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2022年 第41卷 第2期

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    研究论文
  • 倾斜挡浪板式桩基透空型防波堤的消浪性能研究
    王强,刘睿,梁丙臣
    本文提出了一种倾斜挡浪板式桩基透空型防波堤,通过物理模型试验对规则波作用下防波堤的消浪性能进行了研究。试验中观测了桩基透空型防波堤迎浪侧和背浪侧波面的变化过程,探讨了不同入射波浪条件下防波堤挡浪板的开孔率ε和布置形式B对其消浪性能的影响,分析了防波堤的反射系数Kr、透射系数Kt以及波能耗散系数Kd随着相对波高H/D和相对堤宽W/L的变化关系,并从波浪能量分布的角度分析此种防波堤的消浪机理。研究结果表明,单层挡浪板的开孔率自30%降低至10%,平均透射系数可减小约24.3%,平均耗散系数可增长约12.8%;双层挡浪板防波堤的反射系数取决于前排挡浪板的开孔率,透射系数取决于挡浪板组合中的最小开孔率。
    2022  Vol.  41(2):    95-104    [摘要](3639)    [PDF](3644)
  • 高频声学仪器底床高度野外测量及室内验证
    孙剑雄,张文祥,史本伟,汪亚平,黄远光
    河口海岸地区底床的冲淤变化是沉积动力学研究主要内容之一,而野外观测是准确获得现场底床冲淤变化信息的关键。本文利用观测近底边界层三维水动力信息的声学三维多普勒流速仪(Acoustic Doppler Velocimetry,ADV)对长江口南槽底床高度变化进行了野外测量,为验证野外现场实测数据的可靠性,设计了2个室内试验,并对ADV测量底床高度的可行性进行了验证:试验一对比了人工测量的ADV换能器实际距离底床高度H与ADV自身记录的其换能器距离底床高度h,确定了ADV测量底床高度的范围;试验二利用ADV测量静置的高浊度水体,确定了含沙量对ADV测量造成影响。试验结果表明:①由ADV内部存储的vhd数据文件可以直接获取换能器距离底床的高度,但是这一测量结果存在适用范围,换能器实际距离底床高度H需要满足150 mm≤H≤370 mm;②当换能器实际距离底床高度H <150 mm时,可通过提取pck数据文件获取换能器距离底床的高度;③当换能器实际距离底床高度H>370 mm时,仪器无法获取该数值;④当水体含沙量超过14.36 kg/m3时,ADV测量同样无法获取到换能器距离底床高度信息。
    2022  Vol.  41(2):    105-114    [摘要](3680)    [PDF](3618)
  • 黄河入海径流对河口海域盐度影响研究
    王海霞,秦华伟,乔守文,李凡,石洪源,张旭日
    为研究黄河入海径流变化条件下河口附近海域盐度扩散特征,以更好地保护河口海域生物资源多样性,本文以黄河下游利津水文站的长序列实测径流数据资料为基础,利用近海水动力模型FVCOM,分析径流变化对黄河口海域盐度的影响规律。结果表明:黄河口与莱州湾之间存在顺时针的环流系统,在余流作用以及涨落潮方向的影响下,黄河冲淡水长期向莱州湾扩散;丰水期黄河冲淡水几乎影响了整个莱州湾,27盐度锋可以到达莱州湾中部,27等盐线的表层包络面积为2 665.61 km2,占莱州湾的1/4左右,枯水期低盐度水只有向南扩散的趋势,27以下的低盐度水集中分布在黄河口门附近,27等盐线的表层包络面积只有199.65 km2;5月份,随着入海径流量增加,27等盐线扩散的范围、距离、方向都会发生明显变化。在对近海生物资源有迫切保护需求的情景下,适当减少其他用水户供水量以增加入海生态径流量,可以有效改善黄河口海域附近的盐度情况,为生物资源的生长繁殖创造良好条件。
    2022  Vol.  41(2):    115-127    [摘要](3724)    [PDF](4599)
  • 用最小二乘法分析胶州湾海流特征
    王勇,栾学科,栾天,闫鲁雁,郑琪
