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[硕士论文] 徐斌
地质工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本文对闽江口表层沉积样品中硅藻进行了分析,将表层硅藻数据与环境数据进行了合理排序,分析了闽江口表层硅藻分布特征及其与环境因子的关系,利用研究区内表层硅藻数据建立硅藻一盐度转换函数,并用该转换函数恢复了研究区钻孔沉积样品古盐度。同时,结合研究区内地层划分以及钻孔硅藻组合特征等,分析了闽江口晚更新世以来海平面变化及海侵历史。主要研究成果如下:
  1.通过排序分析得出表层硅藻划分为4个硅藻组合带,其中包括2个亚带。Ⅰ带受近岸海水影响明显;Ⅱ带受水深控制,并受较强的潮汐作用影响;Ⅲ1带受潮汐和闽江径流共同影响;Ⅲ2带受潮汐和闽江径流共同作用,但水动力作用更强。
  2.通过删除MJ1站位以及MJ3站位中淡水种,在WA-PLS模型下建立函数,得出WA-PLS模型中Component5模型具有最大的相关系数(R2=0.98851)和最小的均方根误差(RMSE=0.63794),最大偏差仅为2.0631,确定Component5模型为最优转换函数。
  3.根据硅藻一盐度转换函数重建了闽江口3个钻孔盐度值。结果表明:DZK001钻孔重建盐度值范围为2.80~8.39,介于淡咸水至微咸水之间;DZK003钻孔重建盐度值范围为0~9.65,介于淡水至微咸水之间;DZK014钻孔重建盐度值范围为0~6.55,介于淡水至微咸水之间。
  4.闽江口揭露地层为上更新统及全新统。上更新统沉积物由灰色卵石层、淤泥和淤泥质土组成,其沉积厚度变化较大,变化范围为20m~30m,此层主要表现为海相沉积,淤泥厚度沿河口区逐渐增大;下全新统沉积物由深灰色淤泥及淤泥质土组成,此层沉积厚度变化范围为5m~20m,河口上游由海相沉积逐渐转为陆相沉积,河口区主要以海相或海陆交互相沉积;中全新世时期主要沉积淤泥及砂,整体沉积厚度变化较小,变化范围大致为3m~7m,河口上游表现为陆相沉积,河口区为海相沉积;晚全新世时期沉积灰色淤泥和灰黄色细砂及杂填土,沉积厚度变化不均,主要表现由人类工程活动引起沉积厚度变化。
  5.该研究区晚更新世以来主要发生了3次海侵作用:第一次海侵发生于晚更新世玉木亚间冰期,此次海侵为“福州海侵”;直到早全新世初期,发生了第二次海侵;第三次海侵发生于中全新世时期,此次海侵为“长乐海侵”。
[硕士论文] 赵晋军
矿物学、岩石学、矿床学 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:南海西沙群岛形成于中晚全新世,然而由于缺乏精确的定年手段,对西沙群岛七连屿岛屿生态演化历史过程知之甚少。本学位论文选取西沙七连屿为研究区域,以采自七连屿赵述岛、北岛、中岛、南岛的海鸟粪土沉积剖面(编号分别为ZS2、BD1、ZD1、ND1;柱长分别为94cm、137cm、103cm、121cm)为研究对象。从几个剖面的粪土层中挑选了保存完好的海鸟生物残体(鸟骨、鱼骨、蛋壳、鱼鳞等)样品,通过分析剖面不同深度海鸟骨骼样品的14C年龄数据,构建了沉积剖面14C年龄-深度年代模型,在此基础上探讨了岛屿的发育过程。与此同时,结合反射光谱学和元素地球化学分析,重建了过去1000多年来七连屿岛屿生态环境演化过程。
  一方面,以海鸟骨骼AMS14C年龄数据为基础,详细介绍并对比传统数学拟合方法以及基于贝叶斯统计学方法构建的Bacon、OxCal、Bpeat、Bchron等14C年代学模型的优缺点,并选择Clam程序构建年龄-深度模型,从而分析西沙群岛七连屿四座岛屿生长速率以及海鸟数量演变过程。结果表明:过去近1000多年来,西沙七连屿岛屿沉积速率大体呈现出先快后慢的趋势,且平均生长速率为1.15±0.47mm·a-1,明显低于当前西沙海域海平面上升速率,全球变化将在一定程度上威胁到七连屿岛屿的安全;另一方面,以赵述岛(ZS2)鸟粪层剖面元素地球化学数据为基础,采用PCA主成分分析以及R型聚类分析方法,得出Ag、As、Cd、Co、Cu、P、Se、Zn这8种元素可作为西沙七连屿海鸟粪土标型元素组合。且元素分析所得出的PC1因子得分与反射光谱测得的鸟粪比例两者具有较好的相关性,表明反射光谱分析方法在重建七连屿岛屿海鸟数量变化具有可行性。最后得出西沙七连屿海鸟数量演变大致经历了缓慢增长期、稳定繁盛期、快速衰退期这三个阶段,并以鸟粪层沉积剖面底部最先发现鸟骨所在深度的年龄作为海鸟开始登岛的时间节点,得出西沙赵述岛、北岛、中岛、南岛开始有海鸟活动的时间应分别不晚于AD1172-1290年、AD984-1140年、AD413-684年、AD550-664年;此外,以鸟粪层所对应时段为海鸟繁盛期,得出赵述岛在AD1336-1811期间,鸟类数量维持在较高水平,同理可知北岛于AD1459-1888、中岛于AD777-1560、南岛于AD1503-1804期间,海鸟数量也分别达到峰值。总体而言,在小冰期时海鸟数量较多,表明西沙海鸟适宜相对凉爽的气候条件。
[博士论文] 陈俊龙
