《海岸工程》征稿简则

《海岸工程》是海岸工程及海岸带环境科学的综合性学术刊物。主要内容包括:港湾、海岸环境、入海河口整治、海岸保护、港口码头、防波堤、滩涂围垦及排海工程、能源、矿藏、渔业等海岸带资源开发和海岸带调查研究方面的研究成果、学术论文、调查和实验报告、海岸工程设计和施工的新方法、新工艺及其经营管理等方面的经验和专题综述,并介绍国内外海岸工程和环境科学的发展、成果及最新动态。本刊重视理论联系实际,特别注重其实用性,适合从事与海岸带及其工程科学有关的科研、教学、工程技术人员和海洋开发工作者阅读。

《海岸工程》征稿简则

《海岸工程》是海岸工程及海岸带环境科学的综合性学术刊物。主要内容包括:港湾、海岸环境、入海河口整治、海岸保护、港口码头、防波堤、滩涂围垦及排海工程、能源、矿藏、渔业等海岸带资源开发和海岸带调查研究方面的研究成果、学术论文、调查和实验报告、海岸工程设计和施工的新方法、新工艺及其经营管理等方面的经验和专题综述,并介绍国内外海岸工程和环境科学的发展、成果及最新动态。本刊重视理论联系实际,特别注重其实用性,适合从事与海岸带及其工程科学有关的科研、教学、工程技术人员和海洋开发工作者阅读。

波浪能发电装置垂荡浮子PTO系统的建模与计算

为了便捷求出垂荡式波浪能发电装置垂荡浮子的平均功率,对现有的设计计算方法进行了研究。基于波浪理论和Froude-Krylov假定法求解波浪力,应用单自由度有阻尼系统受迫振动理论,将波浪激励力作为对垂荡浮体的输入动力,将发电机的电磁阻力作为主要的阻尼力,建立了质量-弹簧-阻尼振动力学模型,确定了垂荡浮子响应的计算方法,并对实际波浪能发电装置垂荡浮子Power Take Off(PTO)系统列举出计算实例。在算例基础上,对假设条件进行了扩展,应用频率响应曲线、MATLAB软件做出不同参数条件下平均功率三维曲线和输出平均功率数值表,清晰地表明了系统响应状况。研究显示,在波高和频率比一定的条件下,PTO系统平均机械功率随着浮体质量和阻尼力矩的变化具有峰值,围绕峰值区域设计装置的各项参数,能够取得较理想的效果。该建模与计算方法可为实际工程优化设计提供参考。

黄河三角洲地面沉降研究进展与未来展望

黄河三角洲是我国成陆时间最短的大型河口三角洲,由于其发育背景特殊、地质环境系统不稳定以及人类活动影响,地面沉降较为显著,引发了诸多环境问题,对自然环境和社会经济发展产生了严重威胁。从监测技术和成因机理角度出发,系统综述了黄河三角洲地区的地面沉降现状:(1)黄河三角洲地面沉降受新生地层自然压实、人为建筑重力压实、河流陆源输入减少、地下水与卤水开采、石油天然气开采以及海洋动力作用相对增强等多重因素影响,需要更详细、更系统地研究,特别是定量分离人为与自然因素在地面沉降的贡献方面,需要与其他学科如地质、岩土、力学、数学等交叉进行综合定量分析;(2)黄河三角洲地面沉降的长时空尺度的持续监测与分析、历史周期分析与未来判断分析需加强,尤其要重视海陆相互作用对地面沉降的长期和短期影响的研究;(3)地面沉降勘查、监测和精度研究及沉降评估和环境影响监测研究,尤其是海岸带退蚀与地面沉降之间的耦合关系等问题仍待深入。在今后研究黄河三角洲地面沉降的过程中,应更加注重理论模型的深入探究和新技术方法的实践,机理研究应扩展至多种模型研究;预测灾害时,应扩展到与地面沉降问题较为紧密的地面开裂、断层以及地裂缝等研究上。此外,还应对地面沉降的社会经济影响和环境影响等方面做出更多探索和实际应用。全面系统深入地了解黄河三角洲地面沉降现象,可为有效地实施三角洲生态保护和资源开发提供理论依据,具有重要的科学意义和社会经济价值。

