2021年 第43卷 第5期
2021, 43(5): 1-13.
doi: 10.12284/hyxb2021063
摘要:
M2分潮的季节变化对沿海的海洋环境有着重要影响。增强调和分析(EHA)既可以提取主要分潮时变的振幅和迟角，同时可以得到其他分潮不随时间变化的振幅和迟角。本文利用EHA分析渤海湾两个站点的水位数据，研究了渤海湾M2分潮的季节变化。为了评估EHA方法的准确性，在理想实验中设计了人造“水位数据”。利用EHA分析得到的M2分潮时变振幅和迟角以及S2、K1、O1分潮不随时间变化的振幅和迟角均比其他方法得到的结果更接近给定值，表明了EHA的有效性和可用性。当使用EHA分析渤海湾实际海平面观测数据时，得到的M2分潮振幅具有明显的季节变化特征：夏季较大，冬季较小。敏感性实验表明，分析所得渤海湾M2分潮振幅的季节变化趋势不受实验设置的影响，是鲁棒的，能够反映该海域真实的M2分潮季节变化。此外，渤海湾M2分潮振幅的季节变化可能是东亚季风通过影响平均海平面、层化和涡动黏性系数的季节变化而引起的。
M2分潮的季节变化对沿海的海洋环境有着重要影响。增强调和分析(EHA)既可以提取主要分潮时变的振幅和迟角，同时可以得到其他分潮不随时间变化的振幅和迟角。本文利用EHA分析渤海湾两个站点的水位数据，研究了渤海湾M2分潮的季节变化。为了评估EHA方法的准确性，在理想实验中设计了人造“水位数据”。利用EHA分析得到的M2分潮时变振幅和迟角以及S2、K1、O1分潮不随时间变化的振幅和迟角均比其他方法得到的结果更接近给定值，表明了EHA的有效性和可用性。当使用EHA分析渤海湾实际海平面观测数据时，得到的M2分潮振幅具有明显的季节变化特征：夏季较大，冬季较小。敏感性实验表明，分析所得渤海湾M2分潮振幅的季节变化趋势不受实验设置的影响，是鲁棒的，能够反映该海域真实的M2分潮季节变化。此外，渤海湾M2分潮振幅的季节变化可能是东亚季风通过影响平均海平面、层化和涡动黏性系数的季节变化而引起的。
2021, 43(5): 14-26.
doi: 10.12284/hyxb2021081
摘要:
气候变化背景下海平面上升、强台风和风暴潮对我国东南沿海地区的洪涝灾害影响日益严重，为应对气候变化的影响，本文以位于我国东南沿海的厦门地区为例，应用多种海洋大气观测资料和数理统计及模拟方法，分析了历史上9914号和1614号两次台风对厦门海域极端海面高度(极值水位)的影响，预估了未来海平面上升情景下厦门海域极值水位的变化及其危险性。结果表明：(1) 9914号台风期间，天文大潮、风暴增水和强降水的同时出现造成了厦门沿海地区超警戒极值水位(732 cm)的出现；(2) 风(向岸强风)、雨(强降水)、浪(巨浪)、潮(高潮位)、流(急流)等多致灾因子的共同作用是厦门沿海地区发生严重灾情的重要原因；(3) 在温室气体中等和高排放(RCP4.5和RCP8.5)情景下，到2050年(2100年)，当前百年一遇的极值水位将分别变为30年(2年)一遇(RCP4.5)和25年(低于1年)一遇(RCP8.5)的频繁极端事件。这表明未来厦门沿海极值水位的危险性将显著上升，应采取充分的适应措施降低洪涝灾害风险。
气候变化背景下海平面上升、强台风和风暴潮对我国东南沿海地区的洪涝灾害影响日益严重，为应对气候变化的影响，本文以位于我国东南沿海的厦门地区为例，应用多种海洋大气观测资料和数理统计及模拟方法，分析了历史上9914号和1614号两次台风对厦门海域极端海面高度(极值水位)的影响，预估了未来海平面上升情景下厦门海域极值水位的变化及其危险性。结果表明：(1) 9914号台风期间，天文大潮、风暴增水和强降水的同时出现造成了厦门沿海地区超警戒极值水位(732 cm)的出现；(2) 风(向岸强风)、雨(强降水)、浪(巨浪)、潮(高潮位)、流(急流)等多致灾因子的共同作用是厦门沿海地区发生严重灾情的重要原因；(3) 在温室气体中等和高排放(RCP4.5和RCP8.5)情景下，到2050年(2100年)，当前百年一遇的极值水位将分别变为30年(2年)一遇(RCP4.5)和25年(低于1年)一遇(RCP8.5)的频繁极端事件。这表明未来厦门沿海极值水位的危险性将显著上升，应采取充分的适应措施降低洪涝灾害风险。
2021, 43(5): 27-37.