物理学;无线电物理 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:时变复杂海面的电磁散射特征与回波信号的多普勒谱在海洋背景下的运动目标探测、浮油特征、海洋环境遥感等领域具有重要的应用价值,近年来备受关注。由于海浪的非高斯性对海浪波形与运动特征有不可忽视的影响,因此非高斯海面的电磁散射与回波多普勒谱的研究必不可少。另一方面,海面的电大属性又给它的电磁散射分析带来了很大的困难,电大海面的快速电磁散射算法是目前关注的热点问题。与此同时,卷浪对散射波也有显著的影响,并且卷浪与海尖峰现象有着密切的联系。本文对动态非高斯海面和卷浪的电磁散射特性做了系统的研究,分析了非线性作用和倾斜作用对散射系数和多普勒谱的影响,并且提出了一个针对稳态非线性海面的高频电磁算法,最后研究了三维卷浪的电磁散射特征。目前研究的主要进展如下:
  (1)分别基于尖浪模型和Creamer(2)模型,模拟了两种近似非线性海面,运用二阶小斜率近似方法分别计算了它们的单双站散射系数和多普勒谱,并将仿真结果进行了对比分析。研究结果指出,海浪非线性作用对散射系数的影响非常微小,两种非线性海面在散射系数上的差异可以忽略,但是非线性作用对多普勒谱的影响非常显著,并且在大入射角下尖浪模型对应的多普勒展宽比Creamer(2)模型更大。
  (2)海浪的波峰会沿风向倾斜,很多学者分析了海浪的倾斜效应对后向散射系数的影响。然而,据所知,倾斜效应对海面回波多普勒谱的影响至今为止仍没有被讨论。为了模拟倾斜海面,本文采用了一阶修正拉格朗日模型。通过结合一阶拉格朗日修正模型和小斜率近似方法,本文研究了倾斜效应对海面电磁散射特性的影响。分析指出,倾斜效应对不同波段电磁波的散射系数有着不同的影响效果。虽然对L波段散射系数的影响几乎可以忽略,但倾斜效应会对使多普勒谱产生沿风向的不对称性,本文从海面粒子运动轨迹角度给出了这种现象的合理解释。
  (3)传统双尺度模型无法计算散射场的相位信息,所以它无法用于海上目标复合散射和回波多普勒谱的研究。本文结合双尺度理论和小斜率近似方法,提出了一个基于场的半确定性面元散射模型(Field-Based Semi-Deterministic Model,FBSDM),推导了小尺度毛细波在局部面元配置角下的解析形式的散射振幅。与传统的双尺度模型不同,这个模型是基于散射场的而不是基于散射系数的模型,这显著地拓展了该模型的应用潜力。为了将海浪非线性对回波特征的影响也考虑在内,利用尖浪模型来仿真非线性海面。通过对比分析多组FBSDM模型的散射系数和多普勒谱的结果,证实了该模型在非镜像区域的有效性。
  (4)卷浪与海尖峰现象有密切的关联。目前这项研究的难点之一在于如何建立三维卷浪模型。本文所采用的三维卷浪是通过在方位向延拓一维LONGTANK卷浪模型,然后再叠加一个小尺度的粗糙海面得到的。尽管这种方法缺乏流体力学的理论基础支持,但在视觉上模型更加接近真实卷浪,适合用于预研项目。电磁散射场的计算采用迭代物理光学(Iterative Physical Optics,IPO)方法并结合前后向迭代技术来加快数值收敛速度。而IPO方法中的面元遮挡关系则使用OpenGL技术来快速求解。本文分析了卷浪的后向和双站散射截面,并与稳态海面进行了比较。结果显示,卷浪与高极化比现象之间有显著的关联性。
[博士论文] 胡东平
地球化学 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:地质历史时期典型生物灭绝事件期间环境气候条件以及海洋碳硫循环的重建,对人类正确认识现代环境和生物危机以及促进人与自然和谐发展具有重要意义。本课题以晚奥陶世海相沉积岩为载体,探究当时生物大灭绝期间海洋和大气的化学条件及其变化机制以及对生物灭绝的影响。本文主要集中于以下三个方面:
  1.晚奥陶世海洋碳循环扰动机制的探究
  在具有详细生物地层控制的基础上,对采自美国内华达州Copenhagen Canyon剖面碳酸盐的无机碳同位素、87Sr/86Sr比值以及微量元素进行分析,并结合模型计算重建了当时海洋碳循环及其扰动的主要控制因素。结果表明,该剖面未受显著的后期成岩蚀变,记录了海水的原始同位素信息:晚奥陶期间存在两次显著的碳同位素正偏移(峰值分别为~+7‰和~+5‰),且与冈瓦纳冰川的开始和消融具有很好的一致性。对应地,87Sr/86Sr比值存在两次快速降低且与碳同位素和冰川协同变化。结合数据以及海洋箱式模型的综合分析,本文认为碳酸盐风化输入的增加是导致全球晚奥陶世碳同位素正偏的主导因素,不一定需要有机碳埋藏增加:冰川开始,海平面下降,碳酸盐台地风化加强,导致河流输入的碳同位素组成变重,从而导致海相碳酸盐的碳同位素组成正偏;冰川融化,海平面上升,碳酸盐台地被海水淹没,风化输入减少,海相碳酸盐的碳同位素组成恢复到初始值。
  2.贵州红花园剖面的多硫同位素(△33S,δ34S,和△36S)记录及其环境指示意义对采自贵州桐梓红花园剖面的沉积岩样品进行高精确度的多硫同位素组成以及碳、硫含量分析。首次在24.5亿年以来的地质记录中发现了硫同位素的非质量相关分馏(△33S最大可达~0.9‰)。通过对数据和硫同位素分馏原理的综合分析,认为与大规模火山喷发相伴随的平流层光化学反应是产生红花园硫同位素非质量相关分馏的原因。这一发现识别出晚奥陶期间华南曾存在多次平流层火山喷发,并将大规模火山活动和晚奥陶世生物灭绝联系起来;表明硫同位素的非质量相关分馏也能发生并保存在显生宙的地质记录中,为晚奥陶世生物灭绝的机制提供了新的视角,也为重建地史时期火山活动的生态和环境效应提供了新的有效研究手段。这一结论也得到其他地质记录的支持:在华南及全球中晚奥陶世地层中广泛发现大量蚀变火山灰夹层,表明当时全球火山活动频繁,与火山活动相伴随的环境恶化以及臭氧层空洞可能是造成晚奥陶世生物灭绝的原因之一。
