船载雷达海冰监测及预报技术在辽东湾冰区油船外输作业中的应用

介绍了在国内首次利用船载雷达，在冰区石油平台上，现场采用雷达海冰监测预报技术系统，进行雷达海冰图像数值化处理，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，在冰区油船外输作业中得到很好应用．为船载雷达在海洋监测预报技术和环境工程的应用提供科学依据．     

雷达海冰监测系统与数值预报技术在辽东湾冰区作业中的应用

利用航海雷达在辽东湾冰区石油平台上,现场实时进行海冰观测;雷达监测海冰系统,针对海冰类型识别及对应冰厚度、流冰漂移速度、方向、冰边缘线等要素进行观测;应用统计模式分类法,对雷达观测的海冰数据进行分类、验证,其海冰分类识别结果标准率达80％以上,同时开展现场流冰跟踪数值预报业务,检验了现场雷达海冰监测、数值预报的可行性和应用性．     

铁山港湾港口总体规划用海对海水动力环境的影响预测

【目的】研究铁山港湾港口总体规划工程的建设对周边海域潮位、纳潮量和流场3个方面的影响。【方法】采用二维潮流数学模型对铁山港湾海域的潮流场进行数值模拟,分析工程前后水动力变化情况。【结果】铁山港港口总体规划实施后,石头埠站、沙田站和安铺站最高潮位均有所增加,增加幅度分别为0.03m,0.11m,0.10m;石头埠断面潮流涨急流速略有减小,平均减小幅度为0.06m/s,落急流速略有增加,平均增加幅度为0.06m/s;沙田断面涨落潮流速均略有增大,增加幅度为0.11~0.17m/s;安铺断面主槽区流速基本上无变化;工程后石头埠、沙田和安铺3个断面的纳潮量均有不同程度的增加,分别为1.8%,3.1%和4.3%,沙田断面单宽纳潮量变化不大。【结论】港口总体规划工程实施后,铁山湾内涨潮时流速较小、落潮时流速较大的分布规律没有改变,对铁山港水动力环境影响较小。     

潮流模拟中平面紊动黏性系数及动边界处理的影响

利用实测资料计算不同平面紊动黏性系数下的潮流场,并就湿地特性动边界处理技术中3个主要参数独立变化情况下的潮流场作了进一步模拟;在此基础上,比较分析了紊动黏性系数及湿地特性中各参数对潮流场断面流速分布及沿程潮位变化的影响,同时,对湿地特性中各参数的合理取值进行了探讨.结果表明,紊动黏性系数愈大愈具有均匀断面流速分布及阻水的作用,实际数值计算中应以H3＝0.01作为取值的上限,而其他2个参数的选取应以实际底床组成及地形变化等作为参考进行取值为最佳.     

基于数据驱动模型的潮位和潮流预测方法研究

为解决工程海域潮位、潮流资料不足给海洋工程设计和数学模型建立带来的不确定性,根据单测站潮位潮流的自相关性、对应测站潮位或潮流以及潮位与潮流之间的互相关性,建立基于数据驱动模型人工神经网络的单测站潮位、潮流(流速、流向)预测模型;多测站潮位、潮流对应预测模型;潮位与潮流对应预测模型.以复杂海况下的实测潮位、潮流资料进行模型验证,重现了潮位、潮流自身及相互之间的非线性映射关系.模型预测结果与现场实测数据的比较及其误差分析表明,该模型具有结构简单、精度高的优点,适用于解决工程实际问题.     

