面向核电冷源安全的雷达海冰监测系统设计

随着我国首座冰区核电站——红沿河核电站的建成,冰区核电的冷源安全保障技术受到管理者和有关学者的广泛关注。本文根据核电站冬季冰期海水利用工程安全保障的监测需求,分析了雷达在取水口近岸海域监测浮冰的优势,并以雷达技术为核心设计了面向冰区核电站的雷达海冰监测系统,介绍了系统在红沿河核电站中的应用。系统实时提供的海冰信息,可为有关部门采取有效的防灾减灾措施提供依据。     

辽东湾东部海域核电冷源取水区的风险生物分析

我国近年来在核电冷源取水系统运行过程中,因海洋生物聚集或暴发等原因,屡次堵塞冷源取水系统,造成取水水泵、发电机组甚至反应堆异常停止,给核电正常运行带来了较大风险。建立核电冷源取水区的风险生物目录,并有针对性地研究其监测、预警技术和防控对策,是核电冷源取水系统安全运行的前提。通过2015年6~11月在红沿河核电取水区及其临近海域的调查,筛选出对冷源取水系统风险值为"高"的海洋生物主要有长石莼（缘管浒苔）（Ulva linza）、孔石莼（Ulva pertusa）、海月水母（Aurelia aurita）、沙蛰（Nemopilema nomurai）、球型侧腕水母（Pleurobrachia globosa）、中国毛虾（Acetes chinensis）等。其中海月水母的风险分级基准为:大于或等于500 ind./（net.h）时风险为"高",为红色预警级别;大于300而小于500 ind./（net.h）时风险为"中",为黄色预警级别;大于100而小于300 ind./（net.h）时风险为"低",为蓝色预警级别。     

面向海洋调查与风险评估的冰情数据应用需求分析

本文对冰情监测数据在海冰条件调查、海冰监测、风险评估与预警中的工作需求进行了论述,并从标准规范、技术要求等角度对具体海冰监测要素的内容进行了汇总。面向海洋调查的传统海冰监测主要目的是获取冰情及环境要素数据,开展不同时空尺度的冰情演变规律分析及预测,为用海规划和工程海冰条件确定提供依据。通过2部海洋调查国家标准,以及涉及风电、港口、核电、船舶、石油、桥梁等涉及6个行业6类工程的9部国内外典型标准对比分析,归纳了海冰调查对于冰情监测的要素性需求。对于近年逐渐兴起的海冰风险评估和监测预警的新需求,结合行业内的试行规范和海冰灾害机理,分别分析了区域综合体和产业经济体两类目标的冰情监测需求。面向冰情监测的不同需求可为海冰监测体系发展提供新的需求。     

单层平整冰厚设计条件推算方法的比较——以辽东湾JZ20-2海域为例

单层平整冰厚的合理取值是海洋工程海冰灾害风险评估的重要内容。本文利用JZ20-2海域的实测环境数据,分别使用实测冰厚统计分析、海冰区划设计条件、累计负气温法3种方法对该海域的单层平整冰厚进行推算,进而对3种推算方法的结果合理性、安全性与可行性进行了评价。结果表明:对于我国冰区的海洋工程海冰风险评估,宜选用海冰区划方法和实测数据统计分析法,以确定安全合理的单层平整冰厚取值。     

针对核电冷源取水安全的海流特征分析

冷源取水安全是核电安全运行的重要环节,并受到多种外海堵塞物的巨大威胁。为有效指导冷源取水堵塞物的防治工作,本文对取水口周围小区域的实测海流数据进行分析。分析发现,受取水影响,取水口附近海域的海流分别为准定常流特征、非规则潮流特征和潮流特征。准定常流区基本分布在取水湾内,且在取水湾口的西南部100 m范围内有延伸分布。非规则潮流区分布在取水湾口外侧,半径约为50 m的区域。距离取水口300 m外的海域基本为潮流特征,受取水影响较小。同时,外海的余流流向为平行岸线的SW向,而取水湾内的余流受取水影响,指向取水口方向,且流速较大。取水湾口的余流较小,受潮流和取水的共同影响。距离取水口300 m范围内的海域,有指向取水口的余流净输运,是防治堵塞物的重点区域。     