  3.秀山和Vinini Creek剖面的汞(Hg)记录及其环境指示意义
  对采自重庆秀山和美国内华达州Vinini Creek剖面的沉积岩样品进行Hg浓度、Hg/TOC比值以及Hg同位素组成的分析测试。发现两个剖面在晚奥陶期间均呈现Hg富集特征(Vinini Creek剖面的Hg浓度高达736.6ppb),远高于正常海洋沉积物的Hg含量,表明当时外界Hg输入显著增加。结合Hg同位素数据,本文认为秀山和Vinini Creek异常的Hg富集特征是火山活动导致Hg释放增加的结果。晚奥陶世生物灭绝之前及附近层位的Hg富集信号指示火山活动可能是造成这次生物灭绝的原因之一,与本文多硫同位素研究的结论一致。
  另外,本文Hg浓度及Hg/TOC数据显示局部的沉积环境条件可能对沉积物Hg异常的记录产生显著影响。火山活动或其他过程导致的Hg输入增加在沉积物中的保存与有机质的埋藏量密切相关:当有机质的埋藏量大大超过Hg沉降的需求时,即使火山活动导致Hg输入增加,Hg/TOC比值仍然因为TOC含量高而偏低,不能真实反映Hg输入的异常;而如果有机质埋藏太少,Hg输入的异常也不能保存在沉积物中。因此,运用沉积物Hg/TOC比值作为古火山活动的指标时,应综合评估Hg浓度、Hg/TOC比值、TOC含量以及样品的沉积环境和古地理条件,以获得准确的古火山活动及环境效应信息。
[硕士论文] 马晋愚
光学工程 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:水下成像技术的研究,在海洋预警、资源开发、海底地貌测绘、海洋环境监控、海面搜救、水下摄影等领域,有着重要的应用价值。光在水下的传播,会受到强烈的散射和吸收作用,尤其是水中介质粒子产生的后向散射光,会覆盖目标信号,导致图像对比度大大降低,严重阻碍了水下光电探测技术的发展。
  传统水下偏振成像技术,利用后向散射光与目标信号光解偏作用的不同,将后向散射光从图像中分离,有效地解决了后向散射光带来的图像对比度降低等问题,但是算法放大了处理结果中的噪声,降低了图像质量。此外,依靠人眼观察亮度变化而选取的正交偏振方位角图像,采集难度大,系统可操作性差,精确度低。且高浓度溶液中,目标无法被光源充分照射而无法有效复原。针对传统水下偏振成像复原结果中,噪声大、细节信息不充分、系统可操作性差和高浓度溶液中无法成像的缺陷,本文在复原结果的像质提高,系统可操作性的提升和系统应用范围的扩展三个方面进行了改进,实现偏振探测系统在高浓度溶液中,对成像目标的偏振探测,在抑制后向散射光的同时获取高对比度和清晰度的图像复原结果。本文的研究内容主要如下:
  (1)深入探讨了传统水下偏振成像算法的理论模型,通过实验,证明了偏振成像算法对水下图像的复原能力。结果表明,传统水下偏振成像技术能较好的抑制后向散射光,提高图像对比度,但也会带来大量的噪声。为了进一步提高像质,本文分析了传统水下偏振成像算法噪声产生的原因,并选取双域滤波算子,在保留图像高对比度结构边缘与低对比度细节信息的同时,对复原图像进行有效去噪。同时,利用拉普拉斯算子提取原图中受后向散射光影响较小的高频信息,对去噪图像进行细节增强,改进了传统水下偏振成像算法噪声大、细节信息缺失的缺点。
  (2)传统水下偏振成像系统对正交偏振方位角图像的获取条件苛刻,无法精确获取,影响了系统复原效果与可操作性。本文使用Stokes矢量偏振方位角图像代替正交偏振方位角图像,Stokes矢量偏振方位角图像获取方式更为精确、简单、快捷,因此基于Stokes矢量的水下偏振成像技术能弥补传统水下偏振成像技术可操作性差的缺陷,加上对传统方法噪声抑制和细节信息增强的优化,保证了偏振系统能实现对复原图像对比度和清晰度的提升。
  (3)传统水下偏振成像系统使用宽光场偏振光源照明,光能量严重损失,高浓度溶液中会由于光信号的严重衰减,造成无法成像的缺陷。根据蓝绿激光在水下探测中方向性好、水下穿透能力强和单色性好的特点,本文使用线偏振绿激光对目标进行照明,并获取场景的Stokes矢量偏振方位角图像,通过对原始图像进行偏振算法处理,抑制后向散射光提高对比度,再对复原结果进行噪声抑制和细节增强,提高图像清晰度,得到最终的处理结果。实验证明了该优化后的系统在高浓度溶液中依然具有较强的图像复原和像质提高能力。
  综上所述,本文对传统水下偏振成像技术,从三方面进行优化改进,并综合优化方案设计了适用于浓溶液中的实验系统:使用绿激光对目标进行充分照明,获取场景的Stokes矢量偏振方位角图像进行偏振算法复原,对复原结果进行噪声抑制和细节增强,从而提升系统在浓溶液中的探测性能,解决水下成像探测中存在的光信号散射与吸收严重的问题。实验表明,在高浓度溶液中,优化后的实验系统依然能够较好的抑制后向散射光,提高图像的对比度与清晰度。
[博士论文] 林杉
机械电子工程 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:在自然界中,广泛地存在着海洋深层水持续垂直向上的运动,即上升流现象。上升流的存在为海洋食物链增加了产能,产生了世界海洋的新工厂。
  受到自然界上升流现象的启示,人们想到通过放置人工系统的手段,引起海水自海底到海面流动的方法,即为海洋人工上升流技术。
  为了驱动人工上升流,国内外研发了多种相关装置,其中利用波浪能和海流能的装置较为方便和节能。但是,大部分波浪能和海流能引起人工上升流装置都存在着两个问题:一是带来的上升流效率较小,难以在大尺度上对海洋环境产生影响,也难以收回制造和布放装置的成本;二是装置在进行实地海试时往往在短时间内被严重破坏,造成实验不理想甚至实验失败。
