渤海的环流、潮余流及其对沉积物分布的影响

阐明渤海环流和潮余流的分布特征及其与沉积物输运之间的关系。本文根据80年代以来的实测海流资料得到：辽东湾的环流是顺时针向的；黄河三角洲外海存在着一支流向东北偏北向流，与辽东湾西部的东北向海流相接；渤海湾内的环流北部为反时针向，南部为顺时针向回转的双环结构。上述环流趋势与渤海沉积物分布相一致。渤海沿岸主要入海河流的特征矿物分布正是上述环流存在的最好佐证。文中进一步讨论了潮余流分布特征及其对渤海环流的贡献。

渤海的平均余环流

利用72个渤海石油平台、站点测流资料,阐明了渤海的平均余环流特征,并用已有的数值计算结果阐明了其形成机制。观测表明在黄河三角洲近海存在一支北-东北向的流动,可抵达秦皇岛附近水域,数值计算表明该支流动主要是潮生的;在辽东湾北部存在一顺时针向的涡旋运动,在冬半年该涡旋是风生的;在渤海湾北部存在潮生的逆时针向的余环流。

海上油田开发对海洋环境的影响--以涠洲油田为例

油田开发给人们带来重要能源和化工原料的同时,不可避免地会产生各种污染物,特别是海上石油的开发,由于其开发难度及事故风险较大,且环境管理与治理困难,往往更容易造成环境的污染。本文以涠洲油田为例,通过对油田的产污行为及其对油田周围环境的影响评价,揭示油田对水质、沉积物及生物的不利影响。结果显示由于生产水、泥浆钻屑、生活污水、落地原油等大量的排海,造成涠洲油田部分水质已出现石油类等轻微超标,沉积物在平台周边已有较明显的石油累积现象出现,底栖生物出现贝类和鱼类Pb超标,尤以贝类为甚。

北部湾潮汐潮流的数值模拟

基于正交曲线坐标的ECOMSED三维水动力模式,对北部湾的潮汐潮流进行数值模拟。选用不同的海底摩擦系数、海底粗糙度系数以及水平湍流摩擦系数进行数值试验。试验结果表明,当海底摩擦系数取2×10-3～3×10-3,海底粗糙度系数取1×10-3～2×10-3m,而水平湍流摩擦系数取1×102～5×103m2/s时,模拟所得潮汐、潮流结果与实测数据吻合较好;并由此对北部湾的潮汐、潮流和潮余流等特征进行了分析。还给出了垂直湍流黏滞系数呈抛物型的分布特征。对该海域的水动力状况有了进一步的了解,为该海域的环境保护规划提供了科学依据。

自升式连体潜标测量系统的设计与实施

针对有缆潜标系统测量质量不稳定,缆绳阻力大、浮球浮力不足,测量系统难以绷紧,导致潜标摇摆、缆绳倾斜,受海洋环境的其他外力作用,影响采集资料的质量等问题,设计了自升式连体潜标测量系统。该系统最大特点是把各种仪器设备与释放器搭载组合到同一平行面的潜标内,把仪器设备、释放器与浮体材料合成为单位体积最小的潜标测量平台。该系统还有体积小、质量轻、造价低、操作简便等特点,适用于水深1 200 m内的海区,采用座底方式进行测量。系统通过释放装置脱钩,脱钩后连体潜标可自行升浮到海面,并具有隐蔽性好不易被破坏的优点。经过近1 a的试验,已多次在南海水深400 m多的海区顺利完成了海上投放与回收试验,试验结果良好。

南海北部流花海域内孤立波特征研究

利用南海北部流花海域一套潜标系统2011年4月份的观测数据,通过分析温跃层附近等温线和流场,研究了该区域的内孤立波特征。发现该区域内孤立波主要来源于吕宋岛和富加岛之间的海峡,且产生于当地大潮期,传播方向集中于292°。这些内孤立波主要为a型波,几乎固定出现在每日0时,平均出现时间间隔24h。分析观测期间的最大振幅内孤立波,发现该内孤立波振幅80.9m,传播周期24min,传播速度1.29m·s 1传播方向298°,半波宽度129.4m,出现在21日1时左右,为典型的第一模态下凹型内孤立波。

