珊瑚礁地区混凝土管桩承载特性模拟分析

珊瑚礁质砂土由于孔隙比高、易破碎、颗粒形状不规则等特点,导致管桩在珊瑚礁地区的承载特性与一般土质中存在明显区别。结合南亚一座大桥项目中钻孔灌注桩的试桩数据,建立同等地质条件下的混凝土管桩模型,采用数值模拟的方法对管桩的承载特性进行研究,并与钻孔灌注桩的试桩结果进行对比分析。结果表明:混凝土管桩在珊瑚礁地区的承载特性为突进型,荷载与位移曲线大部分呈现陡降型发展趋势;管桩相对于钻孔灌注桩其最大侧摩阻力较小;管桩的桩端阻力随位移变化规律与钻孔灌注桩基本相同,在相同荷载下管桩的位移显著低于钻孔灌注桩,但两者的桩端极限阻力相差不大;随着管桩直径的增加,桩端承载力贡献比例呈现不断减小的趋势。对于较长的管桩,桩侧摩阻力发挥主要作用,随着桩径的增加,桩侧摩阻力在极限承载力中的占比逐渐减小。

北部湾涠洲岛珊瑚礁海域共生藻(Symbiodinium sp.)种类鉴定

2021年12月在北部湾涠洲岛珊瑚礁海域分离纯化得到两株共生藻(BGERL71、BGERL72),通过光学显微镜和荧光显微镜对其进行形态学初步鉴定,发现其与共生藻细胞大小和形态特征相似,进而基于LSU rDNA和ITS序列构建最大似然法(ML)和邻接法(NJ)系统发育树并计算遗传距离,结果显示共生藻Clade A-F形成了6个独立的分支,其中涠洲岛两株共生藻与Clade A下的自在共生藻(Symbiodinium natans)聚在一起,它们与自在共生藻藻株的遗传距离亦为最小,分别为0.000~0.002和0.000,从而确定这两株共生藻属于自在共生藻。本研究结果丰富了我国北部湾及南海北部珊瑚礁海域的共生藻种类多样性,为该海域珊瑚礁保护提供生物学基础数据。

南沙群岛渚碧礁春季浮游动物群落特征

根据2002年5月的调查资料,对南沙群岛渚碧礁浮游动物的群落结构、平面分布、垂直分布和昼夜变化等进行了研究分析。浮游动物鉴定有72种,其中挠足类种数最多,其次是浮游幼虫、毛颚类。浮游动物种类中多数是终生浮游生物,少数是阶段性浮游生物,个别是暂时性浮游生物。渚碧礁浮游动物群落的热带特征非常显著,多数种类属于热带外海生态类群,少数属于暖水沿岸生态类群。优势种相当突出,其中奥氏胸刺水蚤Centropagesorsinii占主导地位。渚碧礁浮游动物平均密度达840个·m-3,礁坪区与湖内的浮游动物数量分布差异很大,湖为礁坪的7倍多,两者的优势种也有明显差异。浮游动物垂直分布不均匀,主要密集于5—10m水层,因种类不同其垂直分布也有差异。礁坪的浮游动物种类和数量昼夜变化显著,均呈白天减少、夜晚增加。浮游动物的数量分布与环境因子和浮游动物生态习性有关。

多型反舰导弹协同攻击岛礁区目标攻击方向选择研究

攻击岛礁区舰船面临背景复杂和岛礁阻碍的问题,而使用不同飞行速度、不同飞行弹道、不同制导模式的多型反舰导弹多方向组合攻击可提高攻击的有效性。在考虑岛礁对导弹航路飞行和雷达导引头捕捉目标的影响以及相邻导弹攻击方向夹角的要求基础上,建立了多平台多型号反舰导弹组合攻击岛礁区目标的攻击方向协同模型。示例验证表明,所建模型可为各枚导弹合理选择攻击方向提供理论依据。