doi: 10.12284/hyxb2021095
摘要:
数值模拟作为海啸预报的主要研究方法在海啸预警中起着关键作用。本文采用Godunov格式的有限体积方法，使用MUSCL-Hancock格式，并利用HLLC Riemann近似求解器计算单元界面上的流体通量，建立了球坐标系下二阶精度的海啸数值模型。模型所基于的全和谐型浅水方程保证了数值的稳定性，而地形重构方法实现了干湿边界的精准模拟。本文模拟了2015年9月16日智利Mw8.3级地震海啸，通过与智利近岸14个测站和环太平洋20个DART浮标实测数据比较，验证了模型对实际越洋海啸模拟预报的能力。
数值模拟作为海啸预报的主要研究方法在海啸预警中起着关键作用。本文采用Godunov格式的有限体积方法，使用MUSCL-Hancock格式，并利用HLLC Riemann近似求解器计算单元界面上的流体通量，建立了球坐标系下二阶精度的海啸数值模型。模型所基于的全和谐型浅水方程保证了数值的稳定性，而地形重构方法实现了干湿边界的精准模拟。本文模拟了2015年9月16日智利Mw8.3级地震海啸，通过与智利近岸14个测站和环太平洋20个DART浮标实测数据比较，验证了模型对实际越洋海啸模拟预报的能力。
2021, 43(5): 38-49.
doi: 10.12284/hyxb2021065
摘要:
河控型河口盐度混合和层化是控制悬沙输移扩散的重要动力机制。以珠江磨刀门河口为研究对象，基于2017年洪季三船同步大、小潮水文泥沙观测数据，分析河控型河口水体盐度层化结构的时空变化对悬沙分布的影响机制。结果表明：受径潮动力耦合时空变化影响，河口盐度垂向分布表现出时空差异，即受径流主导的M1站(挂锭角)，河口盐度在涨落潮周期内垂向混合均匀，受径潮控制的M2站(口门)在整个潮周期内盐度层化结构明显，口门外侧的M3站，潮动力作用较强，盐度垂向分布随涨落潮变化而变化；悬沙空间分布与盐度分布关系密切，盐度混合均匀利于悬沙垂向均匀分布，而盐度层化则使悬沙倾向于滞留在底层水体中，且在盐度层结界面之下出现高悬沙浓度，悬沙浓度垂向分布曲线呈L字型或抛线型，纵向上表现为高浓度悬沙团抑制在盐水楔前端，盐度层化对悬沙的捕集效应明显。通过对比水体标准化分层系数与水流垂向扩散强度系数发现，两者呈现负相关关系，即标准化分层系数愈大，垂向扩散强度愈小，表明水体层化抑制悬沙垂向扩散强度，而且水体层化程度越高，悬沙垂向扩散抑制程度越大，进而促进了河口水体盐度层化对悬沙捕集作用。本研究有助于揭示河口细颗粒泥沙运动机制及河口拦门沙演变机制，并为磨刀门河口拦门沙治理提供科学依据。
河控型河口盐度混合和层化是控制悬沙输移扩散的重要动力机制。以珠江磨刀门河口为研究对象，基于2017年洪季三船同步大、小潮水文泥沙观测数据，分析河控型河口水体盐度层化结构的时空变化对悬沙分布的影响机制。