    在胶州湾湾口、西侧、中心、东侧、北侧湾顶五个区域布设测站,利用2018年冬季至2020年秋季潮位、海流等监测数据,基于最小二乘法进行调和分析计算,并结合垂线平均流速流向、可能最大流速、水质点可能最大运移距离等计算模型,研究分析了胶州湾海流特征。结果表明,各区域潮流类型系数均小于0.5,M2分潮椭圆率绝对值均不超过0.1,接近于0,故胶州湾潮流性质为正规半日潮流,潮流运动形式以往复型为主。湾口区域余流、可能最大流速、水质点可能最大运移位移均最大。不同季节余流流速和流向的差异没有明显的规律性,除湾区西侧测站外,其余位置不同季节余流流向整体上有固定朝向:湾口处东偏北、中心站西偏北、东侧站南偏东、北侧湾顶站东偏北。靠近岸边的湾口、东侧和北侧湾顶站余流流向与邻近海岸垂直。在垂直方向上,各测站可能最大流速和水质点可能最大运移距离由表层至底层整体上呈减小趋势,流向基本一致。
    2022  Vol.  41(2):    128-135    [摘要](3753)    [PDF](3676)
  • 南海北部反气旋涡对内孤立波传播的影响研究
    邓林青,许培鹏,郭延良,陈亮,熊学军
    海洋内波具有振幅大、流速强和周期短等特点,可对海上施工和水下作业安全造成严重威胁。南海北部陆坡海域是内孤立波和中尺度涡频发的海域之一,研究中尺度涡对内孤立波传播的影响对深入了解南海北部内孤立波在反气旋涡过境时的传播特征、提高该海域内波预报准确性具有重要意义。基于此,本文利用布放于南海北部东沙群岛西侧陆坡海域的潜标观测数据,针对2017年3月一个反气旋中尺度涡经过潜标站位的过程,探讨了中尺度涡对内孤立波传播的影响。结果表明:①受反气旋涡影响,内孤立波的平均振幅减小28.6%,其主要原因是中尺度涡导致等温线下压,进而对内孤立波的振幅产生抑制作用,其影响过程可用趋浅温跃层理论描述。②反气旋涡影响期间,内孤立波的平均波速由1.26 m/s增大到1.47 m/s,增幅约16.7%,反映了反气旋涡对内孤立波波速的强化作用,这种强化作用主要是由中尺度涡边缘流场引起背景流场变化所致,而中尺度涡引起的温盐场变化对内孤立波波速的影响相对较小。
    2022  Vol.  41(2):    136-143    [摘要](3724)    [PDF](3799)
  • 南海北部声散射季节变化
    高爽,杨光兵,熊学军
    声散射是重要的声学现象,海洋水体产生的高频声散射信号既可用于开展多种目的的声学海洋学研究,也可能对水下声学设备产生干扰,而海洋水体背景声散射具有显著的时空变异特征,因此针对特定海区开展声散射时变观测具有重要意义。本文利用在南海北部布放的锚系系统所搭载的声学多普勒流速剖面仪,获取了覆盖4个季节的累计约80 d的声散射数据,数据包括75 kHz和300 kHz两个频段,观测水深几乎覆盖了从海面到约600 m水深的整个水体。结果表明,水体在垂向上分布着上散射层和深散射层2个主要散射层。上散射层分布深度在冬夏较浅,位于约100 m以浅,在春秋较深,位于约200 m以浅;深散射层分布深度同样为冬季最浅,位于约300 m以深,但夏季则最深,位于约400 m以深。因此,两散射层的距离在夏季最远,在春秋最近。2个散射层的声散射强度(Sv)同样具有明显的季节变化,上散射层散射强度夏秋较强而春冬较弱,深散射层则正好相反。
    2022  Vol.  41(2):    144-152    [摘要](3616)    [PDF](3542)
  • 深远海高质量地形探测方法探讨
    陶泽丹,张洪运
    随着海洋强国战略的推进和国家对深远海开发的重视程度不断增加,掌握全球海洋地形信息将变得越来越重要,所以深远海高质量地形的探测就变得极其重要。为获取高质量的深远海地形数据,以在西太平洋海域的深远海地球物理航次为基础,从航前准备、航次实施、数据处理及成果图件编制等方面探讨获取高质量深远海地形探测的方法和注意事项。通过对整个深远海高质量地形调查过程的介绍让后期相关项目从业人员了解整个项目过程中的关键节点和注意事项,对后期进行深远海地形探测的研究和开发、提升国家在国际深远海领域的话语权和自主权有着重要的意义。
