基于光学视频的冰区核电海面浮冰监测与分析系统设计

随着能源需求的不断扩大,大型核电工程已逐渐向有冰海域分布。海冰是有冰海域海洋活动的首要灾害性环境要素,冰区核电站正常运行的首要问题是如何保障冷源取水不受海冰灾害影响而失效。本文根据冰区海水直接利用工程的监测需求,分析了光学视频在特定小区域海面浮冰监测中的优势,并基于海冰灾害风险评估的理论框架和信息处理流程,初步设计了冰区核电海面浮冰监测与分析系统。系统建成后,结合实时监测数据和风险评估数据库,可以快速提供冷源取水堵塞风险和预警信息,为企业和有关部门及时有效的采取防灾措施提供依据。     

荆江河段4次裁弯后干流河道调整研究

1949~1979年长江中游的荆江河段共发生4次裁弯，包括2次自然裁弯（碾子湾和沙滩子）和2次人工裁弯（中洲子和上车湾），裁弯后上下游的河床和河势发生显著调整。基于实测水文资料和遥感影像（1955~2016年），计算2次人工裁弯后新河道的冲刷量，并验证老河道的淤积量，分析裁弯后4个牛轭湖的发展过程与现状，并指出荆江4个牛轭湖的快速衰退主要受当地人类活动影响。荆江河段的裁弯增加了河床比降，引起水流功率的调整，促使河床长期冲刷下切和床沙粗化。荆江4次裁弯完成后，直至1990年代荆江河床才基本达到冲淤平衡，且下荆江略有淤积。 关键词： 长江中游；弯曲河道；裁弯；冲刷；水流功率；牛轭湖     

北京雾霾天气期间气溶胶光学特性

为了解北京地区雾霾天气条件下大气气溶胶的光学特性,利用2002～2008年AERONET资料分析了雾霾天气期间气溶胶光学厚度、Angstrom波长指数、粒子尺度谱分布和单次散射反照率等气溶胶光学特性参数.结果表明,北京地区雾霾天气期间气溶胶光学厚度表现出较高值,且随波长增大而减小,440 nm时平均气溶胶光学厚度达到1.34.Angstrom波长指数在雾霾天气时也表现出较高值,平均值达到1.11;其中高于0.9的波长指数出现频率达到94%,说明北京雾霾天气期间气溶胶粒子主要以细粒子为主.气溶胶体积尺度谱分布表现出双峰型结构,细模态的平均峰值半径随光学厚度增大而增大,而粗模态的平均峰值半径却随光学厚度增大表现出减小趋势;气溶胶粒子尺度谱中的主模态峰与光学厚度有关.雾霾天气期间平均单次散射反照率达到0.89,且随光学厚度增大表现出依次增大趋势,但对波长变化表现不敏感.     

渤海海冰及其对渤海生态环境的影响

海冰是渤海生态环境的重要组成部分和特殊区域现象。通常年份冰期可跨4个月,覆盖渤海40%的海域面积。海冰对海上污染物的迁移转化行为、典型生态环境和海上突发事故都有不同程度的直接影响,是渤海污染防治、生态保护、风险防范等任务中要考虑的重要因素。本研究基于渤海海冰的生成条件和时空分布分析,论述渤海海冰对污染物迁移转化行为、海洋生物和海上突发事件的可能影响途径与程度;最后提出要从冰情、海洋生态环境质量、海洋生物等几个方面加强冰区海洋生态环境监测工作,为渤海生态环境保护提供技术支撑。     

扩展细胞色素P4502A6对大位阻底物的适应性

细胞色素P450酶(P450)的分子改造及其催化的生物转化是当前的两个研究热点.本研究以扩展P450 2A6的底物适应性为目标,通过尝试对P450 2A6酶进行N-端修饰提高表达量、筛选随机突变库以及点突变改变活性位点重要氨基酸残基等手段,在两个随机突变体中未筛选到功能突变体,但通过点突变重要氨基酸残基获得了新的突变体P450 2A6 (N297Q/I300A).该突变体具有比野生型和已报道的其它突变体更广泛的底物适应性,能够催化氧化大位阻底物6-苄氧基吲哚(6-OBzl-indole)生成蓝绿色物质.该物质经质谱测定为靛蓝类二聚体化合物.实验表明,其中两个氨基酸残基的变化都是关键突变,此结果与最新的P450 2A6突变体晶体结构研究相符.计算机模拟显示,I300A突变导致活性口袋在铁卟啉环的垂直和水平方向都增大,使其能接纳在两个方向都有位阻的底物;而297位的天冬酰胺是一个功能保守的残基,N297Q的变化可能与氢键等弱作用有关.图4表1参29     

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。     

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。     

象山港潮余流结构及水体半交换时间数值研究

基于三维FVCOM模型研究了象山港的潮流场特征,同时耦合Lagrange粒子追踪法及保守污染物输运模型,研究了湾内余环流结构、粒子长期迁移轨迹和湾内水交换特征等。结果表明:象山港海域为非正规的半日浅海潮,其中M2为其主要分潮;潮致余环流的特征明显,湾外分为两支,一支自牛鼻山水道东岸流入,绕六横岛经佛渡水道南部流出;第二支由佛渡水道进入湾内,并在口门内偏转再经牛鼻山水道西侧流出,其部分水体在牛鼻山水道中部与第一支汇合;西沪港以西峡湾内的余流基本指向湾口,西沪港内余流则指向口门;考虑湾内水体与湾外整体交换时,西沪港的污染物半交换时间在90 d左右,黄墩港和铁港内半交换时间在180 d左右,两支余流作用范围内的湾口半交换时间在20 d以内。     

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。     

黄渤海气溶胶中砷的分布特征和季节变化

于2017~2018年冬、春和夏季,在黄渤海海域走航采样,采集总悬浮颗粒物（TSP）样品,分析总砷（As）、As （Ⅴ）、As （Ⅲ）以及水溶性离子,讨论了As在黄渤海气溶胶中浓度、空间分布以及季节变化,估算了As的干沉降通量.气溶胶中As含量冬季（6.6 ng·m^-3） > 夏季（5.5 ng·m^-3） > 春季（4.4 ng·m^-3）,渤海和北黄海远大于南黄海.冬、夏季As（Ⅲ）/As（Ⅴ）比值分别为0.41和0.21.冬、春和夏季As/TSP平均值分别为95.4、83.9和81.4 μg·g^-1,冬季明显高于春季和夏季.冬季在冬季风主导下,携带了环渤海地区排放的污染物导致砷含量最高,夏季受东南季风携带的东部沿海地区污染物的影响也较大,而春季受西伯利亚陆地气团和东南远海海洋性气团的共同影响,浓度最小.冬季K⁺/TSP与As/TSP存在显著正相关（r=0.78,P<0.05）,说明受陆地生物质燃烧排放的As的影响明显,而夏季两者相关性不显著,说明来源不同.冬、春和夏季黄渤海大气气溶胶As的干沉降通量分别为1.15、0.77和0.97 μg·（m²·d）^-1,年平均为0.95 μg·（m²·d）^-1.