结果表明：受径潮动力耦合时空变化影响，河口盐度垂向分布表现出时空差异，即受径流主导的M1站(挂锭角)，河口盐度在涨落潮周期内垂向混合均匀，受径潮控制的M2站(口门)在整个潮周期内盐度层化结构明显，口门外侧的M3站，潮动力作用较强，盐度垂向分布随涨落潮变化而变化；悬沙空间分布与盐度分布关系密切，盐度混合均匀利于悬沙垂向均匀分布，而盐度层化则使悬沙倾向于滞留在底层水体中，且在盐度层结界面之下出现高悬沙浓度，悬沙浓度垂向分布曲线呈L字型或抛线型，纵向上表现为高浓度悬沙团抑制在盐水楔前端，盐度层化对悬沙的捕集效应明显。通过对比水体标准化分层系数与水流垂向扩散强度系数发现，两者呈现负相关关系，即标准化分层系数愈大，垂向扩散强度愈小，表明水体层化抑制悬沙垂向扩散强度，而且水体层化程度越高，悬沙垂向扩散抑制程度越大，进而促进了河口水体盐度层化对悬沙捕集作用。本研究有助于揭示河口细颗粒泥沙运动机制及河口拦门沙演变机制，并为磨刀门河口拦门沙治理提供科学依据。
2021, 43(5): 50-62.
doi: 10.12284/hyxb2021069
摘要:
本文利用中国气象局热带气旋资料中心最佳路径数据集、美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心大气再分析数据集和国家海洋信息中心的海洋再分析数据集，研究了路经南海热带气旋迅速加强(Rapid Intensification, RI)的年代际变化。在1951–2017年期间，路经南海的热带气旋主要发生在6–12月，其中发生RI的热带气旋集中在7–12月，且RI呈现年代际变化，这种变化和太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation, PDO)显著相关。在正PDO年，RI频数较少且主要分布在菲律宾群岛东部和南海北部；而在负PDO年，RI频数较多且分布在菲律宾群岛东部的大范围区域。路经南海热带气旋RI的年代际变化与PDO对大尺度海洋大气变量的调制有关。回归分析显示热带气旋潜热对路经南海热带气旋RI频数的年代际变化影响最大，而相对湿度的影响相对较小，垂直风切变的影响很小。
本文利用中国气象局热带气旋资料中心最佳路径数据集、美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心大气再分析数据集和国家海洋信息中心的海洋再分析数据集，研究了路经南海热带气旋迅速加强(Rapid Intensification, RI)的年代际变化。在1951–2017年期间，路经南海的热带气旋主要发生在6–12月，其中发生RI的热带气旋集中在7–12月，且RI呈现年代际变化，这种变化和太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation, PDO)显著相关。在正PDO年，RI频数较少且主要分布在菲律宾群岛东部和南海北部；而在负PDO年，RI频数较多且分布在菲律宾群岛东部的大范围区域。路经南海热带气旋RI的年代际变化与PDO对大尺度海洋大气变量的调制有关。回归分析显示热带气旋潜热对路经南海热带气旋RI频数的年代际变化影响最大，而相对湿度的影响相对较小，垂直风切变的影响很小。
2021, 43(5): 63-78.