灌河口潮汐潮流不对称研究

基于灌河口2007年5月的潮位、潮流实测数据,对灌河口的潮汐和潮流不对称现象进行研究。首先对潮流、潮位实测数据进行调和分析,探讨灌河口M2分潮及其倍潮波的沿程分布特征,再通过潮位-流速关系图研究M4、M6及M8分潮对潮汐变形的影响,最后利用理论判断法则对灌河口潮汐不对称进行判别。结果表明,灌河口的潮波兼具驻波和行进波的特征,灌河口潮汐不对称主要受M4分潮的影响,呈涨潮主导型。河口口门内最大涨(落)潮流速出现在最低(高)潮位与中潮位之间时刻。M4分潮导致最大涨(落)潮流速增大(减小),最大涨(落)潮流速与最低(高)潮位之间的相位差增大。M6与M8分潮的作用不大。     

弓长岭矿业公司汽运六队排土场稳定性分析

比较弓长岭矿业公司汽运六队排土场边坡工程与已有边坡在岩性、结构、自然环境、变形主导因素和发育阶段等方面的相似性,确定了排土场散体、半压实体、压实体及基岩的物理力学参数,并运用FLAC3D对排土场边坡的稳定性进行模拟分析,对比Bishop法和Janbu法及FLAC3D计算的边坡稳定性系数.结果表明:排土场一台阶边坡极不稳定,潜在滑移带在距离边坡边缘约13m处;二台阶边坡稳定性较好,计算极限堆载高度为108m,达到极限堆载高度时,存在安全隐患,需采取加固措施.     

钦州湾三维潮流数值模拟

采用潮流控制方程和湍流封闭方程构建完整的三维浅海潮波定解方程组,通过建立钦州湾三维潮流数值模型来重现计算钦州湾的潮位和潮流变化状况．模拟结果与同步进行的岸边潮位及海上潮流的观测值校验结果表明,实测潮位资料与对应时间的计算结果吻合良好,潮位变化为1d中出现1次高潮和1次低潮,1个月内出现2次大潮和2次小潮,大潮潮流约4．Om,小潮潮流约1．Om．实测潮流与对应时间的计算结果十分接近．最大流发生时刻、转流时间以及潮流性质与计算结果相差不大,潮流速度和潮流方向也与计算结果较为一致．模拟计算结果真实地反映钦州湾的潮位变化和潮流运动状况。     

冰雷达探测的东南极冰盖中山站-昆仑站考察断面复冻结冰结构（英文）

中国中山站-昆仑站冰盖考察断面所在的伊丽莎白公主地兰伯特冰川流域的冰川学环境仍是人类所知甚少的区域.由冰雷达探测获得的冰盖内部复冻结冰是表征冰盖物质平衡的一个重要结构.针对中山站-昆仑站内陆冰盖考察断面,2012/2013年中国第29次南极考察队使用一个中心频率为150 MHz的新探冰雷达系统进行了冰盖内部复冻结冰探测,收集了整个断面~1300 km的雷达数据,获得了该断面的复冻结冰分布.一个与在冰穹A地区所发现的复冻结冰结构相似的区域由雷达图像所揭示.分析表明,沿着雷达测线,该复冻结冰区域长约10 km,平均厚度约300 m,其位置距离中山站1044~1056 km;复冻结区所在的冰盖区域的表面高程约为3610~3750 m,冰厚为910~2250 m,其冰厚显著小于最早发现复冻结冰的冰穹A区域的冰厚.     

电线积冰及舞动高风险区域的数值模拟

导线覆冰舞动是一种影响电网正常运行的灾害性天气.通过对2018年1月25—29日长江中下游地区大范围导线覆冰舞动事故的天气形势、大气层结与云中水成物特征的分析,探讨了导线覆冰舞动的天气成因,进而利用耦合了电线覆冰增长模型的天气研究和预报模式,对导线覆冰厚度及舞动高风险区域的时空分布进行了模拟,结果表明:①冷空气与西南暖湿气流在长江中下游地区交汇,该区从地面到700 hPa的温度均低于0℃,冻雨为"过冷暖雨"机制;②模拟结果显示覆冰期间地面降水经历了"固态-混合态-固态"的相态转化过程,与观测结果较为一致;③耦合了积冰增长预报系统(IFAS)的WRF模式,模拟的各阶段电线积冰厚度的空间分布特征与监测到冻雨天气的气象站点分布较为吻合,覆冰厚度极值与观测结果接近;④利用耦合了美国空军气象局诊断方案的WRF模式,根据模拟的积冰厚度与瞬时最大风速,模拟出了导线覆冰舞动高风险区域分布,与电网的观测记录较为吻合.该研究表明模拟的导线覆冰厚度能够反映冻雨过程中电线积冰厚度的时空变化特征,特别是舞动高风险区域分布的成功模拟,对舞动进行提前预警进而降低舞动损失具有重要的实用价值.     