  如何设计可靠的人工上升流引致的方案,尽可能利用海洋自然能量、不增加额外成本,并优化装置参数使之适用于海洋,是人工上升流领域的重要问题之一。
  本论文提出了一种利用海洋自身动能源源不断产生人工上升流的方法,不需要额外能源,且装置简单、成本低廉,容易大规模布放。
  本论文立足于对波浪和海流运动驱动的人工上升流理论的研究。区别于现有的各种人工上升流技术方法,以及各种波浪和海流的装置的是,本论文通过水波动力学的分析方法,将利用微振幅波的非线性特性引致水头差作为驱动力的思想应用于人工上升流工程领域,并对该人工上升流水头差进行定量的研究,为增加引致人工上升流的动力水头提供了一个新的思路。
  本论文基于微振幅波基本方程和伯努利方程进行建模,通过计算表明,在有波浪和海流的深水中,存在着能够引致上升流的动力水头差,且借助浮子式引致上升流装置,该水头差如果能够克服来自海况条件的外部阻力和来自浮子-管体系统的内部阻力,则可以作为动力引致人工上升流的产生。
  论文各章内容分述如下:
  第一章在调研查阅了国内外相关文献的基础上,论述了人工上升流技术研究的背景、目的和意义;介绍了国内外各种人工上升流技术的研究进展及取得的成果;介绍了相关的波浪和海流装置;总结了当前人工上升流技术研究方面的一些热点技术和存在的问题,以及本论文的主要研究内容。
  第二章对波浪/海流引致人工上升流理论进行了理论研究。波浪/海流引致人工上升流理论是一种基于波浪力学基础理论,以波浪和海流的运动作为动力驱动人工上升流的方法。本章改进和拓展了关于微振幅波的平均水位(mean water level)理论计算,使之应用于人工上升流。
  第三章主要讨论波浪/海流引致人工上升流技术水槽实验的过程与结果。实验分为固定装置实验和浮子装置实验两部分,以后者为主,并分成单独造流实验、单独造波实验和波流耦合实验三部分分别进行,验证了第二章理论模型在水槽中的可行性。
  第四章主要从管体的优化和浮子的优化两个角度讨论了如何选结构参数使波浪/海流引致人工上升流的效果发挥得更好,运用到的分析方法主要包括利用MATLAB实现的受力分析、利用Flow3D和Fluent进行的CFD仿真,以及参考部分水槽实验和现场实验为参考。
  第五章主要讨论浮子系统在海洋中工作时影响波浪、海流引致人工上升流效率的外部因素和内部因素,并据此预测了一些典型实际海况中的提升效率。
  第六章对本论文的研究工作及成果进行了归纳总结,并指出本论文今后进一步的工作内容与研究方向。
  本论文的主要创新点包括:
  1.系统性地研究了波浪运动产生人工上升流水头差的水动力学机制,并开展了波浪产生人工上升流装置的设计研究。
  2.通过理论证明,波浪运动引起的动力水头差在深水中存在,且通过计算和实验量化地表明,其能够被利用以作为引致人工上升流的动力。通过推算波浪和海流的耦合机制,将波浪引致人工上升流扩展到波浪和海流共同作用引致人工上升流,推算出波浪和海流的耦合机制,并用系列水槽实验验证了这种非简单线性叠加的耦合效果。
  3.对浮子系统应用于波浪/海流引致人工上升流技术进行了初步优化,对波浪/海流引致人工上升流的内外影响因素进行了分析,并结合海洋条件和系统结构,对特定海域下的引致上升流效率做出了初步预测。
[博士论文] 李彪
轮机工程 大连海事大学 2017(学位年度)
摘要:海洋波浪能被认为是最具潜力的可再生能源之一,在众多的波浪能利用技术中,多节漂浮式波浪能转换装置以其单机功率大、波能转换效率高、抗浪能力强、海况适应性好等众多优势,展现了极好的发展前景。深入研究该类型装置,对缓解我国能源紧缺、环境污染等问题具有重要的现实意义,目前,国内对该类型装置的研发还较为滞后。其中,水动力性能分析是波浪能转换装置研发的最基础工作。本研究以工程应用为背景,针对我国海况条件,采用理论分析、时域频域的机理研究、海上试验验证和数值模拟相结合的方法,对该装置的水动力性能进行了系统研究,重点分析了浮体运动和波能转换的机理问题。
  考虑装置铰接浮体间PTO(Power Take-off,能量提取系统)约束和作用力,基于多刚体动力学理论,建立了装置波浪运动的数学模型;引入浮体间运动约束方程以表示PTO系统的运动约束,从而将波浪中运动的多节浮体构成相互连接的系统并使得模型可解。应用波浪绕射理论推导了双节铰接浮体结构物在波浪中所受的波浪激励力和波浪激励力矩的解析表达式,并通过数值模拟进行了验证。
  基于多尺度理论,推导求解了多节铰接浮体在静水中和波浪中的垂荡-纵摇运动的时域近似表达式,推导过程和求解结果揭示了浮体波浪运动的响应特性和位移、速度等的运动合成机理。通过对装置PTO系统的影响分析,发现在较大范围内,装置的波浪能俘获宽度比随着PTO阻尼系数或回复弹簧弹性系数的增大而持续增大,因此,在理论上对该类装置的PTO系统进行优化是不可行的。PTO阻尼的非线性对浮体纵摇运动具有影响,波浪能俘获宽度比均随着PTO阻尼速度指数的增加而减小。
  根据浮体随波运动的周期性特征,建立了表征双节铰接浮体式装置幅频响应的四元一次复数方程组,解析分析表明,各节浮体纵摇幅值相等,在运动上相差一个相位差。通过分析浮体几何尺寸对装置的共振运动、相位差以及波能俘获的影响,提出了基于浮体共振与浮体运动相位差的浮体优化方法,求解出浮体相对于波长λ的无量纲最优尺寸分别为:最优长度LN=0.5,波浪周期T>3.0s时,最优半径RN=0.065,最优吃水DN=0.08。