台风“艾克”(2008)的海面风场模型研究

台风风场模拟的准确性对台风风场后报工作具有重要意义,目前通过参数模型构建台风边界层的海面风场是较快速且常用的方法之一。以2008年侵入墨西哥湾的大西洋第8号台风“艾克”为例,选取多种参数模型对比研究台风风场模拟的效果。实验结果表明,台风风场模型的选择对台风风场模拟效果具有显著影响。采用Jelesnianski-1风廓线模型即可较好地再现“艾克”台风风场的时空特征;此外,具有可变系数的Holland等气压模型风场和Miller等风廓线模型风场则具有较好的适用性,通过调整可变系数使得参数风场的风廓线贴合实际台风案例。整体而言,基于理想模型的参数风场能基本反映台风核心区域的海面风场特征,但对外围背景风场模拟效果不甚理想,而分析及再分析风场数据则能较好地反映台风外围的背景风场,因此采用参数风场与分析及再分析风场融合的方式构建台风风场,可显著提高台风“艾克”风场的数值模拟效果。

海上风电桩基“抛石+”复合防护方法试验研究

针对现有海上风电基础冲刷防护措施的失效机理及薄弱之处,利用扰流环的驻涡原理降低了水流对抛石层的沉陷破坏、利用套筒固定抛石层从而减弱了抛石层的边缘破坏、利用仿生水草垫阻碍下潜水流及侧向来流的功能有效减弱了抛石层的剪切破坏,由此分别提出了“抛石+扰流环”“抛石+套筒”“抛石+仿生水草”三种新型复合防护方法,并按照3类复合防护措施的布置方式提出10种具体的复合防护设计。进一步开展物理模型试验,评估不同复合防护方法的防护效果。试验结果表明,海流作用下3类复合防护的防护效果均较好且明显优于抛石单独防护,防护效率均在66%以上。当抛石铺设范围为3倍单桩直径、抛石厚度为2倍的中值粒径,扰流环内部直径设置为2倍单桩直径、距离抛石层0.5倍桩径时,扰流环能够更好地发挥作用,使得到达抛石层以及周围泥沙的水流分散并且流速减缓,此种复合防护方法的防护效率为82.2%,能够达到理想的防护效果。

河口海岸生态系统生态阈值及环境管理应用进展

河口海岸生态阈值是促使生态系统从相对稳定的动态平衡状态发生骤然转变的环境变量的值,对于研究河口海岸生态系统演变以及开展区域生态修复具有重要意义。本文梳理了部分盐沼、海草床、珊瑚礁、海带床等典型生态机制转换事件的阈值结果以及国内外生态阈值在河口海岸生态系统的应用管理情况,结合当前国内从环境保护转变到生态保护的环境管理需求,提出了生态阈值在环境管理中的思考和建议。阈值因子的选择既可以反映河口海岸的自然特征,又可以反映人类活动的某个方面;在气候变暖的大背景下,生态阈值的目标应该关注系统的完整性;须加强空间尺度、气候变化对生态阈值的影响,海陆自然条件与社会经济条件的耦合与机理过程研究。

基于Sentinel-1的辽东湾海冰冰情监测

辽东湾是渤海的三大海湾之一,在每年冬季经常会遭受大面积海冰灾害影响。本文选取2015年至2023年Sentinel-1 A/B遥感数据,对照Landsat-8数据采用灰度共生矩阵提取SAR影像纹理特征,对比了神经网络、支持向量机以及最大似然分类三种分类方法的精度;统计2015年至2023年辽东湾海冰冰情信息,研究了气温、海表面温度、盐度与海冰的相关关系和相互影响。研究结果表明:对于Sentinel-1 A/B数据,最大似然分类方法精度最高,分类精度达到82.75%;辽东湾海冰通常在12月底或者1月初开始发育,辽东湾结冰顺序为由北向南、由近岸向远岸,消融时顺序为由西向东、由远岸向近岸;辽东湾海冰与气温的Pearson相关系数为-0.502(P<0.01),与海表面温度的Pearson相关系数为-0.553(P<0.01),说明辽东湾冰情与气温、海表面温度为显著负相关,海表面温度对海冰的形成、发育及消融影响更大。此外,盐度对于海冰的影响存在一定的滞后性。