浅水区斜坡人工岛海冰危害及减灾措施

为减轻海冰对斜坡人工岛的灾害性影响,经过现场调查和分析,揭示了由于大面积冰盘的能量使其一部分与斜坡人工岛发生作用而产生爬坡、破坏和堆积现象,确定了斜坡人工岛前海冰堆积体的形状.现场调查和物理模型试验结果表明,采用曲面破冰结构诱导海冰在斜坡人工岛前形成堆积体,可以增加海冰接触人工岛的能量消耗,降低海冰对斜坡人工岛的危害.     

基于试验数据优化辨识孤立冰块的流拖曳系数

流拖曳系数是海冰动力学模型中的重要参数,实际海冰运动时受到水流的底面剪切作用和侧面正压力作用,对应的拖曳系数分别为摩拖曳系数和形拖曳系数.利用实验室波流水槽设备,对长方体平底、长方体粗糙底和圆饼形淡水冰试样进行拖曳运动试验,获得26组冰样运动数据.根据这些试验数据,利用动量法原理和优化方法构造了识别摩拖曳系数和形拖曳系数的参数辨识模型,并计算出相应的拖曳系数.在此基础上,引入描述表面粗糙度的两个指标--轮廓支承长度率和轮廓均方根偏差,统计分析了粗糙度指标对拖曳系数的影响.此外还得到摩拖曳系数同冰样长度和吃水深度之比的关系,该关系可用于计算冰山和浮冰的摩拖曳系数.     

Preliminary results of ice radar investigation along the traverse between Zhongshan and Dome A in East Antarctic ice sheet: Ice thickness and subglacial topography

During the 24th Chinese National Antarctic Research Expedition (CHINARE 24, 2007/08), a ground-based ice radar was used to survey ice thickness and subglacial topography along the 1170 km traverse between Zhongshan and Dome A in East Antarctic ice sheet (EAIS). Ice-bedrock interface was detected along 82% of the traverse and data was collected at a horizontal resolution of <5.6 m. The data was processed to produce curves of ice thickness distribution and subglacial topography along the traverse. The results indicate that, along the traverse, the average ice thickness is 2037 m, smaller than the average ice thickness in EAIS; the thickest ice is at 730 km, and the thinnest ice (891 m) is at the edge of the ice sheet, but the slightly larger ice thickness (1078 m) in inland appears at 1020 km; the average subglacial topography elevation is 728 m, greatly larger than the average value in EAIS, and the largest elevation reaches up to 2650 m at 1034 km. The lowest terrain is located at 765 km. In further inland of 900–1170 km, the subglacial topography is relatively high due to the existence of the Gamburtsev Subglacial Mountains in the region. Generally, the influence of subglacial topography on ice surface is not significant, except at 900 km where great rise of subglacial topography causes evident uplift of ice surface. Where ice-bedrock interface was detected, the frequent and strong change of ice thickness and subglacial topography in small-scale means large bedrock roughness along the traverse, and is considered as the result of the integrated influence of ice flow, basal environments and geology. The segment where bedrock was not detected has very large ice thickness. The strong ice flow there also makes internal structure more complicated and induces serious attenuation of radar signals.     