  综合考虑系泊系统、风、流等约束或环境载荷的影响,建立了多节铰接浮体波浪运动的CFD数值模型。分别对波浪要素、系泊系统、风、流载荷以及阵列布置对三节浮体式装置水动力性能的影响进行了数值模拟,结果表明:在线性波条件下,装置的两组PTO阻尼各自的转换功率没有明确的规律;在小波高的情况下,装置的波浪能俘获宽度比基本不变,波高较大时,俘获宽度比随着波高的增大而减小;对于本文所研究的漂浮式波浪能转换装置,水深基本不影响装置的水动力性能;装置在不规则波条件下的波浪能转换功率大约相当于线性波条件下的38%-65%,且两组PTO阻尼的转换功率较为一致;在斯托克斯二阶波条件下,装置的波浪能转换功率比在线性波条件下更大,大约为线性波条件下的110%-145%,波浪能俘获宽度比大约为线性波条件下的55%-65%。无论是在无流还是有流情况下,锚索连接于浮体2的中间位置,也即整个装置的中间时,装置可以获得最佳的俘获宽度比;连接于装置两端的锚索,当锚素质量较小时,可提升装置的波浪能转换的功率;通过对风速的影响分析,发现在黄渤海水域最常见的周期为2.5s-4.0s的波浪中,较小的风速通常会小幅降低装置的俘获宽度比,较大风速则有利于俘获宽度比的提高;装置在流中的运动和能量转换十分复杂,流主要通过两个方面对波浪能转换装置施加影响,一是波流相互作用造成装置的运动周期、幅值发生变化,该因素可通过波浪遭遇周期理论和波能流、波浪作用守恒原理进行分析。二是流的载荷作用于装置,使得装置所受的锚索张力发生变化;在对装置阵列布置的研究中,从波浪能俘获能力的角度分析,得出在波浪周期为2s、3s、4s和5s时,装置之间不受影响的最小距离约为并排布置间隔1.0λ,直线布置间隔2.25λ。
[硕士论文] 张明镛
船舶与海洋工程 集美大学 2017(学位年度)
摘要:海洋能蕴藏丰富,对其进行合理的开发利用可以缓解当前的能源危机,对建设节能环保、可持续发展型的社会意义重大。波浪能是一种存在形式不稳定的海洋能源,不但分布广且可开发性强。目前,波浪能被广泛应用于发电领域,利用其进行海水淡化的研究也越来越受到关注。我国海域面积广阔,但是淡水资源匮乏,利用波浪能进行海水淡化,不仅可以一定程度满足一些岛屿居民的用水需求,而且改变了传统用电或用油驱动的海水淡化方式,既节省了能源,又减少了对环境的污染。
  本文设计了一套阵列筏式波浪能海水淡化系统,主要包括了波浪能的采集子系统、液压能量的传递子系统以及反渗透海水淡化子系统。通过理论计算和模拟仿真分析两种形式结合对系统进行建模以确定各个子系统模型理论上的可行性。
  首先介绍了波浪能海水淡化的研究背景、意义及其在国内外的发展现状。对目前应用较多的热分离与膜分离海水淡化技术作分析比较,选用适合本系统的反渗透膜式海水淡化方法并分析了其原理及技术特点。
  其次,为将波浪能加以利用设计了阵列筏式波浪能采集装置,确定了波浪能海水淡化系统方案以及方案中各子系统的组成。用三维软件Solidworks建立了波浪能采集装置的三维模型,分析各部分的运行机理。用AQWA水动力软件建立波浪能采集装置的水动力模型并进行仿真,根据仿真结果和数据从整体结构上优化浮子的布放方式和平台的楔形角,提高波浪能的采集效率。
  最后,为液压能传递子系统中所涉及到的元件进行理论计算以及设备选型,根据元件型号,利用AMESim仿真软件对液压系统建模、模拟系统运行过程,分析其内部参数变化规律,再根据仿真结果调整、优化液压系统结构,提高波浪能的转换效率和淡水产水量。
[硕士论文] 刘森明
船舶与海洋工程 集美大学 2017(学位年度)
摘要:单点系泊系统在海岛建设、海洋开发、海洋农业生产等领域都发挥着重要的作用。为确保单点系泊系统在不同海洋环境载荷下具有高度的可靠性和良好的环境适应性,以及平台上设备的正常运行及工作人员的安全,准确模拟单点系泊系统在不同环境载荷作用下平台的运动特性显得十分重要。
  本文参考DNV海上浮式平台设计的相关规范,对系泊状态下波浪发电平台-缆索-浮筒-锚链组成的耦合系统作为一个整体在风、浪、流等海洋环境载荷下平台的稳定性进行研究,论文主要研究的内容包括以下四个方面:
  (1)基于势流理论、控制方程和边界条件建立了“波浪发电平台-缆索-浮筒-锚链-锚”相互耦合作用下的数学模型。将两个相互作用的浮体运动进行分解,再由速度势积分求出每个浮体的绕射势和辐射势,得到漂浮式波浪发电平台系泊系统总体运动方程。
  (2)应用几何非线性有限元方法对锚链系统进行动力分析。通过算例验证了该方法能正确得出系泊锚链的运动状态,同时对不同主控参数下系泊锚链的受力及位置进行分析,最后对系泊锚链的非线性动力响应进行规律总结。
  (3)运用水动力软件AQWA对规则波作用下单点系泊的漂浮式波浪发电平台与系泊浮筒相连接的系泊锚链进行耦合分析。分析了规则波况下波浪发电平台随波浪频率变化的附加质量力、辐射阻尼力和六自由度响应RAO值,以及环境载荷入射角与系泊锚链倾角的变化对发电平台运动特性的影响。将仿真结果与已有的实验数据进行验证,说明了仿真结果能在较大程度上反映实验结果,具有可行性。
  (4)分析了随机海浪、风、流等海洋环境下单点系泊的漂浮式波浪发电平台及其系泊缆索在极限海况下运动情况,分析谱峰因子对发电平台的影响,风、浪、流共线和不共线的情况下系泊锚链和平台的运动情况等。
[硕士论文] 史永康
应用数学 宁波大学 2017(学位年度)