不考虑局地引潮势的南海正压潮能通量与潮能耗散

利用ECOM模式模拟南海正压M2、S2、K1、O1分潮,对南海潮能通量及潮能耗散进行研究。结果显示,M2、S2、K1和O1分潮分别有38.93、5.77、29.73和28.97GW的能通量经吕宋海峡传入南海,并有2.42、0.36、8.67和7.86GW的能通量由南海经卡里马塔海峡传入爪哇海。由东海及吕宋海峡西北部传入台湾海峡的M2分潮能通量为25.28GW。半日潮进入北部湾和泰国湾的能通量较少(6.52GW),全日潮则较大(24.74GW)。通过民都洛和巴拉巴克海峡断面,全日潮由南海向苏禄海共输送12.28GW的能通量,而半日潮则由苏禄海向南海输送1.92GW的能通量。由模式输出结果估计得到的南海各局部海域的底摩擦耗散与净潮能通量存在差异,为使二者平衡,可对南海不同海域的底摩擦系数进行调整。依净潮能通量与底摩擦耗散平衡关系计算得到台湾海峡、北部湾、泰国湾及南海深水海域的底摩擦系数分别为0.0023、0.0024、0.0023和0.0021。

水下溢油数值模拟研究

基于Lagrange积分法和Lagrange粒子追踪法建立了一个水下溢油数值模型。该溢油模型由两个子模型组成:羽流动力模型和对流扩散模型,其中羽流动力模型用以模拟溢油的喷发阶段和浮力羽流阶段;对流扩散模型用以模拟溢油的对流扩散阶段。通过数值实验,结合实验室水槽实验和水下溢油现场实验的观测资料进行模型验证。实验结果表明,模拟结果与观测资料一致性较好,从而验证了本文溢油模型的合理性和准确性;羽流动力模型为对流扩散模型提供源,海流、海水的垂向密度结构和油滴的直径分布是影响溢油在对流扩散阶段运动和分布的主要因素。

海底输气管道系统定量环境风险分析探讨

对海底输气管道系统天然气泄漏的环境风险进行了初步的定量分析,计算了不同破损情况下天然气的泄漏速率、发生泄漏后天然气在海面的浓度分布、天然气燃烧热辐射危害阈值12.5kW/m2对应的危害半径和天然气爆炸冲击波危害阈值0.010MPa对应的危害半径,可为制定天然气泄漏应急预案提供参考。

海洋环境要素计算不确定性分析

海洋环境要素(如风、浪、流、周期等)极值参数的准确推算在海洋工程设计中具有重要意义。由于极值计算时存在的不确定性因素,导致不同模式、样本的组合会导致极值计算结果产生明显差异。使用南海长期波浪资料,对环境要素计算时存在的统计模型不确定性、取样不确定性和参数求解方法的不确定性等进行了系统的研究和比较,最终对极值理论总体不确定性进行了分析。结果表明,采用复合极值分布并扩大样本数量的方法,可有效减小极值预测的不确定性及海洋结构物设计阶段的风险。

海洋石油开发环境影响评价技术回顾

介绍海洋石油开发环境影响评价的任务、技术工作程序、关键技术及主要成果。

海浪波高序列的长期相关性及自仿射结构

本文用尺度重整分析法对渤海实测海浪波高序列进行了分析，发现波高序列满足Ｈ＝０．６５的Ｈｕｒｓｔ律。由此得到结论：海浪波高并非相互独立的随机序列，而是具有长期相关性的随机序列．应用分形几何对波高序列的分析表明，波高序列的长期相关性在几何上有下述重要的结论：波高序列的离均累积值Ｘ（ｔ）具有统计自仿射的几何相似结构，且其分维数Ｄ＝２－Ｈ＝１．３５。

