关。九龙江口的初级生产力受海水盐度影响较大，在不同季节均呈现沿径流方向递增的趋势。海沧沿岸水域氮磷浓度比值较高，其初级生产力受水域磷含量不足所限制。

厦门市无居民海岛植被生态保护方案与规划

本文分析了厦门市无居民海岛植被生态现状与存在的问题,阐述了海岛生态功能定位,提出3种海岛生态保护方案,拟定了海岛生态保护措施及植被绿化规划,并得到当地政府的采纳.

东太平洋粘土沉积物的增白实验研究和结构分析

为了有效开发利用深海粘土,必须针对东太平洋粘土的特点提高其白度和活性,对东太平洋中国大洋调查区粘土沉积物进行湿法提纯后,采用酸溶氢气法以锌做还原剂对其进行了增白处理,并在不同温度下焙烧;分析了酸的类型、浓度、还原剂用量、反应时间及焙烧温度等对粘土增白效果的影响,得出了最佳工艺条件;测定增白前后粘土的物理化学性能和粘土矿物的结构,发现增白的同时还可以提高粘土的比表面积和其在有机溶剂中的分散性;增白后粘土矿物总体上保持了层状结构,但局部结构有一定的破坏,因而提高了粘土矿物的结构活性。

辽东湾滨岸带矿物组合分区及其意义

通过对辽东湾55个样品进行矿物分析,共鉴定出48种矿物,其中重矿物39种;选取9种含量较高的优势矿物与特征矿物作为指标,尝试进行Q型聚类分析。结果显示:辽东湾沿岸大致可以分为3个矿物组合区,优势矿物均为闪石类、帘石类和金属矿物;一区(老铁山-复州湾北)金属矿物以钛铁矿为主,特征矿物为石榴子石,复州河及沿岸冲刷为其主要物源,辽东浅滩可能与其有同源性;二区(复州湾北-营口)金属矿物中磁铁矿含量最高,特征矿物为榍石、锆石,受大辽河影响显著;三区(营口-秦皇岛)褐铁矿是金属矿物中主要组分,特征矿物为石榴子石、磷灰石,辽河、六股河对其贡献作用突出。主要因各条河流贡献作用不同,海岸地貌类型差异将研究区划分3个矿物组合区,对深入研究其物源,实施海岸规划保护具有重要的现实意义。

基于RS与GIS的南汇东滩围垦研究

RS和GIS技术是滩涂围垦监测最经济和有效的方法之一。本文基于1983年以来多期遥感影像,解译出了不同时期人工岸线的位置,在此基础上利用GIS技术分析了近30年来南汇东滩的围垦过程及其与滩涂淤涨速率的关系。结果表明,近30年来南汇东滩的围垦过程呈现"由慢至快"的发展趋势,经历了"缓慢—稳步—高速"三个发展阶段:(1)1983～1995年年均围垦速率约1.23km2/a,圈围速率较小;(2)1995～2000年为7.95km2/a,围垦速率处于稳步增长阶段;(3)2002～2005年为35.27km2/a,是围垦速率最大的阶段。2002年以前,围垦速率与滩涂淤涨速率基本一致,2002年之后,围垦速率远大于滩涂淤涨速率。本文认为8km2/a是南汇东滩适宜的围垦速度。2002年之后南汇东滩的快速围垦并没有导致上海整体滩涂面积的减少,围垦可不囿于局部滩涂面积的稳定,以全市总体滩涂面积和湿地水平的动态平衡,可为滩涂资源开发利用提供现实选择。