doi: 10.12284/hyxb2021071
摘要:
本文利用World Ocean Atlas 2013 (WOA13)和Simple Ocean Data Assimilation version 3.1.1 (SODA v3.3.1)温盐资料，分析印尼贯穿流(ITF)路径及所经印度尼西亚海及周边西太平洋、南海和东印度洋海域的层结强度(N2)和跃层特征的三维时空变化特征。结果表明，气候态下ITF 3条路径上跃层平均N2差异较小，其中中部路径平均值最大，为10−3.68 s−2，东部路径平均值最小，为10−3.71 s−2；各路径跃层深度和厚度存在明显差异，东部路径跃层深度和厚度最大，分别为124 m和192 m，中部次之，西部最小为99 m和143 m，并且印尼海的跃层深度和厚度平均值均小于其他海域。印尼海N2存在显著的季节变化和4～7 a的多年周期变化，其中年际变化可能主要受厄尔尼诺−南方涛动事件影响。季节上，在印尼海域内，ITF 3条路径夏季层结强度均小于冬季(北半球夏冬季)，夏、冬两季N2差值最大可达到两个量级。1993−2015年的长期变化趋势显示，印尼海及周边大部分海域的层结强度呈现增强趋势，其中印度洋中部和哈马黑拉海23 a内最大层结增强近0.1个量级。
本文利用World Ocean Atlas 2013 (WOA13)和Simple Ocean Data Assimilation version 3.1.1 (SODA v3.3.1)温盐资料，分析印尼贯穿流(ITF)路径及所经印度尼西亚海及周边西太平洋、南海和东印度洋海域的层结强度(N2)和跃层特征的三维时空变化特征。结果表明，气候态下ITF 3条路径上跃层平均N2差异较小，其中中部路径平均值最大，为10−3.68 s−2，东部路径平均值最小，为10−3.71 s−2；各路径跃层深度和厚度存在明显差异，东部路径跃层深度和厚度最大，分别为124 m和192 m，中部次之，西部最小为99 m和143 m，并且印尼海的跃层深度和厚度平均值均小于其他海域。印尼海N2存在显著的季节变化和4～7 a的多年周期变化，其中年际变化可能主要受厄尔尼诺−南方涛动事件影响。季节上，在印尼海域内，ITF 3条路径夏季层结强度均小于冬季(北半球夏冬季)，夏、冬两季N2差值最大可达到两个量级。1993−2015年的长期变化趋势显示，印尼海及周边大部分海域的层结强度呈现增强趋势，其中印度洋中部和哈马黑拉海23 a内最大层结增强近0.1个量级。
2021, 43(5): 79-87.
doi: 10.12284/hyxb2021093
摘要:
本文采用国际大洋发现计划(IODP)第368航次U1501站位井深264.0～331.1 m的样品，通过有孔虫壳体氧同位素地层和锶同位素定年，得出该段井深年龄为晚渐新世−早中新世20.3～32.0 Ma(地震反射不整合面T60的底部年龄在28～30.5 Ma左右)。T60构造运动之后，岩芯沉积物中有机碳含量、底栖有孔虫壳体稳定碳同位素δ13C、浮游与底栖有孔虫碳同位素差值Δδ13CP-B指示海水表层生产力的降低；碳酸钙含量、有机碳/氮比值反映了陆源物质输入的减少；结合浮游有孔虫相对丰度以及底栖有孔虫的属种组合变化，共同揭示了南海北部在晚渐新世−早中新世时期，区域构造沉降运动导致了U1501站位在T60之后古水深逐步加深、离岸距离变远，相关结论从微体古生物学角度为认识T60构造事件及其沉积环境变化提供了科学证据。
本文采用国际大洋发现计划(IODP)第368航次U1501站位井深264.0～331.1 m的样品，通过有孔虫壳体氧同位素地层和锶同位素定年，得出该段井深年龄为晚渐新世−早中新世20.3～32.0 Ma(地震反射不整合面T60的底部年龄在28～30.5 Ma左右)。T60构造运动之后，岩芯沉积物中有机碳含量、底栖有孔虫壳体稳定碳同位素δ13C、浮游与底栖有孔虫碳同位素差值Δδ13CP-B指示海水表层生产力的降低；碳酸钙含量、有机碳/氮比值反映了陆源物质输入的减少；结合浮游有孔虫相对丰度以及底栖有孔虫的属种组合变化，共同揭示了南海北部在晚渐新世−早中新世时期，区域构造沉降运动导致了U1501站位在T60之后古水深逐步加深、离岸距离变远，相关结论从微体古生物学角度为认识T60构造事件及其沉积环境变化提供了科学证据。
2021, 43(5): 88-99.