海冰预警监测综合信息服务平台设计与实现

冰情及其险情等海冰信息产品的制作与发送是海冰监测工作的重要内容。海冰是渤海及北黄海海域的重要海洋灾害之一,依据政府职能部门、用海企业、社会公众、科研人员等用户对海冰监测信息产品的需求,对海冰预警监测综合信息服务平台建设方案进行研究。通过构建海冰预警监测综合信息服务平台,实现冰情和灾情数据查询、分析、动态显示与发布,以及海冰灾害风险分析与事故应急响应等主要功能,进而实现海上石油平台、滨海核电、高值养殖等典型涉海用户的冰情监测与风险信息的动态管理,以及相关行政区域的灾情信息传送。     

海上冰区溢油后原油扩散与漂移研究

近年来,在世界及我国发生多次海上溢油事故,在处理海上溢油事故过程中,学习、总结、积累了一定的海上溢油应急处置技术和经验。但是对海上冰区溢油应急处置研究较少,而我国北方海域在冰区发生溢油事故的风险较高。冰区溢油的扩散与漂移和一般海上溢油有着众多不同之处,从而影响溢油的有效围控与回收。冰区溢油处于海面上的原油受水温的影响多为固态,扩散较为缓慢。溢油的漂移与冰区的特征有着重要关系。在浮冰区域,溢油会随浮冰一起漂移而不会与浮冰区域相分离,在大面积块状厚冰区域,溢油进入冰层下部后,扩散与漂移较为复杂,不利于溢油的围控与回收。     

船载雷达海冰监测及预报技术在辽东湾冰区油轮外输作业中的应用

渤海的辽东湾是世界上典型的海湾结冰区,位于冰区中的石油平台油轮外输作业中,流冰连续不断地漂移、聚集形成堆积冰,给海上油轮的外输作业安全带来严重危害。本文概述了在国内首次利用船载雷达,在该湾冰区石油平台上,现场采用雷达海冰监测预报技术系统,进行遥感海冰数据源的获取,图像的解译和数值化处理,得到流冰类型、冰厚度、流冰密集度、流冰速度、方向、流冰漂移轨迹等要素。同时首次现场实时计算出雷达冰漂流场矢量图,并开展了雷达海冰数值跟踪预报,在冰区油轮外输作业中得到很好应用,为雷达技术对水体和海冰监测和预报、遥感应用新领域提供科学依据。     

渤海流冰数值预报系统

随着渤海油气的开发和冰区航行的发展,石油公司和航运部门需要了解详细的渤海流冰的速度和方向。为此,国家海洋环境监测中心海冰室和国家海洋局青岛海洋预报台海冰组经过数年的合作建立了渤海流冰数值预报系统。该系统包括海冰场处理,风场处理,流场预报,流冰场预报和预报产品应用等五大部份。海冰场处理是对接收到的卫星冰图进行数学化处理,得到适用于计算的海冰厚度、密集度等初始场资料。风场处理是把预报出的气压场换算成渤海海面风场。利用流场预报模式对渤海流场进行数值预报。流冰预报场是     

点篮子鱼(Siganus guttatus)对辽东湾核电厂冷源取水海域海藻生态防治的初步探讨

核电厂冷源取水海域海洋生物的异常暴发,会导致取水口堵塞,严重影响核电厂的正常运行。本文以点篮子鱼（Siganus guttatus）为实验对象,分别进行了室内和野外实验,室内模拟实验探讨了在不同温度（29℃、26℃、23℃、20℃和17℃）条件下点篮子鱼对常见优势藻类长石莼（缘管浒苔）（Ulva linza）的摄食作用,野外原位实验研究了点篮子鱼对长石莼和孔石莼（Ulva pertusa）的摄食行为。通过室内实验可以发现,点篮子鱼对长石莼有较强的摄食能力,并且在适合的生存温度范围内,温度越高摄食率越高,在29℃温度组中,平均摄食率高达7.86%;通过野外实验发现,点篮子鱼在实验海域生长良好,对长石莼和孔石莼喜好程度高且摄食积极。综上所述,点篮子鱼对辽东湾核电厂冷源取水海域具有海藻生态防治的潜力,但具体的实施措施和生态风险评估需要进一步探讨。本研究为核电厂冷源取水海域的海藻生态防治工作提供了理论基础和技术支持。     

