海岸工程
  • 2022年第41卷第3期文章目次
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    • 基于海啸感应电磁场的海啸监测研究与应用现状

      2022, 41(3):187-197. DOI: 10.12362/j.issn.1002-3682.20211207001

      摘要 (686) HTML (0) PDF 2.32 M (1418) 评论 (0) 收藏

      摘要:早期的海啸监测系统主要依赖地震监测网或海底压力计阵列网,但都存在诸如建设和维护成本高、监测范围有限等问题。对海啸的实际观测和模拟发现,广泛分布的海底电缆能够反映海啸运动产生的感应电磁场,由此发展出了更为便捷和经济的海啸感应电磁场监测方法。本文介绍了海啸感应电磁场的理论推导过程、不同海啸速度模型,以及对不同海底地形类型的海啸感应电磁场解析解的研究进展。对比分析海啸感应电磁场的电压、扰动磁场、矢量电磁场三种海啸电磁监测方法的优缺点后认为,矢量电磁场监测具有测量海啸传播方向的优势,利用矢量电磁测量结合现有的海啸监测系统能更快更准更实时地预警海啸。

    • 非定常条件下OWC径向透平冲击式动叶片优化研究

      2022, 41(3):198-208. DOI: 10.12362/j.issn.1002-3682.20220318001

      摘要 (649) HTML (0) PDF 3.57 M (1326) 评论 (0) 收藏

      摘要:为优化径向透平动叶片的结构型式,有效提高透平工作效率,本文基于Ansys-Fluent软件构建振荡水柱波能发电装置径向冲击式透平的三维瞬态全流域数值模型,通过改变透平动叶片吸力面型式,研究了正弦往复入射气流条件下动叶片厚度差异对透平扭矩、压强等参量的影响及其对透平输入系数、扭矩系数和周期平均效率等非定常性能评价参数的影响。在保证压力面型式不变情况下,研究了5种动叶片厚度分别为7 mm、13 mm、16 mm、19 mm和22 mm的透平在呼气、吸气阶段的非定常工作性能,结果表明:不同动叶片厚度的透平的非定常工作性能存在较大差异,动叶片厚度为13 mm的透平非定常工作性能最优,最大峰值效率可达47.7%。

    • 基于分层EOF的深海声速剖面时变特征建模

      2022, 41(3):209-222. DOI: 10.12362/j.issn.1002-3682.20220126001

      摘要 (668) HTML (0) PDF 1.53 M (1412) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前局部海域小时间尺度声速场建模方法未顾及不同深度区间内声速变化规律的问题,本文根据实测深海声速剖面的统计特征,提出了声速剖面分层方法,并进一步基于经验正交函数(Empirical Orthogonal Function, EOF)提出了局部小时间尺度的声速剖面分层时变模型构建方法。利用南海实测全海深声速剖面数据,分析了分层EOF第一模态系数和等效平均声速的日变化特征,并比较了不同拟合模型的精度。最后,利用试验海区的温度和潮汐数据分析了声速剖面周期变化的影响因素。结果表明: ①声速剖面分层EOF第一模态系数及等效平均声速具有日周期变化特征,上层声速日周期变化特征不明显,中层声速日周期变化特征较明显,下层声速变化较小但仍具有日周期变化特征;②局部海域小时间尺度声速拟合应考虑长期变化项的影响;③试验海区声速剖面EOF第一模态系数变化与温度显著相关,提取的声速剖面时变特征与海区潮汐周期特征基本吻合。

    • 砾石堤坝和多孔方型鱼礁消浪护滩的试验研究——以北戴河西海滩为例

      2022, 41(3):223-232. DOI: 10.12362/j.issn.1002-3682.20220314001

      摘要 (658) HTML (0) PDF 1.36 M (1077) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文通过物理模型试验,研究了砾石堤坝、多孔方型鱼礁、堤坝+鱼礁等不同防护措施对岸滩的保护作用。通过测量不同防护措施的波浪透射系数、输沙率、水下坡度角及床面地形变化,并与无防护措施的工况进行对比,结果发现:不同试验条件下堤坝+鱼礁工况的透射系数仅为0.21~0.36,对波浪具有显著的消减作用;同一水位不同防护措施下的输沙率由大变小依次为:堤坝、堤坝+鱼礁、无工程、鱼礁;堤坝迎浪面的水下坡度角随极限波高呈现先增大、后减小的趋势,堤坝工况的水下坡度角约是堤坝+鱼礁工况的2~4倍;对于近岸的地形恢复,堤坝+鱼礁工况的效果比较明显,且对岸滩附近的侵蚀较少。堤坝+鱼礁的防护措施可明显减小波浪的透射系数,增加向岸输沙率,对恢复近岸地形、保护岸滩有显著作用。