渤海石油开发工程区波浪要素数值模拟

本文叙述了用数值模拟对波浪进行数值后报的方法,并利用此方法后报了渤海近二十年来强风过程下的波浪要素,根据数值后报结果对渤海石油开发工程点设计波要素进行了极值推断。

海浪波高序列的Cauchy统计模式和分式统计模式

根据海浪波高序列的长期相关性和自仿射分形结构，本文提出了两种新的波高序列模式：Ｃａｕｃｈｙ统计模式和分式统计模式。前者将实测的有限个波高值作为Ｃａｕｃｈｙ初始条件，应用自仿射定理对波高序列今后的取值在统计意义上作出预报；后者适用于在计算机上模拟海浪波高的统计特性．应用实测资料对模式的检验结果表明，上述两种模式在预报和模拟海浪波高序列时均能达到较高的精度；它们为海洋工程设计人员提供了有力的手段。

海上固定平台测波雷达比测试验研究

南海深水油气开发将成为我国海洋石油工业新的战略区域,掌握该区域的海洋动力环境对于海洋油气资源的开发具有重要意义。由于波浪浮标的安全性较差,容易丢失,利用浮标技术获取长时间序列的波浪参数非常困难。为验证海上固定平台测波雷达的观测性能,对安装于我国南海番禺30-1(简称PY30-1)油田的遥感实验设备及布放在该区域的波浪骑士测波浮标的比测试验进行了介绍,对所获得的波浪数据进行了分析,并得出结论。

南海深水区作业期环境条件研究

我国南海深水区油气资源丰富，但海洋环境条件复杂。为全面掌握南海海洋动力环境特征，以国家863计划“南海油气开发区极端海洋动力环境监测技术研究与示范”（2008AA09A401）课题的观测成果为基础，利用课题提供的实测波浪资料，以我国南海深水区作业期海浪特性为研究对象，研究了南海深水区施工作业期内的适宜的波浪谱型式及参数特征；并将作业期波谱样本按风速分级，得出了南海不同等级风场条件下波浪谱。该成果可为南海海洋油气工程建设和施工作业提供参考和技术保障。

应用MS1000扫描声呐探测石油平台附近海底管道位置的方法与实例分析

本文结合渤中28／34油田群石油平台附近已建海底管道位置调查实例，介绍了利用MS1000扫描声呐探测以平台为中心100m半径范围内海底管道位置的原理及方法，通过对该油田群调查实例的结果分析，验证了此方法的可行性，为应用扫描声呐探测石油平台附近海底管道位置提供依据。

南海流花海域内孤立波特征分析

内孤立波是由内潮在特殊地形条件下所激发的存在于密度跃层中的大振幅波动。在其传播过程中产生的扰动可导致海水强烈辐聚和引发突发性强流，对海洋工程、石油钻井平台和海底管道会造成严重的威胁。为充分了解南海北部内孤立波，利用南海北部流花海区一套潜标系统实测数据，对该区域的内孤立波振幅、流速、时间等特征进行了研究，并对内孤立波引起的剪切流进行了分析。研究成果可为南海海洋油气工程建设和施工作业提供参考和技术保障。

平台基海洋环境立体监测系统的研制及应用

介绍了一种基于海洋石油平台的海洋动力环境立体监测系统的系统组成和工作原理。该平台基监测系统由气象监测系统、浮标监测系统、有缆潜标监测系统、测波雷达、通信和岸站系统五部分组成,开展风、浪、流、内波等环境参数的长期、定点监测,并通过平台网络系统实时传输测量数据。经过海上长期试验表明该系统能够稳定可靠地在平台上运行,可为中国油气资源开发走向深海提供可靠的技术支撑和安全保障。

海洋石油平台附近已建海底管道探测方法概述

受石油平台安全作业距离及平台结构物等影响,常规的物探方法较难实现对已建海上石油平台附近的海底管道进行探测。该文结合几个工程实例介绍了人工探摸、扫描声纳和ROV探测这三种调查方法,实现对平台附近已建管道的有效探测,并从调查原理、调查效果和影响因素等方面,分析这三种方法的优缺点,为平台附近已建海底管道调查提供支持。