摘要:浙江省地处我国东南沿海,东临广阔的西北太平洋,是我国海洋资源最丰富的省份之一,充分利用其所具有的海洋资源对加快浙江省海洋经济的发展具有重要意义。受季风气候和日、月引潮力的影响,浙江沿海风大浪高,潮强流急,蕴含着大量的海洋能资源,为了更好的开发和利用海洋能资源,有必要对浙江近海的潮能分布特征和传播规律进行研究。潮能通量是指自海面至海底单位宽度断面单位时间所通过的潮能。潮能通量和耗散一直是动力沉积、水交换能力和潮能开发利用研究中令人关注的问题。对浙江近海的潮能通量和耗散进行研究,不仅有利于对该区域潮能分布规律的认识,而且还为潮能的开发利用提供理论支持。
  本文基于POM海洋数值模式(Princeton Ocean Model),根据实际岸线和水深,建立了浙江近海潮汐潮流数值模型,计算海域26°~32.5°N,119.5°~124.5°E,模式采用正交矩形网格,分辨率为1′,模拟了 M2、S2、K1、O1、N2、K2、P1、Q1八个分潮,利用均匀分布于浙江近海的16个验潮站资料对模拟结果进行验证,四个主要分潮 M2,S2,K1,O1的振幅绝均差和迟角绝均差分别为3.56cm和4.84°,2.74cm和6.03°,2.28cm和4.38°,2.86cm和3.9°,模拟结果与实测结果拟合较好。基于数值模拟结果,给出了浙江近海的潮汐、潮流分布特征,计算了浙江近海的潮能通量及耗散。结果表明:浙江近海的潮波以半日分潮为主,潮流以顺时针旋转为主;在深水海域动能通量比势能通量小2个数量级,在计算浅水海域的潮能通量时,动能通量不能忽略;潮能通量随时间的变化有一定的周期性,一个月内出现两次最大值和最小值;受潮波传播和水深的影响,近岸的潮能通量明显小于外海;潮能主要耗散在近岸浅水海域,在近岸的海湾和狭窄的水道内随时间变化幅度较大。
[硕士论文] 吴国栋
环境工程 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:黄河三角洲历史上曾发生多次严重风暴潮灾害,给当地造成了重大经济损失和人员伤亡。随着黄河三角洲高效生态经济区的成立,黄河三角洲地区经济迅猛发展,风暴潮灾害造成的经济损失也呈现迅速增加的趋势,风暴潮灾害已成为影响和制约黄河三角洲地区经济社会发展的重要因素。因此,对风暴潮灾害进行深入研究,减少风暴潮灾害损失,对保障当地居民生命财产安全,保证黄河三角洲地区经济健康稳定发展有重要意义。
  本文利用气象科学和海洋水文科学相结合的方法,应用羊角沟、黄河海港两个测站2008-2010年的风向、风速、气压、逐时潮位、天文潮位等数据资料,对海域潮位、风场特点和明显风暴增水过程进行了统计分析,结果表明:
  (1)黄河海港属于正规日潮区,潮差较小,潮位受天文潮影响较小,周期性较弱,平均潮位较低,夏季平均潮位高于冬季,8月份平均潮位最高,1月份平均潮位最低。黄河海港12月份和4月份平均风速较大,8月份平均风速较小,2月份到10月份,东风分量占风向主导地位;羊角沟属于不正规半日潮区,潮差较大,潮位受天文潮影响较大,平均潮位较高,夏季平均潮位高于冬季,8月份平均潮位最高,1月份平均潮位最低,羊角沟东风分量占风向主导地位,4月份平均风速较大,9月份平均风速较小。
  (2)黄河三角洲地区发生风暴潮的典型天气形势有冷空气配合气旋型、台风北上型、冷高压型,其中冷空气配合气旋导致的风暴增水比较明显,风暴潮潮位较高,大多数严重风暴潮灾害都是在这种天气形势下发生的。
  (3)影响风暴增水最主要的因素是风应力,对于羊角沟和黄河海港,持续性东北大风和天文高潮叠加是导致风暴潮的直接因素。对实测高潮潮位出现时间和天文高潮潮位出现时间进行线性拟合,发现两者存在明显的相关关系,实测最高潮位一般发生在天文高潮位出现之前。对东北风平均风速和实测高潮位进行线性拟合,两者数据相关性较高。根据气象预报的东北风最大风速和东北风平均风速,通过与风暴增水的相关关系,估算风暴潮增水值,结合预报的天文潮位得到估算的风暴潮最大潮位。通过天文高潮位出现时间及东北大风持续时间,结合相关关系,对高潮位出现时间进行预报。
  (4)根据风暴潮高潮位和当地具体损失情况,对风暴潮灾害进行分级。根据黄河三角洲地形地势、沿海防潮海堤建设、沿岸经济布局、当地人口分布情况,预测风暴潮不同潮位高度情况下的影响范围和行业,进行受灾分析,制定风暴潮防御措施,减少灾害损失。
[硕士论文] 徐文阳
地理学 曲阜师范大学 2017(学位年度)
摘要:海岸带是陆地和海洋相互作用的过渡地带,岩石圈、水圈、大气圈和生物圈在此交汇,是地球系统中最具有生机和活力的区域之一。随着沿海地区城市化进程的加快,人类的社会经济生活对海岸带的依赖程度逐渐增加,加大了对海岸带的开发利用,日照海岸带的景观格局发生了明显的变化。国外的研究表明景观格局的空间变化主要表现为景观斑块的形状、面积大小和空间组合的变化,并通过景观格局指数分析不同景观类型内部结构特征和空间组合关系。也有部分专家利用景观格局指数定量反映景观格局的现状及其变化过程。
  本研究通过分析日照市海岸带景观格局时空演变特征,研究结果将对日照海岸带生态环境保护、海岸带综合管理与海岸带开发提供决策支持。
  本文基于RS、GIS技术对1991年、2003年、2015年的遥感影像进行解译分析,并根据实地考察的测量结果及实地测量分析进行了分类,应用景观格局指数、动态度、景观转移矩阵、格网化和景观梯度等方法,对日照海岸带景观格局时空演变过程进行研究。研究结果表明:
  1991-2015年日照海岸带研究区的景观类型变化显著,耕地、林地、水体的面积逐年减少,建设用地、未利用地的面积不断扩大。日照海岸带研究区内的景观格局指数表明,景观多样性指数(SHDI)和均匀度(SHEI)逐年增加,研究区内景观要素丰富度增加,有均匀分布的趋势;景观聚合指数(AI)和景观聚集度(CONTAG)逐渐降低,各景观类型在空间上趋于分散;景观形状指数逐年增加,经济的快速发展和城市化进程加快等人类活动对研究区域的干扰加强。