    • 海平面上升背景下的海岸带脆弱性评价——以东营市为例

      2022, 41(3):233-241. DOI: 10.12362/j.issn.1002-3682.20220315001

      摘要 (677) HTML (0) PDF 1.41 M (1488) 评论 (0) 收藏

      摘要:海平面上升是全球海岸带区域面临的共同威胁。构建以地面高程、地面沉降速率、沟壑密度、地表坡度、人口密度、国内生产总值(Gross Domestic Product,GDP)密度、建筑密度和斑块密度为指标的脆弱性评价体系,利用层次分析(Analytic Hierarchy Process, AHP)法并采用海岸带脆弱性指数模型评价了海平面上升引起的山东东营市海岸带脆弱性状况。研究结果表明:轻度脆弱区和中度脆弱区分别为2 134.79 km2和1 967.61 km2,在评价区域中占比较大,约占评价区域的33.09%和30.50%;其次为重度脆弱区和低度脆弱区,面积分别为1 061.18 km2和891.80 km2,分别占评价区域的16.45%和13.82%;极度脆弱区面积最小,为396.31 km2,仅占评价区域的6.14%。东营市的县区中,东营区几乎完全被极度脆弱区与重度脆弱区覆盖,受海平面上升威胁最严重;广饶县也拥有较多的重度和极度脆弱区;河口区内部脆弱程度东高西低;垦利区脆弱度总体相对较低;利津县是脆弱程度最低的县区,辖区内绝大部分区域为低度或轻度脆弱区,没有重度或者极度脆弱的区域。东营市各地区可参考评估结果,有针对性地采取应对措施并在未来的经济发展与城区规划过程中充分考虑脆弱性评估的结果,适度规划海岸防护工程,为城市的可持续发展提供技术保障。

    • 辽东半岛东部庄河海域海岸带工程地质特征及开发适宜性分析

      2022, 41(3):242-249. DOI: 10.12362/j.issn.1002-3682.20220408001

      摘要 (681) HTML (0) PDF 2.68 M (1293) 评论 (0) 收藏

      摘要:辽东半岛东部庄河海域分布有大量的人类工程活动设施,研究其工程地质特征和开发适宜性有助于提升海洋工程开发的安全和效率。利用海洋高精度地球物理调查、海底沉积物表层取样和历史工程地质数据收集等方法获取的各类调查数据,对庄河海域海岸带工程地质特征进行了系统分析。调查资料分析结果表明,研究区水深在11.5~15.6 m、坡度较小、海底地形较为平坦、存在4个连续声学反射界面;海底存在软弱土层、埋藏古洼地和埋藏古河道等不良地质因素。表层沉积物液塑限性质测试结果表明,研究区海底沉积物较为稳定,不需考虑软土的震陷问题。综合分析研究区各类地质影响因素,认为研究区各类环境指标较为稳定,适宜开展海洋工程开发活动,但是具体施工时需要重点考虑探测到的各类不良地质因素。

    • 底部透空不透水建筑物波压力研究

      2022, 41(3):250-257. DOI: 10.12362/j.issn.1002-3682.20220526001

      摘要 (628) HTML (0) PDF 1.06 M (940) 评论 (0) 收藏

      摘要:底部透空不透水建筑物是近海工程中的一种新型结构,与传统水工建筑物相比,其能灵活适应基床不发生变形、阻止波浪进入后方造成破坏。本文通过构建物理模型,在波浪水槽中进行试验,测试了底部透空不透水直立建筑物不规则波作用,得到了不同水深、相同波浪要素时,该型直立建筑物迎浪面和底面的水平总力最大时各测点正向波压力和负向波压力数据。对比分析了不同水深下底部透空不透水直立建筑物的水平总力及垂直力,总结了波峰和波谷作用下波浪力沿建筑物表面的分布规律,可为海岸工程结构设计提供依据。