doi: 10.12284/hyxb2021059
摘要:
华南珠江三角洲河口地区受到珠江流域和近海海洋环境的共同影响，其沉积体系中承载的古地质记录对于揭示海陆交互作用下的地质地貌过程演化具有独特意义。本研究对珠江伶仃洋湾口的一条钻孔岩芯进行了环境磁学研究。研究发现，在晚更新世以来海水入侵的相对高海平面时期，岩芯沉积物中磁性矿物的组成或高矫顽力组分的来源更稳定，反映了沉积区环境的稳定性或沉积物源区的相对固定；在海水退出的风化剥蚀期，沉积序列中磁性矿物组合出现大幅度旋回变化，这表明同时期碎屑物质源区可能经历了显著的环境更替。多重磁学参数包括低频磁化率、非磁滞剩磁、饱和等温剩磁以及HIRM参数，在全岩芯中指示了比较一致的磁性变化特征；相较之下，S-ratio参数的变化更灵敏地响应了伶仃洋湾口地区海水入侵和退出背景下的沉积演化历史。
华南珠江三角洲河口地区受到珠江流域和近海海洋环境的共同影响，其沉积体系中承载的古地质记录对于揭示海陆交互作用下的地质地貌过程演化具有独特意义。本研究对珠江伶仃洋湾口的一条钻孔岩芯进行了环境磁学研究。研究发现，在晚更新世以来海水入侵的相对高海平面时期，岩芯沉积物中磁性矿物的组成或高矫顽力组分的来源更稳定，反映了沉积区环境的稳定性或沉积物源区的相对固定；在海水退出的风化剥蚀期，沉积序列中磁性矿物组合出现大幅度旋回变化，这表明同时期碎屑物质源区可能经历了显著的环境更替。多重磁学参数包括低频磁化率、非磁滞剩磁、饱和等温剩磁以及HIRM参数，在全岩芯中指示了比较一致的磁性变化特征；相较之下，S-ratio参数的变化更灵敏地响应了伶仃洋湾口地区海水入侵和退出背景下的沉积演化历史。
2021, 43(5): 100-109.
doi: 10.12284/hyxb2021061
摘要:
位于马来盆地与西纳土纳盆地交汇处的研究区上新统−更新统发育复杂的浅海、海陆过渡相水下分支河道体系，常规的地震资料无法进行精细识别刻画。通过对叠后地震资料进行希尔伯特−黄变换，提取了地震资料高频分量，提高了地震资料的分辨率，有效识别了薄层砂泥岩交互特征和细微沉积体。通过对高频分量进行瞬时属性提取，明确了目的层段水下分支河道的平面展布特征。与常规叠后地震属性相比，经过希尔伯特−黄变换后的叠后地震资料提取的瞬时属性显示了更多沉积体系的细节特征，为水下分支河道的内部结构、发育期次、切割关系等时空演化研究提供了更高分辨率的地震数据。
位于马来盆地与西纳土纳盆地交汇处的研究区上新统−更新统发育复杂的浅海、海陆过渡相水下分支河道体系，常规的地震资料无法进行精细识别刻画。通过对叠后地震资料进行希尔伯特−黄变换，提取了地震资料高频分量，提高了地震资料的分辨率，有效识别了薄层砂泥岩交互特征和细微沉积体。通过对高频分量进行瞬时属性提取，明确了目的层段水下分支河道的平面展布特征。与常规叠后地震属性相比，经过希尔伯特−黄变换后的叠后地震资料提取的瞬时属性显示了更多沉积体系的细节特征，为水下分支河道的内部结构、发育期次、切割关系等时空演化研究提供了更高分辨率的地震数据。
2021, 43(5): 110-119.