河北近海海域海冰时空变化遥感监测分析

河北近海海域每年冬季都会出现不同程度的海水冻结现象,实时连续监测海冰变化对制定有效的防灾减灾措施具有重要意义。利用MODIS、环境一号、高分一号、高分四号等多源卫星遥感数据,提取了2010—2018年8个冬季的河北近海海域海冰信息。以冰期、盛冰期、海冰最大面积、海冰最大外缘线和海冰最大叠加频次作为统计指标,分析了海冰时空变化特征。结果表明,河北近海海域海冰通常始于12月中下旬,终于次年2月下旬,冰期一般为50~60 d,盛冰期多数出现在1月下旬至2月上旬。在一般冰年,海冰多初现于唐山附近海域,消融于沧州附近海域。2010—2018年,前3个年度海冰冰情相对稳定,均相对较重;而近5个年度冰情变化相对剧烈,冰情较轻与较重的年度大体呈间隔式出现。监测期海冰冰情整体呈下降的变化趋势。     

基于Sentinel-1数据波弗特海域海冰漂移检测技术研究

卫星遥感技术是目前对极区海冰监测的重要手段,随着卫星数据的不断优化,选择适合的漂移算法,提高海冰漂移检测的精度,对我国开展极区海冰运动研究有重要的意义。本文首先基于Sentinel-1遥感数据,采用有效的预处理方法,得到较为准确的数据集。然后针对所得数据集采用SIFT（Scale-Invariant Feature Transform）特征跟踪方法,实现了对时间间隔为1 d的极区海冰漂移的速度和方向监测。最后用浮标数据对本方法进行了验证。结果表明,本文所得漂移矢量与浮标数据所得结果基本一致,与浮标数据的平均误差比仅为8.1%,从而表明该方法可以有效地实现极区海冰漂移检测,且准确性较高。     

利用AVHRR和MODIS数据测算海冰资源量——以渤海海冰资源测算为例

论文探讨了利用遥感数据测算海冰资源量的方法,提出了基于GIS技术和光谱特征的海冰信息分层提取法,并测算出2001-01-15的渤海海冰资源储量和可开采量分别为8.19×109m3和4×1010m3,表明渤海海冰作为淡水资源,其数量是相当可观的。论文认为,利用可见光、近红外和远红外波段对海冰资源量测算效果明显;MODIS数据在海冰资源量测算方面优于AVHRR数据。     

辽东湾近岸冰区生态环境初步调查研究

１９９６年１月２６－３１日，在辽东湾近岸冰区选设４个站位进行了一次内容较为全面的生态环境调查研究，其项目包括温度、盐度、ｐＨ、ＤＯ、ＣＯＤ、ＴＯＣ、ＰＯＣ、营养盐、微生物、叶绿素、浮游植物、浮游动物和度栖动物。结果表明，辽东湾近岸冰区营养盐含量丰富，叶绿素ａ含量较低，存在一定数量的浮游生物。海水中硝酸盐、铵盐和磷酸盐含量均为冰中含量的１．５倍左右，海水中硅酸盐含量是冰的４．１６倍，亚硝酸盐和叶绿素     

辽东湾海冰生消的热力要素分析

利用辽海湾ＪＺ２０－２海域冰斯气象、水文和海泳的测量资料，对冰面太阳辐射、长波辐射、盛热、潜热、冰内热传导和泳下海洋热通量等热力要素的计算方法进行了讨论，并对其中的部分参数进行了确定；对１９９７～１９９８年度不同天气条件和不同泳期的海８泳热力要素进行了对比分析，发展太阳辐射的主要影响因素为云层，冰面感热主要受控于风速和和气温，而长波辐射变化量不大，不同风向时的相对湿度差别很大，疳直接影响到冰面潜热     

基于海冰热力学原理的营口海域冰厚演变规律及工程应用

本文依据营口气象站1951年以来的气象观测数据,结合热力学模式HIGHTSI,重现了1951－2018年冬季（67 a）海冰的生长与融化过程。对计算结果进行分析,多年平均冰厚在2月初较为对称,多年最大冰厚约为0.24 cm。自1951年以来最大海冰厚度与平均海冰厚度的减小速率分别为0.255 cm/a和0.076 cm/a,海冰厚度随时间的演变规律为:海冰厚度越大,发生概率最大值对应的年份越早,即大于40 cm海冰厚度的最大概率发生于20世纪50年代,小于10 cm海冰厚度的最大概率发生于20世纪90年代。1951－2018年,每10年的代际海冰厚度分布概率分析结果表明,20世纪70年代为持续的常冰年冰情,20世纪90年代为持续的轻冰年,各海冰厚度的概率呈连续减小趋势;其余代际年份的冰情呈现轻冰年与重冰年的波动变化,各海冰厚度的概率呈减小-增大-减小的规律。本文定量描述了气候变化对营口冰情的影响,为海洋工程设计的海冰参数选取奠定了数据基础。