中国的海洋能资源及其开发前景展望

首先回顾了我国已做的海洋能资源调查和开发前期的调查研究工作简况,并给出了简要的评估。然后根据以上资源资料,分析了我国沿岸潮汐能、波浪能、潮流能、盐差能和近海及毗邻海域温差能、波浪能资源的储量(功率)、分布变化和开发利用条件。最后对我国海洋能资源开发利用的前景做了展望。

杭州湾淤泥质海岸岸线变化及其动态模拟

通过对杭州湾北岸南竹港-龙泉岸段实测岸滩断面资料的统计分析,进而对淤泥质海岸岸线变化、影响因素及其动态模拟预报进行探讨。结果表明:因长江来沙减少以及侵蚀/淤积波自东向西移动,导致近10a来该岸段岸滩处于侵蚀状态,其中岸线整体后退;因季节性的波侯作用,岸滩具有冬淤夏冲的特征,岸线则表现为冬涨夏退,因局部工程作用影响的岸线则具有冬退夏涨的特征。此外,基于-3m和-8m等深线构建的径向基函数神经网络模型预报岸线的变化是可行的。

威马逊台风的实测风暴海流计算及分析

采用潮流调和分析和分离等方法,分析了海流连续观测站上受威马逊台风影响的ADCP海流资料,进行了实测风暴海流的计算。结果显示,风暴海流达到了与天文潮流同等的数量级,并与风暴潮存在一定的关系,如近岸01站风暴潮增水大时,风暴海流量值较大,离岸较远的02站则是在风暴潮变化大时,风暴海流较大。

砂质海岸演变的地貌动力学研究进展

70年代以来,海岸演变的地貌动力学研究成果引人注目。本文着重论述了在砂质海岸演变研究中,海滩状态,海滩地下水动力,砂坝动力学,海岸沙丘,近岸带过程等方面研究进展。

岬间海岸地形剖面特征与泥沙净输运趋势

对粤东后江岬间海岸１９９２和１９９３年７条重复地形剖面分析结果表明，当前各剖面年净冲淤变化很小，剖面分别与Ｂｏｄｇｅ和Ｌｅｅ平衡剖面模式符合良好，拟合的平衡剖面截止水深反映了在海区波候条件作用下泥沙运动的临界水深．此外，根据底质净输运趋势模式对近岸区沉积物运动趋势作了统计分析．

杭州湾北岸岸滩变化对海平面上升的响应——以龙泉-南竹港岸段为例

相对海平面上升引发的海岸潜在侵蚀是海岸带资源利用与规划的重点关注内容。基于杭州湾北岸龙泉-南竹港岸段实测断面资料,利用历史岸线后退和淹没法则计算法分析了该地区的海岸变化对海平面上升的响应。结果表明:近10a来岸滩呈侵蚀后退趋势,年侵蚀速率为3.7～5.7m/a,相对海平面上升对岸滩迁移后退的贡献为2%～6%;未来100a岸滩迁移后退将超过300m,其中相对海平面上升可能导致岸滩后退的距离约为20m,而目前海堤位置与0m等深线间的平均水平距离不超过60m,因此需将海平面上升造成的海堤潜在危险纳入海堤安全与稳定性的进一步研究,予以系统分析。

杭州湾表层漂流轨迹风订正的初步探讨

根据2001年7月杭州湾南航道漂流迹线观测资料和水文气象资料,对漂流迹线进行了风订正,并与定点站资料和物理模型结果相比较,对消除风的影响进行了初步探讨。结果表明,表层漂流迹线的形态既受潮流的影响,又受风的影响,在漂流区风速较大的情况下,对漂流迹线进行风订正是必要的;采用本文提出的方法,经风订正后的漂流迹线与物模结果、定点测流站资料中的结果吻合较好。

舟山岛东北部沿海实测台风浪特性

为了解影响舟山岛的台风浪特性,基于舟山岛东北部沿海水域深、浅水两个测站同步测量的6个台风过程波浪资料,统计分析了两测站的波参数变化和谱变化特性,探讨了波浪变化的原因。研究显示:1灿鸿过程的深、浅水站最大波高均大于其他5个台风浪过程;2多数台风浪过程深水站波向主要为东及东南东向,而浅水站主要为东、东北东及东北向,水下地形对波向变化起主要作用;3不同路径台风对两测站谱型有明显影响,灿鸿、巴蓬、黄蜂和天鹅过程的波浪在两站以双峰谱为主,苏迪罗和杜鹃过程深水站波浪以单峰谱居多,浅水站则多峰谱多于单峰谱。研究成果对沿海建筑物的设计以及防灾减灾有重要参考价值。

