“海岸动力学”课程教学改革的思考

“海岸动力学”课程是一门多学科交叉的技术性课程,良好的理论知识储备和学科交叉融合是学习课程的重要因素。基于江苏科技大学港口航道与海岸工程专业通过工程教育专业认证的背景,针对江苏科技大学“海岸动力学”课程教学实际,对“海岸动力学”课程教学改革进行了探索和研究,提出了课程教学中课程目标、教学内容、教学方法、考核评价和目标达成度的完整体系,重点关注教学方法和课程考核的新思考,给出了一系列教学新方案和改革措施,以确保港航专业学生在课程学习中满足工程教育专业认证和毕业的要求。

长江河口悬沙与盐分输运机制分析

2004年9月15～22日在长江口南支口门区域进行了水位、流速、悬沙浓度、盐度的全潮观测，基于这些现场数据，分析河口区域流速结构、悬沙浓度与盐度的时空分布特征；利用机制分解法研究河口悬沙、盐分的通量和输运机制，并探讨它们与水体垂向结构之间的关系。主要结论如下：长江河口区的悬沙浓度存在显著的时空变化特征，从口内向口外，悬沙浓度呈显著减小趋势，大潮期间的悬沙浓度较大，是小潮期间的数倍。通量机制分析结果表明，长江河口区以欧拉余流为主，向海输运，并有向海方向逐渐减小的趋势，斯托克斯余流向陆输运，在大、小潮期间有显著差异。盐分输运机制中，以欧拉余流占主导地位，潮泵效应、垂向重力环流、垂向剪切扩散作用的贡献次之。长江河口悬沙净输运率在向海方向逐渐减小，大潮期间的悬沙净输运率比小潮期间的大1～2个数量级，水动力条件是造成长江河口悬沙净输运时空差异的主要因素。悬沙输运机制小潮期间以欧拉余流占主导地位，在大潮期间则以与紊流相关的垂向剪切扩散作用取代欧拉余流占据主导地位。悬沙瞬时输运机制中的剪切扩散项在中下层水体的理查德森数（Ri）小于0．25时才有较大的量值，在南槽内，当底层水体的理查德森数（Ri）处于0．1％Ri〈0．25范围时，剪切扩散贡献值的大小与Ri之间存在显著的负相关关系。研究还表明，适当的紊动强度有利于高悬沙浓度的维持，区域性的层化作用对紊流有强烈的抑制作用，这是造成长江河口悬沙输运空间差异的主要因素之一。

南黄海苏北近岸西洋水道水沙输运机制分析

基于2008年3月份在南黄海辐射沙脊群西洋水道内5个站位大潮期间的观测数据(包括流速与悬沙质量浓度的垂向剖面),利用机制分解法计算了西洋水道内的水与悬沙通量。结果表明,水体在多数时段内均处于分层向混合过渡的状态,中下层水体的理查德森数(Ri)与瞬时悬沙输运量中的平均流输沙项及流速的潮周期变化相关项之间存在显著的负相关关系,表明水体的层化效应和混合程度对悬沙输运有重要影响。西洋水道内悬沙净输运率为10-1～100 kg/(m.s)量级,并以欧拉余流向岸输运为主,该结果揭示了苏北近岸潮滩在陆源物质供应减少背景下向海快速淤长的重要物质基础和水动力作用机制。

深圳湾西北部海域表层沉积物的分布特征及输运趋势

在深圳湾西北部海域进行表层沉积物取样,通过粒度分析获取沉积物粒度参数。结果表明,该海域中北部沉积物以粉砂为主,分选较差;局部有较粗的砂、砾沉积物分布,分选性差。地质统计分析结果显示,粒度参数半方差—距离的相关性与沉积物粒度参数的空间分布有关,剔除空间"异常"值后,可在半方差图中获取粒度参数的变程值,并将其作为粒径趋势模型的特征距离。粒径趋势分析表明,海湾西部海域的沉积物向东北净输运,深圳河口海域的沉积物偏西向输运,从而在海湾北部近岸海域形成一个沉积物汇聚中心,这与水动力观测结果基本吻合。此外,210Pb测年结果也表明,这个沉积物汇聚中心的沉积速率也相应较高,显示出较强的淤积趋势。