潍北平原卤水入侵层位识别及垂向分布时空特征

通过在年内枯、丰水期对咸水入侵锋线处的地下水进行分层监测和取样,利用水化学和稳定同位素测试结果,分析惰性示踪剂和反应示踪剂的空间和时间变化特征。结果表明:从卤水入侵的空间分布特征上,浅表层地下水与卤水入侵的相关性较差,卤水入侵主要发生在浅层和中层地下水含水层中、深层地下水入侵程度相对较弱;不同地区入侵层位存在差异,弥河冲洪积扇入侵层位为浅表层及浅层,白浪河冲洪积扇入侵不明显,潍河冲洪积扇入侵层位为中深层。在平面上呈现南部偏淡、中部为卤水分布区、北部为海水的分布形态。淡水样品呈现中深层咸水入侵为主导的现象。咸水入侵呈现顺层楔形入侵,局部发生一定程度的越流入侵,即下部地下咸水入侵上部地下淡水。从卤水入侵的时间分布特征上,枯水期时咸水入侵在垂向上呈现楔形态势,丰水期时20~50 m的主要入侵层位的淡水向滨海推进,浅部和深部的入侵仍然在持续进行,深层水咸水入侵程度更高。本研究加深了对潍北平原咸水入侵的认识。为了进一步探明咸水入侵的周期性规律,进行水文地球化学长期分层监测十分具有必要性。

2021年1月与2024年1月我国东部极端寒潮发生原因及机制探讨

伴随全球变暖和有卫星观测记录以来北极秋季海冰密集度的下降,近几年,东亚地区极端降温事件频繁发生。基于北极涛动指数、北极海冰密集度及温度、位势高度和风场等大气环流数据,研究2021年1月和2024年1月我国极端寒潮的时空变化特征及其原因机制。2021年1月1日至9日,2024年1月17日至24日,我国东部地区(115°00′~120°00′E,20°00′~37°30′N)均出现极端寒潮,最低温异常分别达到-9.028℃和-7.574℃,降温中心分别集中在蒙古高原南部和秦岭北部。2021年1月我国东部地区平均气温降至-3.8℃,达到21世纪以来的次低温纪录。本文基于美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的再分析资料,得出西风带的异常减弱致使西风带对高纬度冷空气的阻拦作用减弱。2021年、2024年寒潮爆发时位于西伯利亚、太平洋西北部的高压中心和华北地区低压中心均出现显著增强,导致位于西伯利亚的冷空气的南移,致使我国东部地区出现寒潮现象。2024年1月极端寒潮现象显示于气温经验正交分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)的第一模态(29.33%),而EOF分解的第二模态(14.92%)显示2021年出现降温现象。回归分析表明北极涛动指数和北极海冰的下降与1月我国东部地区气温之间存在较强的关系,北极涛动负相位及北极海冰的减少也是促使北极冷空气南下的重要因素。异常强劲的北风、减弱的西风急流及对应高压中心的移动共同作用导致了极地寒流入侵我国大陆地区,是造成2021年1月和2024年1月我国大陆地区极端天气事件的主要原因之一。

海水入侵与土壤盐渍化现状及生态修复措施研究——以潍坊北部地区为例

针对潍坊市北部沿海研究区域,以海水入侵与土壤盐渍化为研究对象,设置了监测断面、站位(监测井),选取了地下水电导率等监测指标对海水入侵程度、土壤盐渍化类型及程度等进行分析研究。2022年监测结果显示,研究区域受到海水入侵影响,且监测站位的海水入侵程度以严重入侵居多;土壤盐渍化类型以硫酸盐类型为主,其占比达73.69%,研究区盐渍化类型及程度整体情况为:轻盐渍化土(47.37%)大于盐土(21.06%)大于中盐渍化土(13.16%)大于非盐渍化土(10.53%)大于重盐渍化土(7.89%),海水入侵与土壤盐渍化趋势具有一致性。总结提出4条生态修复措施,以期为莱州湾沿岸城市及全国海水入侵城市生态修复提供理论思路和实践经验。