南海南部海域岛礁区海底珊瑚砂声速影响因素的初步研究

通过对南海南部海域岛礁区科学考察数据资料的分析研究,得出了岛礁区海底珊瑚砂的纵波声速随孔隙度、含水量增大而减小,以及声速随中值粒径、湿密度增大而增大的统计结果,并在Biot和Wyllie的松散饱和水沉积物声速理论公式与模型基础上,解释了物理力学因素对海底珊瑚砂声速的影响机制,阐明了固相因素和液相因素的强弱变化引起声速增大或减小的理论原因,分析了各种声速经验公式在海底珊瑚砂声速估算上的精度差异,得出了有必要建立包括海底珊瑚砂在内的单一类型声速经验公式的初步结论。

雷达与红外制导反舰导弹协同攻击岛礁区目标

研究了雷达与红外制导反舰导弹协同攻击岛礁区目标的攻击阵位和攻击方向问题。分析了岛礁区环境对反舰导弹作战的影响。根据目标与岛礁的空间位置关系,结合反舰导弹单个航路点航路规划简化模型,建立了反舰导弹可选攻击阵位模型,以及雷达和红外制导反舰导弹可行攻击角范围的计算模型。该方法为雷达和红外制导反舰导弹协同攻击岛礁区目标的攻击阵位、方向选择提供了理论依据。

南海重要珊瑚礁过渡性水域软骨鱼类的组成与分布

2004年5—7月和2005年3—4月采用深水三重刺网在南海的羚羊礁、华光礁、银砾滩、东岛、滨湄滩、排洪滩、本固暗沙、比微暗沙、武勇暗沙、海鸠暗沙、双子群礁、中业群礁、鲎藤礁、美济礁、仁爱礁、仙宾礁、南方浅滩、棕滩、大渊滩、永署礁、南薰礁、牛轭礁、道明群礁等23座重要珊瑚礁过渡性水域进行了2个航次专业调查，其中有21座岛礁共渔获到7目15科33种408尾软骨鱼类，而美济礁和南方浅滩没有渔获到软骨鱼类。根据调查资料，通过物种各分类阶元的分布、优势度（IRI）和单位努力量渔获量等几个方面分析南海重要珊瑚礁过渡性水域软骨鱼类的组成与分布，旨在为南海珊瑚礁渔业资源的开发和管理提供科学依据。结果表明，西沙群岛的重量单位努力量渔获量范围为73～499kg／10^4m^2，其优势种类是迈氏条尾虹、灰六鳃鲨和黑梢真鲨；中沙群岛的重量单位努力量渔获量范围为114～245kg／10^4m^2，其优势种类是迈氏条尾虹、灰三齿鲨；南沙群岛除了美济礁和南方浅滩外其重量单位努力量渔获量范围为51～846kg／10^4m^2，其优势种类是黑梢真鲨、灰三齿鲨。

热带生物海岸保护与发展研究

热带生物海岸是对海岸带生物多样性和资源生产力有特别价值的生物活动高度集中的海岸生态关键区。人类世自然环境的快速变异和海岸带人类活动的持续增强使得海岸带生态安全和可持续发展受到前所未有的挑战。本文详细介绍了生物海岸的研究现状和进展,以及当前所面临的生态风险,提出保护发展生物海岸的政策性建议,包括加强国家战略规划,节能减排,严控开发,保护优先,维持和增强抗全球变化干扰和自然恢复能力;完善监测网络和开展全面调查;加强科学管理和建立远海大型海洋保护区;加强科学研究和人才培养。国家建设海洋强国的战略决策和南海岛礁工程的顺利实施,为我国珊瑚礁研究提供了空前的发展机遇,前景可期。

反舰导弹攻击岛礁区编队舰船末制导雷达开机距离和角度研究

立足反舰导弹末制导雷达距离和角度分辨能力一定的情况,从战术上分析了识别岛礁区舰船编队某预定目标必要条件。从相对运动和相对位置关系出发,建立了导弹、目标舰船与非目标的位置关系模型,得到了末制导雷达"视域"内目标、非目标之间的距离差、角度差同导弹攻击方位、末制导雷达开机距离关系,并进行了仿真分析。结果表明,所建立的数学模型较好地解决了雷达制导反舰导弹岛礁区作战时攻击方位和末制导雷达开机距离的协同问题,为有关作战指挥提供了决策依据。