  运用景观转移矩阵、格网化和景观梯度对日照海岸带研究区景观类型时空演变分析结果表明,从数量、速度、结构三方面的反映景观格局变化的特征。景观格局变化的空间位置分布广泛,区域差异明显,主要集中在城市周围;耕地斑块面积逐年减少;建筑用地面积逐年增加,居民点用地增加显著;林地、水域面积缓慢减少。
[硕士论文] 刘鲲
电子与通信工程 哈尔滨工程大学 2017(学位年度)
摘要:至今为止,声音仍然是能在海洋中远距离传输信息的最有效载体。水声通讯作为水下唯一通讯手段,可承担无线电通讯无法完成的水下信息传递工作,广泛应用于军事通信、水下遥控遥测、海洋环境监测、科学实验与海洋开发等军事及民用领域。特别是在超远程水声通讯、遥控遥测鱼水雷、遥控UUV等新的军事领域的应用,可以直接改变了未来海军作战的模式。
  超远程水声通信项目在实验过程中需要记录大量的原始水声信号,以便于后续开展试验结果分析及不同深度的水声信号特性研究。尽管一些水声研究单位根据各自的水声研究特点开发了水声数据记录设备,但是通用性不高,无法满足超远程水声通信试验的应用需求。因此研制一款成本较低,使用方便灵活的大容量的深海水声信号数据记录仪具有十分重要的意义。
  本文结合单位工作实际需求,着重工程实际应用,采用AD8607、MSP430FG4618、MIC-SD卡以及深度传感器SMC1800、低频压电式水听器等器件,设计实现了一套带压力采集的异步自容式深海水声信号记录仪。该水声记录仪具有体积小、灵活组合,快速布放、长时间离线采集存盘的优点。论文对记录仪的硬件和系统软件的设计方案进行了详细的阐述。通过系统工作参数测试、压力传感器数据采集模块测试、水声数据采集模块测试和海上试验性能测试,分别验证了系统功耗、连续采集时间、深度采集、低频水声数据采集与存储等功能。本记录仪各项功能性能达到了预期目标和要求,但个别部分性能还不够理想,论文针对记录仪的这些不足,提出了相关改进建议,为记录仪的进一步工程化改进打下了一定基础。
[硕士论文] 南阳
测绘工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:海平面变化直接影响全球天气及长期气候的演变,是环境科学关注的重要问题之一。与此同时,海平面变化也是地球动力学、动态大地测量及海洋测绘研究的重要内容,它关系到全球高程基准的统一,也是现代空间大地测量技术的重要研究内容。随着GNSS(Global Navigation Satellite System)研究与应用的不断深入,基于多路径效应的GNSS-MR(Global Navigation Satellite System Multipath Reflectometry)反演技术用于地表环境监测(植被、土壤湿度、雪深、海平面、火山等)已成为一种新兴的遥感手段。
  本文从GPS多路径和信噪比的关系着手,研究了GPS-MR技术监测水面变化的理论和方法,并基于GPS-MR技术获取了区域平均海面,验证了GPS信噪比监测海平面变化的可行性。论文主要研究内容和创新点如下:
  1.探究了 GPS多路径产生的原因、时空特性以及对 GPS天线设计的影响,并对GPS反射信号的极化方式、反射面的反射系数等进行了研究。给出了 GPS信噪比的概念,分析了信噪比序列的特征及影响因素。在此基础上,详细分析了 GPS多路径效应和信噪比的关系,并指出低高度角下信噪比SNR(Signal-to-Noise Ratio)受多路径影响严重, GPS多路径效应会直接影响GPS信噪比的变化,因此通过SNR的频谱分析可获取引起GPS多路径反射的地表环境参数。
  2.研究了基于信噪比观测值的 GPS-MR技术进行水位探测的函数模型,并对信噪比残差序列的提取方法、有效卫星弧段的选取进行了讨论,提出了判断LSP(Lomb-Scargle periodogram)频谱分析得到的垂直反射距离是否有效的标准,通过菲涅尔反射区的理论分析了 GNSS测站反演潮位变化的范围。通过算例,利用 GPS-MR技术对湖面、有潮汐日变化的海面分别进行了水位变化的反演,验证了GPS-MR技术应用于水位变化监测的有效性,还分析了GPS-MR技术用于湖面和海面反演精度不同的原因。证明了岸基CORS(Continuously Operating Reference Stations)站在一定程度上可作为验潮站的补充。
  3.介绍了海洋潮汐和区域平均海水面获取的基本理论,给出了 GPS-MR技术获取区域平均海水面的方法。通过算例分析,验证了GPS-MR技术在获取区域平均海水面时有着较高的精度,发挥了岸基CORS站在海平面变化监测中的应用价值。
[硕士论文] 严珊珊
应用经济学 集美大学 2017(学位年度)
摘要:21世纪以来,围绕海洋资源的开发逐渐成为滨海国家抢占未来世界经济发展制高点的机遇,而我国“海洋强国”战略的提出也凸显出大力发展海洋经济的决心。海洋产业集聚发展带来的集聚效益能够有效带动产业发展和区域经济,是海洋产业发展的有效模式,但也具有局限性,其发展同样受到资源环境的制约。唯有综合考虑海洋产业集聚发展与区域资源环境承载力,才能实现海洋事业的可持续发展,实现“海洋强国梦”。
  福建省作为我国的海洋大省,区位条件优越,海洋资源丰裕,具备巨大的海洋经济发展潜力。在“海洋强国梦”以及海洋生态文明建设背景下,福建省如何实现海洋产业集聚与区域资源环境协调互动发展尤为重要。