基于Holland风场的台风浪数值计算

在海岸工程中,台风浪的影响较大。为了提高台风风场模拟精度,基于Holland台风风场模型,选取不同的最大风速半径参数和B参数进行组合,将模型构造风场与实测浮标风速资料进行比较分析,误差统计表明,Willoughby风速半径公式和Vickery的Holland B参数公式组合之后的计算误差最小,对风场的模拟效果最好。然后采用SWAN近岸波浪模型,选取最优风场参数,模拟了1323号"菲特"台风过境期间浙南地区的台风浪。模拟结果表明,最优组合参数生成的台风风场,对台风浪的模拟结果较好。当台风登陆时,温州地区的有效波高超过了10 m,明显高于其他区域,近岸波高等值线分布较为密集,台风移动方向右侧有效波高相对较大。台风进入内陆以后,波高迅速减小至4 m左右。

强潮环境下的海滩剖面沉积特征——以春季广西北海银滩为例

海滩地貌动力状态是海滩过程和陆海相互作用研究中的重要内容,但目前国内对北部湾强潮环境下的砂质海滩地貌与沉积的研究相对较少。对2010年3月采集的北海银滩剖面高程与沉积物变化的资料进行分析,探讨此类海滩响应外在驱动力作用的地貌动力状态特征,结果表明:1)北海银滩地貌结构简单,地貌状态属于消散型类型。2)银滩沉积物类型为砂,并以细砂、中砂为主,沉积物分选性较好;此外,沉积物中砂的百分含量和中值粒径自陆向海逐渐减小,而极细砂的百分含量则逐渐增加。3)北海银滩横向剖面沉积物可区分为后滨、滩面和内滨3个沉积单元。后滨沉积物在风的作用下以跃移质为主;滩面沉积物因波浪形成的冲流作用而具有双向运动的性质;内滨沉积物主要受控于波浪和潮流的联合驱动作用而以跃移质组分为主。

杭州湾中部实测波浪特性分析

利用杭州湾中部一年实测波浪资料,分析该地区的波参数统计变化特性,采用最小二乘法拟合得出相关参数之间的关系式,并统计分析了频谱特性。结果表明:杭州湾中部以小浪和轻浪为主,在各月分布较为均匀,年平均周期为2.97 s;最大一次波浪过程为冷空气影响所致,影响强度大于台风莫拉克;常浪向分布在东北至东南向,其中又以小浪出现较多,对应的波周期以2~4 s为主;强浪向主要分布在西北和东北方向,对应的波周期主要分布在3~5 s;多数特征波参数之间相关关系较好;由谱分析得知风浪占多数,且以单峰为主。研究结果可为相关工程和理论研究提供基础资料。

三门湾近期水动力特性观测研究

利用2013年夏季包括大、中、小潮的三门湾大范围、同步水文观测资料,系统分析了三门湾近期潮动力的时空变化特征.结果表明,三门湾属于强潮海湾,湾顶处的各项潮汐特征值均大于湾口处.潮汐属于正规半日潮性质,潮波在向湾顶传播过程中浅水分潮增强明显.涨、落潮流历时相当,涨、落潮平均流速大小也比较接近,整体上优势流保持在45%~58%之间,涨落潮动力相对平衡.涨、落潮流矢表现出明显的往复流运动形式,整体涨落潮流向顺应三门湾的平面形态,主流向与湾内等深线基本平行.底摩擦对潮流的垂向结构作用明显,流速在垂向方向存在着明显的差异,大致成对数型结构分布,即表层或次表层流速最大,越靠下层流速越小,底层流速最小.各个测站之间,底层流速相对集中,越靠上层各测站之间流速大小差异越大,表层和次表层各站点之间流速大小差异最大.流速梯度极大值出现在急流附近,流速梯度的极小值出现在憩流附近.海床底部的粗糙度对流速梯度有着较大的影响.

杭州湾口门中部水沙输运机制初探——以岱衢洋为例

根据2012年9月在杭州湾口门中部外侧海域岱衢洋主槽内获得的包括大、中、小潮的垂向流速和悬浮泥沙观测资料,利用机制分解方法计算了岱衢洋的水沙输移通量等特征,分析并讨论了各个输沙项对总输沙量的贡献,解释了杭州湾水沙进出外海的输运机制。研究结果表明:研究区域单宽涨潮量大潮为小潮的2.3倍,单宽落潮量大潮为小潮的1.6倍。从小潮到大潮的余流和单宽净输水量由向海变为向陆;单宽涨潮输沙量大潮为小潮的4.5倍,单宽落潮输沙量大潮为小潮的2.7倍。单宽输沙量表现为小潮和中潮向海,大潮向陆的特点,大潮单宽净输沙量约为小潮和中潮的2倍;在各输沙项中,平流输沙主要来自水体净输移(拉格朗日余流决定)对悬沙输移的贡献,平流输沙方向小潮向海,中潮和大潮向陆,其中大潮和小潮时平流输沙在各项中贡献率最大;潮泵输沙小潮和中潮向海,大潮输沙向陆,中潮时潮泵输沙贡献率在各项中贡献率最大;垂向净环流输沙方向均向陆,大中小潮悬沙含量的垂向的差异是导致小潮垂向净环流输沙量大,大潮输沙量小的主要原因;杭州湾中部通过岱衢洋通道与外海泥沙交换的主要形式是大进大出、反复搬运,而在一个完整的半月周期内外海泥沙净进杭州湾的量相对较小。