南海西沙海域甘泉海台的阶梯状地形

通过多波束水深资料,研究了南海西沙海域甘泉海台地形特征。甘泉海台顶面平坦,坡度通常〈1°,但存在3级阶梯状地形,水深范围介于550-700 m,这3级阶梯状地形总体向南西倾斜。在600-850 m水深范围内,甘泉海台普遍发育水下阶地,识别出的水下阶地多达5级,其中西侧阶地发育程度优于东侧。初步认为：甘泉海台顶部和周缘阶梯状地形是冰期―间冰期旋回尺度上全球海平面变化和南海地壳沉降共同作用的结果,这2个因素可能也控制着南海其他珊瑚礁的发育演化。在850-1 300 m水深范围内,甘泉海台周缘存在倒石堆状地形,推测主要是珊瑚礁碎屑从礁顶搬运沉积的产物,甘泉海台西北侧比东南侧倒石堆地形更加发育的现象估计与甘泉海台顶面向南西倾斜直接相关。

南海中沙群岛、西沙群岛珊瑚岛礁区海水重金属的分布特征

基于2015年夏季对中国南海中沙群岛的黄岩岛和西沙群岛的永兴岛、七连屿、东岛、浪花礁、北礁、华光礁、盘石屿、玉琢礁等9个岛礁区的综合科学调查和采样,重点研究了重金属元素在礁区海水中的分布情况。结果表明:1)中、西沙海域的这9个岛礁区海水中重金属铜、铅、锌、镉、铬、砷的平均质量浓度分别为1.309、1.702、2.831、0.056、0.204、0.272μg/L,重金属整体水平较低,并以锌、铅、铜为主,质量浓度达所测重金属元素总量的92%,仅部分站点的铅元素质量浓度高于国家一类海水水质标准。2)在分布上大致呈现东部岛礁区高于西部岛礁区的特点,环礁潟湖与礁坡的海水重金属含量具有差异性,礁坡水体的铜、铅、锌、镉含量均高于潟湖,砷低于潟湖,这种差异可能与潟湖水体相对封闭有关。3)影响中、西沙岛礁区海水重金属分布的环境因子,主要包括陆源输入、大气沉降、环流等,其中陆源主要影响锌,大气沉降对铅作用明显,环流影响局部水平。4)采用权重修正内梅罗污染指数进行水质综合评价,得出中、西沙岛礁区域总体处于较清洁水平,海水重金属含量没有达到影响珊瑚生长的水平,但是铜元素对珊瑚的生长可能存在潜在危害。

国际海洋保护区发展趋势与中国应对策略

研究总结国际海洋保护区发展历程和建设目标,笔者认为2030年将30%的海洋建成保护区成为国际共识,在海军基地基础上设立远海大型海洋保护区成为国际趋势。梳理我国海洋保护区建设现状和问题需求,提出我国大型海洋保护区建设初步方案,即近期在南海设立西沙、南沙群岛海洋国家公园,中沙群岛海洋国家公园纳入中长期规划。建议建立和完善海洋自然保护地制度体系,尽快形成海洋保护区规划和管理体系,积极对接国际2030年海洋保护区建设目标,将南海国家公园建设纳入“十四五”专项规划和海洋强国重大部署,合理安排南海国家公园建设路径和时间节点,推进南海岛礁的军民融合建设。

