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。     

金普湾春季海床基实测海流分析

通过2010年春季金普湾内7个海床基连续半个月的海流资料,对金普湾春季海流进行潮流和余流分析。结果表明:(1)湾内潮流性质主要为不正规半日潮流,优势分潮流为M2。水平方向潮流能比的差异变化有由湾口向湾内逐渐减小的趋势;垂直方向上表层潮流能量比仅为中、底层潮流能量比的一半左右。M2分潮在近岸多为往复流、流向基本与岸线平行,湾内中部多为逆时针旋转流。(2)通过欧拉余流可知湾内中部海域以落潮流为主,而湾内靠陆一侧海域以涨潮流为主。斯托克斯余流明显小于欧拉余流,其方向与该站位的优势分潮潮流椭圆方向较为一致。拉格朗日余流的方向、大小基本与欧拉余流一致。湾内北侧水域水体净输移方向有较明显的顺时针旋转的特征,湾内南侧水域水体净输移方向有较弱的逆时针旋转的特征。     

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。     

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。     

普兰店湾水交换能力及排污布局合理性分析

本文研究了普兰店湾在潮汐作用下的水交换时间,并在此基础上结合普兰店湾排污口布局现状、海洋功能区划与2015年春季水质大面调查结果,讨论了普兰店湾现有排污布局的合理性。以ROMS模型构建的渤海-普兰店湾高分辨率嵌套潮流场模型为基础,利用拉格朗日粒子追踪法计算了湾内的水交换时间分布,结果显示受岸线和水深分布的影响,普兰店湾水交换能力区域差异明显,西边界湾口开阔区域水交换能力较强,海湾中部和湾顶区域水交换能力较弱。海湾中部潮余流场呈现逆时针漩涡状结构,对湾中部与湾顶区域污染物向湾外扩散起到了阻碍作用,致使以上两区域的水交换时间达到300 d以上。普兰店湾内主要排污口大都分布于湾东部水交换能力差的区域,排海污水难以向外界扩散而易于形成聚集。2015年春季水质大面调查结果亦显示,普兰店湾中部与湾顶排污口聚集区域水质差于海洋功能区划的水质标准。应根据普兰店湾水交换能力的分布特点,合理规划排污布局,从而改善湾内水质状况。     

基于数值模拟的大连湾水交换能力研究

基于无结构三角网格的FVCOM海洋模式,以K₁、O₁、P₁、Q₁、M₂、S₂、N₂和K₂ 8大分潮调和常数为驱动,建立了大连湾海域的高分辨率三维水动力数值模型。通过与实测数据的对比,该模型可以较好地模拟大连湾海域的水动力特征。在此基础上叠加DYE-RELEASE模块,模拟了大连湾整体和分区域的水交换过程,以半交换时间作为评价指标分析了水交换能力。模拟结果显示:示踪物质释放初始时刻对大连湾整体的半交换时间有影响,平均半交换时间为9.6 d~12.3 d。对比大、小潮期间的物质输运过程,大潮期间海湾平均示踪物质浓度下降速度更快,水交换能力更强。大连湾的半交换时间的空间分布特征表现为距离湾口越近,半交换时间越短;相同距离下,西南部较东北部半交换时间短。大连湾中部水交换能力最强,其次是红土堆子湾,甜水套湾和臭水套湾最差。     

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。