基于海洋石油平台的海冰监测系统

【目的】有效监测渤海辽东湾海冰状况,指导破冰船破冰,保障冬季冰期海洋石油平台的安全生产。【方法】在辽东湾石油平台上构建海冰测量系统,利用视频测冰技术、视频冰速测量技术及气象观测多种手段,在2011—2015年度连续4年冬季冰期观测平台周边海冰形貌、范围、运动轨迹,并对监测数据进行分析,给出24h海冰预报。【结果】基于海洋石油平台的海冰监测系统对海冰冰量、冰厚、冰速、冰类型监测数据准确,通过数据分析可以对海冰实施年、月、周、24h预报,短期预报与实际情况基本相符合,其中24h预报准确率在95%以上。【结论】基于海洋石油平台的海冰监测系统是一套运行可靠的监测系统,能准确地观测海冰的运行趋势,为冬季渤海辽东湾的抗冰活动提供指导。     

渤海海冰作用特征参数确定方法

将海冰的生成，运移及其与结构相互作用的过程中存在的不确定性作为随机事件或随机过程研究，提出旨在建立设计条件的海冰作用多参数概率分析法，对海冰作用静，动力特征参数的规定与选择问题了探讨，对今后的研究方向提出了建议。     

渤海导管架平台桩腿及其隔水导管群上的冰力

针对渤海ＳＺ３６－１油田井口导管架平台的桩腱及其隔水导管群在设计冰况条件下所受冰力进行冰力模型试验，试验表明，由冰的阻塞的堆积引起冰排的组合型式破坏，测得的各种情况下的冰力值均小于原设计冰力，试验遵守模型相似律，试验方案、测量技术及数据分析达到工程要求标准，结果通过技术鉴定和验收，设计部门据此修改原设计冰力的取值，为平台重新送交国际标准检验部门检验提供依据。     

冰层回转钻进冰屑温度计算及影响因素分析

为了分析冰层回转切削钻进时冰屑温度的变化规律,借鉴金属切削理论,建立了切削温度计算模型,对钻压、转速、切削具刃前角、切削具切入冰层深度、冰与切削具之间的摩擦系数、冰的抗剪强度以及切削具导热系数等因素对切削温度的影响规律进行了研究.结果表明,上述参数对切削温度均有一定的影响,其中摩擦系数对冰屑的温升影响最大,当摩擦系数增大到0.3时,冰屑的温升可高达9.11℃.钻头转速以及切削具刃前角对冰屑温升也有较大的影响,当钻头转速由30 r/min增大到130 r/min时,冰屑的温升由2.35℃增大到4.35℃;切削具刃前角由15°增大到75°时,冰屑的温升由3.48℃降低到2.42℃.     

Flocculation Kinetics of Chitosan

Under the various conditions, the experiments offlocculation of bentonite solution with chitosan werecarried out. And the floccutation kinetics was studiedby the changes of floc size along with time. Theresults show that hydraulic gradient G (s~(-1)) plays a     

基于SPH方法的渤海海冰动力学数值模拟

简要介绍了光滑质点流体动力学 (smoothed particle hydrodynamics,简称SPH) 方法的基本原理,并将此方法应用到渤海海冰动力学数值模拟中. 在对海冰动力学方程和粘弹塑性本构方程进行SPH处理的基础上,对渤海海冰的动力演化过程进行了48 h的数值模拟,得到了海冰厚度、密集度、速度和主应力的演化过程及分布规律,同时对模拟的海冰厚度等值线分布与卫星遥感图像进行了对比分析. 数值模拟结果表明,SPH能够精确地模拟海冰分布规律以及冰缘线的位置,具有很高的计算精度和稳定性,是一种有效的海冰动力学数值模拟方法.     

冰盖下组合桥墩的局部冲刷特性及水力特性

为研究冰盖对组合桥墩局部冲刷及其周围流场分布的影响,基于动床冲刷试验,在不同覆盖条件下,分析了不同水流条件和桥墩尺寸对组合桥墩局部冲刷的影响,建立了预测明渠水流与冰盖流条件下组合桥墩最大冲刷深度的经验方程,并通过ADV测量了墩前的流场。结果表明:组合桥墩的冲刷模式与串列桥墩相似,最大冲刷深度始终出现在墩正前方;经验方程中来流水深、来流流速、桥墩尺寸、冰盖糙率均与最大冲刷深度呈正相关关系;在粗糙冰冰盖流条件下,墩前的垂向流速最大,导致其最大冲刷深度总是大于同等条件下的明渠水流和光滑冰盖流。