基于多时相多光谱遥感影像的珊瑚礁面积估算方法研究——以西沙群岛羚羊礁为例

准确计算珊瑚礁的面积是评估其资源、环境效应的基础,但我国迄今对南海珊瑚礁的面积估算仍缺乏共识,缺少可靠的估算方法是导致这一现象的重要原因。针对这一问题,本文以西沙群岛羚羊礁为例,提出了一种利用多时相多光谱遥感影像低成本半自动化估算珊瑚礁面积的方法。首先快速目视确定地貌带分界线的粗略位置,然后利用基于梯度向量场的主动轮廓线模型(Gradient Vector Flow-Snake,GVF-Snake)实现这些分界线位置的自动精化,最后将不同时相的瞬时分界线转换为面要素进行多时相的融合,从而得到珊瑚礁的面积。基于53景Sentinel-2多光谱成像仪(MSI)影像的实验表明,羚羊礁的总面积为17.22 km^(2)(Landsat 8陆地成像仪(OLI)用于方法稳定性的验证,得到的羚羊礁面积为17.29 km^(2)),其中礁前斜坡、礁坪−潟湖坡、潟湖的面积分别为1.76 km^(2)、10.29 km^(2)、5.17 km^(2)。该数值与实测数据具有较好的一致性。具体地,该方法获得的地貌带分界点与实测水深所指示分界点的位置偏差能控制在0.2~4.9 m的范围内(不超过0.5个像素),珊瑚礁最外轮廓线与30 m等深线的位置偏差亦在1个像素大小内(5.7~9.5 m),而估算面积与高分辨率WorldView-2影像解译得到的面积差异为0.02%。同时,该方法获得的珊瑚礁边界线的完整度、正确度、提取质量精度能够由单时相平均的60%、64%和54%分别提高至84%、83%和72%。此外,该方法能够减小基于不同遥感数据源的珊瑚礁面积估算结果的差异,即6景以上的多时相Sentinel-2 MSI和Landsat 8 OLI影像提取的珊瑚礁面积标准差分别不超过0.01 km^(2)和0.05 km^(2),仅相当于珊瑚礁总面积的0.2%和0.5%。总而言之,该方法能够用低成本的10 m分辨率Sentinel-2 MSI和30 m分辨率Landsat 8 OLI影像获得接近1.8 m分辨率WorldView-2影像的面积估算精度,且具有良好的稳定性和可靠性。

小型水下机器人在复杂浅海海域地震采集作业中的应用

海底节点仪器近年来被广泛运用于各大油公司的地震采集项目,其高效、稳定、安全、资料品质高等特性使其受到了各方青睐。随着浅海成熟油区海域的复杂性逐渐增加,甲方对于项目运作的精度、安全等方面的要求不断提升,原有的施工方式已不能满足要求。本文以在东南亚某海域地震采集项目的成功运作为例,介绍了小型水下机器人在复杂浅海海域进行节点采集系统作业应用的效果。

适应“昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架”目标的中国海洋保护区政策研究

联合国《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议(COP15)通过了“昆明—蒙特利尔全球生物多样性框架”,确定了2030年保护30%海洋的系列目标,我国海洋生态文明建设如何与框架目标协同增效成为重要议题。文章从适应国际趋势、履行国际公约责任、维护海洋权益和落实海洋强国战略等方面分析了我国加快推进海洋保护区建设的必要性,从国家资金保障、政策支持和海洋综合实力支撑等方面探讨了可行性。总结梳理了我国海洋保护区规模小、发展慢、与国际差距大,管理理念上以陆管海、未实施陆海分类管理,管理体制不完善、技术标准落后等问题,以问题为导向,提出完善海洋保护区管理体制、优化整合近海保护区、推进南海国家公园建设、关注全球海洋保护治理等对策建议。

全球气候变化下南海诸岛保护优先区识别分析

全球变化下,珊瑚礁保护区是保护生物多样性、增强珊瑚礁对气候变暖抵抗力的有效方式,而维持珊瑚礁弹性是其核心内容。针对珊瑚礁最具有威胁性的热压力因子,基于南海1982-2009年卫星观测海表面温度(SST)数据和CMIP5加拿大地球系统模式CanESM2模型预估的2006-2100年南海SST数据构建热压力强度模型,从维持珊瑚礁弹性的角度识别IPCC RCP 4.5和RCP 8.5情景下南海诸岛保护优先区。结果表明:RCP 4.5和RCP 8.5情景下13%左右的南海诸岛珊瑚礁识别为保护优先区。根据热压力强度与珊瑚抵抗力及避难所关系,西沙群岛七连屿和晋卿岛近年观测与未来预估的热压力强度均比较低,在保障其服务功能的基础上建议实施完全保护;东沙群岛东沙环礁和中沙环礁排洪滩近年观测急性热压力强度较高但未来预估热压力强度较低,建议实施50%禁止利用保护;中沙群岛黄岩岛近年观测和未来预估的急性热压力强度均比较低,建议实施50%多用途保护。南沙群岛有14%左右的珊瑚礁识别为保护优先区,根据其热压力强度可实施30%~100%禁止利用保护或30%~50%多用途保护。RCP 4.5和RCP 8.5情景下的南海诸岛保护优先区及保护对策,可为维持珊瑚礁生态弹性及应对全球气候变化提供重要的参考价值。