doi: 10.12284/hyxb2021087
摘要:
根据现场地形在港池中建立三维珊瑚礁−潟湖−裂口海岸定床整体物理模型，采用波高传感器、流速仪和表面流速测量系统分别测量了规则波作用下珊瑚礁海岸不同位置的波浪和流场特征。结果表明：礁坪上，波高在向岸方向逐渐减小，总减小幅度为86.7%，增水先增大后减小，沿礁坪下降幅度为65.9%，水流以向岸流为主，存在着先增大后减小的趋势；潟湖中，波高靠近裂口处较大，中部最大值约为两侧最小值的2.8倍，增水则靠近裂口处最小，相比两侧最大值下降了25.5%，水流主要为对称地指向裂口的沿岸流，流速从两侧到裂口先增大后减小；裂口中波高变化不大，增水在靠近潟湖处最大，为礁坪上增水的47.6%，水流主要为离岸流，流速同样是先增大后减小。量化分析了环流驱动力、辐射应力与波面压力梯度的空间变化规律，发现礁坪上向岸流变化是平均水位梯度和辐射应力相互作用的结果，在裂口中的离岸流驱动力主要为辐射应力，而潟湖中的沿岸流变化由平均水位梯度决定的。
根据现场地形在港池中建立三维珊瑚礁−潟湖−裂口海岸定床整体物理模型，采用波高传感器、流速仪和表面流速测量系统分别测量了规则波作用下珊瑚礁海岸不同位置的波浪和流场特征。结果表明：礁坪上，波高在向岸方向逐渐减小，总减小幅度为86.7%，增水先增大后减小，沿礁坪下降幅度为65.9%，水流以向岸流为主，存在着先增大后减小的趋势；潟湖中，波高靠近裂口处较大，中部最大值约为两侧最小值的2.8倍，增水则靠近裂口处最小，相比两侧最大值下降了25.5%，水流主要为对称地指向裂口的沿岸流，流速从两侧到裂口先增大后减小；裂口中波高变化不大，增水在靠近潟湖处最大，为礁坪上增水的47.6%，水流主要为离岸流，流速同样是先增大后减小。量化分析了环流驱动力、辐射应力与波面压力梯度的空间变化规律，发现礁坪上向岸流变化是平均水位梯度和辐射应力相互作用的结果，在裂口中的离岸流驱动力主要为辐射应力，而潟湖中的沿岸流变化由平均水位梯度决定的。
2021, 43(5): 120-126.
doi: 10.12284/hyxb2021085
摘要:
针对海洋温差能可利用温差小，利用效率低的问题，本文提出了一种采用非共沸混合工质的新型海洋温差能回热循环，并基于热力学定律对提出的热力循环进行热力学分析。选取蒸发压力、工质的质量分数作为变量，对提出的热力循环进行热力学分析研究。研究结果表明：以工质质量分数为变量时，循环热效率和系统净输出随蒸发压力的增加先增大后减小，系统热效率在工质质量分数为0.91时取得最大值5.28%，净输出功在浓度为0.96时取得最大值3.83 kW。以蒸发压力为变量时，循环热效率和系统净输出随工质质量分数的增大先增大后减小，系统热效率在蒸发压力为0.595 MPa时取得最大值5.26%，净输出功在压力为0.58 MPa时取得最大值3.57 kW。在相同运行控制参数下与Uehara循环、Yoon循环进行对比，提出的循环系统热效率最佳。提出的热力循环系统分析结果可对提高海洋温差能利用效率提供理论依据和参考。
针对海洋温差能可利用温差小，利用效率低的问题，本文提出了一种采用非共沸混合工质的新型海洋温差能回热循环，并基于热力学定律对提出的热力循环进行热力学分析。选取蒸发压力、工质的质量分数作为变量，对提出的热力循环进行热力学分析研究。研究结果表明：以工质质量分数为变量时，循环热效率和系统净输出随蒸发压力的增加先增大后减小，系统热效率在工质质量分数为0.91时取得最大值5.28%，净输出功在浓度为0.96时取得最大值3.83 kW。以蒸发压力为变量时，循环热效率和系统净输出随工质质量分数的增大先增大后减小，系统热效率在蒸发压力为0.595 MPa时取得最大值5.26%，净输出功在压力为0.58 MPa时取得最大值3.57 kW。在相同运行控制参数下与Uehara循环、Yoon循环进行对比，提出的循环系统热效率最佳。提出的热力循环系统分析结果可对提高海洋温差能利用效率提供理论依据和参考。
2021, 43(5): 127-134.