基于数值模拟的琼州海峡东口推移质输运量估算

琼州海峡东口沉积作用主要受东西向往复流的控制,并呈现涨潮东流、落潮东流、涨潮西流和落潮西流4种形式,独特的沉积动力特征使得海峡东口分布大量潮流沙脊。沉积动力研究对于该区域海砂的开发和海底稳定性评估具有重要意义。海峡东口沉积作用的数值模拟计算表明:在中央水道、海峡北岸和浅滩区,潮流流速相对较大,其垂向平均流速可达0.7~1.0 m/s,其他区域流速为0.3~0.5 m/s;东向流流速较西向流大,但在海峡北岸,粤西沿岸流的存在使得西向流显著大于东向流,该特征在大潮期间尤为明显,小潮期间的流速普遍小于大潮时段,一般大潮流速是小潮的1.5~2.0倍。底质类型显示,研究区以砂砾质沉积为主,主要分布在中央水道、浅滩区和海峡北岸海域,全区平均粒径均值Φ为2.67,总体分选较差。研究区临界起动流速范围为0.12~0.79 m/s,在中央水道至西南浅滩一带临界起动流速在0.6 m/s以上,砂质沉积区起动流速多为0.35~0.45 m/s,而东部陆架的泥质沉积区起动流速基本小于0.22 m/s。Bagnold输运率计算模型结果显示:海峡北岸的输运率最大,其次为中央水道和浅滩区;其分布大小与潮流沙脊的位置和走向具有较好的一致性,潮周期内的净输运趋势在海峡北岸为西向,其他区域多为东向;大小潮的净输运量相差一个数量级,剖面计算得出一个月内通过琼州海峡东口的推移质净通量可达108 kg量级且总体方向为东向。

论陆-海界面的复参数化

陆-海界面是地球系统科学模型边界条件设定的难点。入海物质通量测量的不确定性、逆梯度汇聚的局域化功能以及可降维自适应结构的存在,使得陆-海界面成为共振条件下连接线性与非线性系统的枢纽,难以在经典线性化理论框架下组织“各态遍历”的测量,实现界面系统的实参数化,满足地球系统科学模型的环境模拟与预测需求。受前人借助卫星高度计和潮位站等大规模水位数据阵列的伴随同化,运用陆架潮波数值模型反演海底边界层拖曳系数时空变化规律的案例启发,文章提出了陆-海界面系统的复参数化思维以及遥感观测和数值模型相结合的复参数化建议。

低密高强水泥浆体系的研究与运用

长庆油田姬塬区块深层系地下情况复杂,油水层发育、断层多,该区块井设计全井封固,封固段长平均2700左右,由于封固段长、水泥浆液柱压力高,固井施工中经常发生水泥浆漏失,严重影响了该区块的固井质量。使用免钻分级箍固井技术显然能解决固井过程中发生井漏的问题,但由于使用了分级箍,常存在脱落套不能下行至井底的问题,需进行二次施工作业。通过采用低密度高强度水泥浆体系不仅有限地解决姬塬油田长封固段井水泥浆易漏失、易发生油气窜的难点问题,同时也能实现了保护油气层的目的。低密高强水泥浆的流变性、失水性能、稠化时间、水泥石的力学性能等一些列特殊性能的分析,经过多次的室内试验,形成了流动性能和稠化时间满足施工要求,早期强度高的特性。