    2022  Vol.  41(2):    153-161    [摘要](3762)    [PDF](3607)
  • 1982—2001年与2002—2021年北极秋季海冰的时空变化及原因
    李淑瑶,崔红艳
    基于北极海冰密集度、海冰范围、大气环流和海温数据,研究了1982—2001年与2002—2021年两阶段各20 a间北极秋季海冰的时空变化特征及其原因。结果表明,近20 a(2002—2021年)北极海冰密集度的下降中心由过去(1982—2001年)的楚科奇海及白令海峡一带,转移至亚欧大陆海岸的巴伦支海附近,且海冰范围每10 a减少量由0.44×106 km2增长至0.72×106 km2,减少速度加快约64%。秋季北极海冰范围与海水表面温度(Sea Surface Temperature,SST)、表面气温(Surface Air Temperature,SAT)及比湿(Specific Humidity)均呈显著负相关。2002—2021年的相关系数较1982—2001年有所提高,且与温度相关系数最高的月份提前了一个月。通过对海水表面温度、表面气温、比湿、气压场和风场的经验正交分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)可知,1982—2001年间,北极地区的温度及比湿的上升中心集中在楚科奇海及白令海峡一带;2002—2021年间,上升中心则转移至巴伦支海一带。气压场和风场在前后两阶段也出现了中心转移的分布变化。北极地区大气与海洋环流各因素的协同变化影响着北极海冰的消融。
    2022  Vol.  41(2):    162-172    [摘要](3600)    [PDF](3698)
  • 基于Sentinel-2影像的围海养殖信息提取
    李轶平,吴英超,尤广然,孔重人,席小慧,雷利元,赵东洋
    为了能够利用遥感图像快速准确地提取围海养殖矢量信息,本文选取养殖水体、堤坝及育苗室等交错分布的海参围海养殖区域作为研究区域,根据研究区域Sentinel-2遥感影像的光谱特征,选用归一化差异水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)、改进归一化差异水体指数(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)和增强水体指数(Enhanced Water Index,EWI)三类水体指数,分别进行提取实验,利用同时期高空间分辨率的高分二号卫星(GF-2)影像作为参考,验证不同方法的提取精度,精度评价结果表明:相较MNDWI和EWI两类水体指数,NDWI的分类精度更高,且利用NDWI提取研究区域的围海养殖信息的效果更好,所以该方法可在养殖区域的动态监测和规划管理中发挥数据支撑作用。
    2022  Vol.  41(2):    173-180    [摘要](3737)    [PDF](3540)
  • 河北智能型警戒潮位监测点建设探究及应用
    李岩松,王久良,杨超,刘德武,李跃,王秋妍,王辉
    河北是遭受各种海洋灾害影响最严重的省份之一,其中风暴潮是造成河北直接经济损失的主要灾害类型。现有的海洋监测设施布放间距较大,不能满足当前防灾减灾需求。为提升全社会海洋灾害防御意识,做好风暴潮的防灾减灾工作,依据河北公布的风暴潮4色警戒潮位值,设计了一种集实时潮汐监测和相关气象信息为一体的警戒潮位智能监测系统。该系统由支撑基础、供电模块、气象及液位传感器、数据采集与转发模块、终端管理系统组成,在沿海地带建设的智能潮位监测点建设成本低、建设速度快且占地面积小。智能潮位监测点的设立,有效提升了河北海洋灾害预警监测能力,同时可为河北海洋灾害预警预报、海洋防灾减灾等提供重要数据支撑和决策依据。
    2022  Vol.  41(2):    181-186    [摘要](3585)    [PDF](3548)

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