doi: 10.12284/hyxb2021083
摘要:
黏性泥沙在黄河水下三角洲广泛分布，其在外部载荷作用下易引发泥沙淤积、冲刷、海床流化等问题，对港口、航道、海底管线等工程设施构成巨大威胁。利用黄河水下三角洲埕岛海域所取海底表层沉积物，制备不同固结时间和不同含水率的高浓度黏性泥沙样品。采用R/S流变仪，对所制备高浓度黏性泥沙样品进行全剪切速率下的流变试验，分析黄河水下三角洲高浓度黏性泥沙流变特性及含水率和固结时间对流变特性的影响。结果表明，高浓度黏性泥沙在剪切荷载作用下流化失稳，发生相态转化；屈服应力在固结120 min后增加了35%；含水率50%以上高浓度黏性泥沙在高剪切速率下表现出剪切增稠行为，且随含水率增加剪切增稠行为越明显；Power模型适用于含水率大于50%的高浓度黏性泥沙在高剪切速率下的流变行为。本研究可为海底黏性泥沙运动过程数值模拟与海底重力流等灾害预测提供参考。
黏性泥沙在黄河水下三角洲广泛分布，其在外部载荷作用下易引发泥沙淤积、冲刷、海床流化等问题，对港口、航道、海底管线等工程设施构成巨大威胁。利用黄河水下三角洲埕岛海域所取海底表层沉积物，制备不同固结时间和不同含水率的高浓度黏性泥沙样品。采用R/S流变仪，对所制备高浓度黏性泥沙样品进行全剪切速率下的流变试验，分析黄河水下三角洲高浓度黏性泥沙流变特性及含水率和固结时间对流变特性的影响。结果表明，高浓度黏性泥沙在剪切荷载作用下流化失稳，发生相态转化；屈服应力在固结120 min后增加了35%；含水率50%以上高浓度黏性泥沙在高剪切速率下表现出剪切增稠行为，且随含水率增加剪切增稠行为越明显；Power模型适用于含水率大于50%的高浓度黏性泥沙在高剪切速率下的流变行为。本研究可为海底黏性泥沙运动过程数值模拟与海底重力流等灾害预测提供参考。
2021, 43(5): 135-144.
doi: 10.12284/hyxb2021067
摘要:
临界点是海洋流场拓扑结构中的重要构成要素，基于临界点的特征提取对于揭示海洋流场拓扑特征、开展海洋流场拓扑分析具有重要意义。本文基于临界点理论和Sperner引理，综合改进后的双线性插值算法和Sperner完全标号法，对海洋流场数据进行了临界点特征提取。首先，在双线性插值算法中添加滑动窗口处理，筛选临界点的候选网格单元，并采用聚合思想通过降低网格分辨率解决了网格插值中的二义性问题，同时考虑了0值网格存在的9种情形，通过迭代聚合思想滑动筛选候选网格单元，解决了插值网格均为0的情况。其次，提出了基于Sperner完全标号的最小值法临界点提取规则，将速度向量模最小的网格中心作为临界点，解决了实际流场物理场景中非0值的临界点提取。对两次提取结果进行合并、去重等处理，可以得到较为全面的临界点提取与分类结果。最后，通过对多个海域、不同深度流场数据的实验结果分析，证明了综合后的临界点提取方法的有效性及可行性。
临界点是海洋流场拓扑结构中的重要构成要素，基于临界点的特征提取对于揭示海洋流场拓扑特征、开展海洋流场拓扑分析具有重要意义。本文基于临界点理论和Sperner引理，综合改进后的双线性插值算法和Sperner完全标号法，对海洋流场数据进行了临界点特征提取。首先，在双线性插值算法中添加滑动窗口处理，筛选临界点的候选网格单元，并采用聚合思想通过降低网格分辨率解决了网格插值中的二义性问题，同时考虑了0值网格存在的9种情形，通过迭代聚合思想滑动筛选候选网格单元，解决了插值网格均为0的情况。其次，提出了基于Sperner完全标号的最小值法临界点提取规则，将速度向量模最小的网格中心作为临界点，解决了实际流场物理场景中非0值的临界点提取。对两次提取结果进行合并、去重等处理，可以得到较为全面的临界点提取与分类结果。最后，通过对多个海域、不同深度流场数据的实验结果分析，证明了综合后的临界点提取方法的有效性及可行性。
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