沙坝—潟湖海岸研究进展与展望

沙坝-潟湖海岸是世界海岸的重要组成部分,也是目前国际陆海相互作用研究的焦点内容。在当前人类活动的干预下,部分沙坝-潟湖海岸亦已出现消亡。基于此,本文从沙坝-潟湖海岸的演化、通道体系的稳定性及其人类活动的影响等方面阐述此类海岸的研究进展及不足,同时指出今后沙坝-潟湖海岸体系的研究应将人类活动因子纳入,并着重对沙坝-潟湖海岸响应人类活动后出现的环境效应进行评估,以为沙坝-潟湖海岸资源可持续利用提供相应对策和理论依据。

浙江近海波浪能资源的初步研究

以2000年为例,采用SWAN波浪数值模型对浙江近海海域的波浪进行了全年模拟计算,并计算获得年、月平均波功率密度分布。研究表明,浙江近岸海域年平均波功率密度约为2～6kW.m-1,往外海逐渐增大;同时季节变化明显,秋、冬季节波功率密度较大,春、夏季节较小。另外,通过对浙北、浙中和浙南3个近海海区的波浪出现频率和波功率密度随波高和周期变化的分析可知,浙北海域波功率密度比较高的波高及周期范围和波浪出现频率较高范围较为接近,而其对应平均波功率密度相对较低;浙南海域波功率密度比较高的范围所对应的平均波功率密度较高,而与波浪出现频率较高的范围则略有差异;浙中海域居两者之间。总体而言,浙江近海波浪能资源丰富,且全年中可开发与利用的波浪能出现频率较高。

海湾内外的动态水位差模拟研究——一种全新的潮汐能开发方式的探索

首次提出了一种全新的海湾潮汐能开发方式——利用海湾内外的动态水位差进行潮汐能发电。原理是利用潮波到达海湾底部和海湾外部的相位不一致性,形成了海湾内外动态水位差,可作为潮汐能发电水头。并构建了一个理想潮汐能海湾进行水动力数值模拟研究,模拟结果显示该新型的潮汐能是存在的,且相比传统潮汐能利用方式对海湾水动力环境和通航影响更小。

渤、黄、东海8个主要分潮的数值模拟研究

应用MIKE数值模拟软件,采用无结构三角形网格,建立一套计算区域包括整个渤海、黄海、东海以及东海大陆架和琉球群岛的高分辨率数值模型,考虑了实际水深和岸线,外海开边界采用西北太平洋大模型结果的潮位提供,模拟了东中国海潮波的波动过程,对潮波垂直运动过程进行调和分析,得到了渤海、黄海、东海的M2,S2,K1,O1以及N2,K2,P1,Q1八个主要分潮的传播和分布特征。利用中国沿海14个潮位站的调和常数对模型结果进行了验证,验证结果显示模型较为准确可靠。研究结果表明:4个主要半日潮(全日潮)在渤、黄、东海的传播情形基本相似,即潮波在渤海、黄海、东海沿岸的传播性质上类似沿岸开尔文波的传播形态,并且成功再现了计算海域的4个半日分潮无潮点和2个全日分潮无潮点。全日潮振幅各无潮点附近振幅最小,而海湾的波腹区振幅最大,东海潮差呈现近岸方向振幅大、离岸方向振幅小,浙闽沿海振幅也较大,黄海振幅相对较小,渤海振幅在辽东湾和渤海湾顶最大,两个无潮点周边振幅较小。

粤东后江湾沙坝-泻湖海岸系统的演变及动力分析

本文根据钻孔资料及历史海图对比 ,对粤东后江湾沙坝 泻湖海岸系统的形成和发展过程进行了初步探讨 ,在此基础上 ,分析了该系统近代演变的动力作用及泥沙运动 .

岬间海滩碎波带三维地形快速变化的地形动力过程分析

根据粤东一岬间海滩碎波带短期实测的地形和波浪等资料，分析了此海滩碎波带的地形动力学特征与三维地形组合。结果表明，在正常波况下，此海滩碎波带显示了以砂坝-裂流槽谷为主的多种地形组合的变化过程。

象山港潮汐通道潮波变化特征及其影响因素分析

依据象山港佛渡水道、牛鼻山水道和狭湾口的实测水文资料,分析3个潮汐通道的潮汐、潮流分布特征及其差异性;建立该水域潮流数值模型,探讨各水道及其交汇处的流场变化特征和影响影响分析。结果显示,狭湾内的涨落潮流主要通过牛鼻山水道受外海潮波的影响,仅在涨落潮流的起始阶段经佛渡水道与崎头洋存在水体交换;牛鼻山水道涨落潮流主要受外海潮波的控制;崎头洋落潮流与外海涨潮流在佛渡水道的交替变化,决定了佛渡水道涨落潮流的方向。佛渡水道涨潮流为东北向,落潮流为西南向。崎头洋通过佛渡水道与象山港进行水体交换,象山港涨、落潮流除了与外海进行水交换外,还受到杭州湾涨、落潮流的影响,有助于对舟山群岛南侧潮波以及杭州湾与外海水体交换的研究。