    • 东风螺、弯竹蛏和斑节对虾的壳基质蛋白组学分析

      2022, 41(3):258-267. DOI: 10.12362/j.issn.1002-3682.20220310001

      摘要 (676) HTML (0) PDF 1.28 M (1116) 评论 (0) 收藏

      摘要:从软体动物中的腹足纲、双壳纲以及节肢动物中的甲壳纲分别选取了3种中国沿海常见的品种——东风螺、弯竹蛏、斑节对虾,提取并分析它们的壳基质蛋白。利用液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)技术对蛋白质组学进行分析发现特定的蛋白质具有明显的种属差异:①N66蛋白(一种碳酸酐酶)通常存在于弯竹蛏中,但不存在于东风螺和斑节对虾中,揭示N66蛋白质具有特异性,在未来的物种鉴定中可能具有重要的参考意义;②角质层蛋白AM1199和CP14.6存在于斑节对虾的表皮结构中,在东风螺和弯竹蛏中未检测到;③血蓝蛋白同时在3种动物外壳的基质蛋白中被鉴定出来,揭示了其在不同物种的外壳形成与发育过程中的重要作用。该研究为壳基质蛋白在软体动物或节肢动物外壳中的鉴定提供了基础,也为探索不同物种的生物矿化过程提供了重要参考。

    • 基于物联网的近海岸水质监测平台方案设计

      2022, 41(3):268-276. DOI: 10.12362/j.issn.1002-3682.20220323002

      摘要 (729) HTML (0) PDF 4.58 M (1728) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,海洋生态环境保护逐渐受到社会的重视,海洋环境监测活动与研究开展得越来越频繁。其中,水质监测是重点研究的内容之一,而水质在线监测方式可解决传统人工定点釆样监测时效性不足的问题。本文基于物联网(Internet of Things, IoT)技术,设计了一种实用的近海岸水质在线监测方案。该方案整合了具有通信距离远、抗干扰能力强的LoRa(Long Range Radio)无线通信技术、传感器技术、Web技术以及微信小程序技术,可实现近海岸水质监测数据的实时采集、处理、传输、存储、共享、展示、管理和控制,满足近海岸水质监测、渔业养殖监测和海洋牧场监测等多种近海固定点监测应用的需求。此外,本文还对设计的方案进行了原型系统实现与系统测试,结果表明设计方案可支持以无线方式对近海岸区域水质的智能化和长期性远程监测,有效改善了现有近海在线系统存在的监测距离较近、成本高、布设不够灵活和抗干扰性较差等不足。

    • 芙蓉岛秋季鸟类生物多样性研究

      2022, 41(3):277-282. DOI: 10.12362/j.issn.1002-3682.20210917001

      摘要 (707) HTML (0) PDF 825.77 K (1281) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解芙蓉岛鸟类生态类群和多样性,本文以2019年9月芙蓉岛鸟类调查数据为基础,利用样点法对芙蓉岛鸟类的种类、生态类群、区系、居留型和鸟类多样性等进行了研究。结果表明:本次调查共记录鸟类5目15科31种,其中国家Ⅱ级保护鸟类7种,列入《濒危野生动植物种国际贸易公约及有效决议汇编》附录Ⅲ中的鸟类1种。从生态类群构成上:鸣禽19种,猛禽7种,涉禽4种,陆禽1种;从鸟类地理区系构成上:广布种23种,古北种7种,东洋界1种;从居留类型构成上:冬候鸟5种,留鸟3种,旅鸟17种,夏候鸟、冬候鸟和旅鸟混合类型6种。鸟类群落多样性指数(H')为3.83,均匀度指数(J)为0.77。芙蓉岛鸟类优势种为红嘴鸥(Larus ridibundus)、家燕(Hirundo rustica)和树麻雀(Passer montanus)。本文对芙蓉岛鸟类生物多样性进行了报道,对芙蓉岛鸟类资源的本底调查以及该区域鸟类生物多样性保护具有重要意义。