工程类本科院校专业英语课程教学评价改革研究——以港航工程专业为例

港航工程专业英语是江苏科技大学港航工程专业的一门专业基础课。分析港航工程专业英语课程出现的问题,基于存在的问题提出相应的教学改革措施,选择合适的教学方案,提高港航工程专业英语教学质量以及本专业本科生的学习兴趣,为达到毕业要求打好基础。

基于再分析数据的南大西洋上层海洋热含量变化研究

南大西洋在地理上连接着北大西洋、南大洋和印度洋。通过环流输运或海表温度变化,该海域的上层海洋热含量(OHC)的变化可能对与之相连的各个洋盆间的再分布产生影响。本文基于1958—2015年的ORAS4全球海洋再分析数据和中国科学院大气物理研究所的格点海温数据集,利用经验正交函数(EOF)分析、相关分析等方法,分析了南大西洋上层海洋不同积分深度(0~100 m,0~300 m,0~500 m,0~700 m)OHC的时空变化特征。EOF第一模态显示,过去60 a来,南大西洋上层700 m存在一个洋盆尺度的变暖趋势,而且随着热含量积分深度的增加,第一模态所解释的方差占比也明显增加。OHC变化EOF第一模态与以年际变化为主的NAO和ENSO指数相关性很低,而与代表较长时间变率的AMO和PDO指数却有较好相关性,且与AMO的相关性随着积分深度的增加而提高。超前滞后相关分析显示AMO滞后南大西洋OHC变化9~12 a,显示南大西洋OHC变化对北大西洋气候变化的潜在影响。南大西洋OHC变化EOF第一模态与PDO之间相关性随着积分深度的增加而降低,显示PDO对OHC的影响主要在表层。另外发现整个洋盆的热含量变化与温跃层变化呈正相关,热含量的变化反映温跃层的动态波动。

南海大气温室效应纬向地带性的遥感观测

本文选取位于入射太阳辐射能量峰值所在的绿光通道（MODIS卫星4通道）,以及位于可太阳耀光探测长波辐射区间的中红外通道（MODIS卫星21通道）为观测窗口对,遥感测量2000～2010年间南海研究区和东海对照区内,不同纬度带的大气典型短波与长波通道的太阳耀光辐射比参数（引入晴空辐射平衡的描述性指标CSRR,即Calibrated Sunglint Radiation Ratio）时间序列.据此大气双程透射率比及太阳分谱辐照度比的相关函数CSRR,了解南海大气温室效应纬向地带性的演变特征.经验模态分解方法分析结果表明,南海的大气温室效应包含3个相对重要的分量：1）由低纬往中纬逐渐增大的,受具有明显纬向地带性的水汽大储库与纬向地带性较弱的CO2小储库联合影响的长期变化趋势;2）受CO2、CH4、O3和气溶胶共同调控的准十年尺度分量;3）从低纬往中纬逐渐由双峰转变为单峰分布的年尺度分量.由此可见,关于地球-大气系统辐射平衡物理学参数地带性分布规律的观测,有助于理解从辐射强迫到温度变化的气候响应机制,对如何筛选简洁合理的第四纪气候评估模型具有参考价值.

基于走航观测的长江口邻近海域悬浮颗粒物高频变化研究

基于2018年5月27日—31日长江口邻近海域的海洋科学综合调查,利用船载走航式表观光谱观测系统进行了定点及连续光谱测量,结合快速多参数水质仪和声学多普勒流速剖面仪同步观测结果,研究了悬浮颗粒物(SPM)的高频变化特征及其影响因素。研究结果表明,长江口邻近海域SPM浓度存在高频变化特征,且受潮汐作用影响显著。在退潮周期内,其浓度在定点站位内有明显的先上升后下降过程,且浓度高值与高流速相对应。断面走航观测显示,SPM在短时间内变化特征存在明显的空间差异。在水深较浅的区域中局地再悬浮过程的作用明显,且SPM浓度与流速之间有着良好的对应关系,而在水深较深、离岸较远的区域中SPM浓度的变化则可能与长江冲淡水过程相关。