开孔沉箱结构消浪效果和水动力特征试验探究——以日照港岚山港区码头为例

由于开孔前墙和消浪室具有强扰动作用,所以开孔沉箱结构具有很好的消浪效果。本文通过日照港岚山港区码头开孔沉箱结构的物理模型试验,研究了沉箱不同开孔位置的消浪效果和水动力特征,分析了不同方案的反射系数和越浪量。结果表明:水位对反射系数的影响较大,开孔位置较高的方案,其消浪性能较好,且越浪量较小。选择反射系数和越浪量均较小的设计方案进行了水动力试验,结果表明:水平力最大时对应的浮托力约为最大浮托力的60%;浮托力最大时对应的水平力约为最大水平力的75%;波浪对开孔沉箱的作用主要集中于外壁迎浪侧,内部结构受到的波浪力很小;第二消浪室波浪力小于第一消浪室。

海上风电单桩基础冲刷护圈防护性能的数值模拟研究

海上风电桩基普遍存在的地基冲刷问题严重影响风电基础结构的安全,因此有必要对海上风电桩基的防护措施进行深入研究。采用数值模拟的方法,对单向流条件下单桩基础冲刷护圈的防护性能展开研究,在FLOW-3D软件中建立了水流-桩基-海床相互作用数值模型,分析了护圈直径和安装高度两个参数对于冲刷的影响,并根据数值模拟计算结果,给出了安装在护圈防护下冲刷深度的预测公式。研究发现:相同直径的护圈距离床面越近防护效率越高,安装高度为0.04 m时冲刷深度减少50%,安装高度为0 m时的防护效率最高,护圈防护存在失效区域,当护圈距离床面过高时,护圈基本失去防护功能。对于紧贴床面安装的护圈,直径越大,护圈的防护效率越好,护圈直径为0.30 m和0.35 m时,冲刷深度减少均大于50%,但超过一定限度后,随着护圈直径的增加,达到冲刷平衡的时间也相应的增加,但护圈的防护效果几乎没有变化。

盐城候鸟栖息地岸线变化特征及其对候鸟栖息地影响

近年来,黄(渤)海候鸟栖息地侵蚀严重,岸线分布变化迅速,这对海岸带生态与经济带来了挑战。本文基于2013—2022年8期Sentinel-2及Landsat 8多源卫星遥感影像,利用人机交互方法解译提取候鸟栖息地岸线,通过ArcGIS平台数字岸线分析系统(Digital Shoreline Analysis System,DSAS)将岸线数字化,计算得到年际与年内岸线变迁时空分布,并探讨了蚀淤变化的成因及影响。结果表明:2014—2022年候鸟栖息地侵蚀特征由原先的侵蚀范围广但侵蚀速率小,转变为侵蚀范围集中且侵蚀速率大幅增加,侵蚀危害严重加剧。侵蚀集中在春季及夏季。研究区域岸线变迁受到多种因素的综合影响,包括泥沙来源、近岸海流、沿岸地物类型、人工建筑及风暴潮等。明确近年候鸟栖息地重点侵蚀岸段动态变化并分析其成因,对当地海岸带的生态经济保护及管理具有重要意义。

《海岸工程》征稿简则

《海岸工程》是海岸工程及海岸带环境科学的综合性学术刊物。主要内容包括:港湾、海岸环境、入海河口整治、海岸保护、港口码头、防波堤、滩涂围垦及排海工程、能源、矿藏、渔业等海岸带资源开发和海岸带调查研究方面的研究成果、学术论文、调查和实验报告、海岸工程设计和施工的新方法、新工艺及其经营管理等方面的经验和专题综述,并介绍国内外海岸工程科学的发展及最新动态。本刊重视理论联系实际,特别注重其实用性,适合从事与海岸带及其工程科学有关的科研、教学、工程技术人员和海洋开发工作者阅读。

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《海岸工程》征稿简则

《海岸工程》是海岸工程及海岸带环境科学的综合性学术刊物。主要内容包括:港湾、海岸环境、入海河口整治、海岸保护、港口码头、防波堤、滩涂围垦及排海工程、能源、矿藏、渔业等海岸带资源开发和海岸带调查研究方面的研究成果、学术论文、调查和实验报告、海岸工程设计和施工的新方法、新工艺及其经营管理等方面的经验和专题综述,并介绍国内外海岸工程和环境科学的发展、成果及最新动态。