  对国内外相关研究文献进行梳理后,本文首先对涉及的相关概念进行界定,详细探讨海洋产业集聚与资源环境的耦合作用机理;其次分析了区域资源环境下福建省海洋产业集聚的现状;再次,运用灰色关联分析法对海洋产业集聚与资源环境系统的耦合作用进行实证检验;然后,引入耦合发展评判模型,进一步对两系统的耦合协调发展程度进行测定;最后,提出了提升福建省海洋产业集聚与资源环境协调发展的对策建议。本文研究结果表明:福建省海洋产业集聚系统和资源环境系统各因素间的耦合关系在中等相关关系以上,耦合协调类型处于初级协调和中级协调间徘徊,在耦合机制中整体处于中等水平,耦合关系要想向更高的耦合类型跨越,关键在于集聚结构的调整优化。今后,福建省应当通过推动海洋产业集聚升级、建设海洋生态文明等方面的措施,进一步提升两系统间的协调发展水平。
[硕士论文] 刘庆奎
控制科学与工程 青岛科技大学 2017(学位年度)
摘要:广袤的海洋里蕴藏着极其丰富的海洋资源,认知、开发和利用海洋,是21世纪研究开发的重中之重,是我国由海洋大国向海洋强国目标实现的必由之路。海洋环境监测和海洋调查经常需要对深海海洋环境进行长期的实时测量,深海海洋要素垂直剖面实时测量系统就是一种针对海洋定点的垂直剖面进行现场持续测量的海洋观测装备,它可以长期、定点、实时的获取水文、水质等垂直剖面海洋环境参数。深海海洋要素垂直剖面实时监测系统是一种具备自动升降功能的剖面观测系统,剖面测量平台可沿系留钢索上下移动进行剖面数据的循环采集存储,剖面测量周期结束后可将观测数据传输到主浮体,主浮体通过控制绞车释放通讯浮标采集主浮体以上剖面数据并将整个剖面观测数据发送回陆基接收站,最后回收通讯浮标。此系统既具有潜标的优点,平时位于水下50米,又具有浮标的优势,可释放通讯浮标通过卫星发送数据,从而实现了为深海大洋的立体海洋环境监测提供一种高效、经济、安全、隐蔽的测量手段。
  本文主要研究垂直剖面实时测量系统的数据采集与控制系统相关的技术。首先讨论了深海海洋要素垂直剖面测量系统的整体方案设计,其次,针对系统的剖面测量平台子系统、主浮体子系统和通讯浮标子系统上的具体功能技术指标进行了硬件设计,然后介绍了各子系统的功能需求并进行了嵌入式软件设计,介绍了不同子系统的工作流程,最后针对各部分子系统进行了软硬件的功能测试,结合实验室调试和深海布放测试验证了深海海洋要素垂直剖面实时测量系统工作可靠,达到了预期的设计目标。在本文结尾,对深海海洋要素垂直剖面测量系统的技术设计和拓展应用进行了总结和展望。
[硕士论文] 华强
核能与核技术工程 哈尔滨工程大学 2017(学位年度)
摘要:为保证船舶及浮动平台持续运作,满足工作人员生活及设备给水需要,人们一般在这些场合装备海水淡化系统。针对船舶及浮动平台运行条件,海水淡化系统须具有安全可靠,操作简单,所占空间小以及噪声较小的特点。同时,出于动力设备安全运行的考虑,其用水指标要求较高,目前一般采用反渗透配合离子交换或海水蒸馏的方法来解决高纯水的生产问题。综合考虑,高效蒸馏方法是一种很好的选择,其关键技术包括高效紧凑的蒸发技术和汽水分离技术。本文针对高效蒸馏关键技术开展研究,研发小型一体化海水淡化装置,对其进行结构和性能优化设计,降低设备体积,提高淡水水质,以期满足实际造水需求。
  本文以小型一体化海水淡化装置的设计、加工、装配以及实验为主线。通过对比分析各海水淡化方法优劣,结合海水淡化装置工作现场尺寸要求和水质要求,确定装置海水淡化系统为反渗透-正压蒸发海水淡化系统。根据设计系统,对装置关键设备蒸发器、冷凝器、汽水分离器进行热力计算和结构尺寸设计。然后搭建海水淡化装置实验系统台架,对正压(或微负压)蒸发海水淡化实验系统进行研究,实验研究各种参数对所设计海水淡化装置产水指标及整体性能的影响。
  研究结果表明,此次设计的海水淡化装置控制系统运行良好,装置的给水,淡水出水及排污能实现自动控制。在设计运行工况下,装置热效率在90%以上,造水比大于1,具有良好的能量利用率。随着蒸汽压力的增大,装置的最大淡水产量升高,在蒸汽压力为0.16MPa时,装置淡水产量为410kg/h(9.84t/d);在蒸汽压力为0.25MPa时,淡水产量为540kg/h(12.96t/d),淡水温度控制在50℃以内,满足设计造水要求。原料水浓度在370ppm以内时,所产淡水中离子浓度低于0.1ppm,所产淡水达到设备给水水质要求,说明所设计的内置二级丝网分离器具有较好的汽水分离性能。此海水淡化装置性能满足设计要求。
[硕士论文] 程朋
土木工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:浅层气是海洋环境中重要的工程地质灾害之一,在我国的黄渤海、东海和南海片区均有一定程度的分布,尤以东海近海片区分布最为典型。随着我国海洋经济开发以及对能源需求的持续增长,一些工程建设将不可避免会在潜存浅层气的海域范围内展开。深入研究海床含气沉积物的声学响应特性,进一步完善海洋含气沉积物的探测技术和识别理论,对于海洋环境下相关基础设施建设、能源和资源开采以及防灾减灾工程具有重要的意义。
  声学探测是海底沉积物无损探测的主要手段。本文以我国东海杭州湾海床含气砂质沉积物为研究对象,开展CT扫描实验,获取气泡尺寸分布,依据气泡共振规律,选取适宜的激振频率,开展声学响应特性实验研究,并与Anderson-Hampton模型对比,提出改进的声速模型。主要研究内容如下:
  第一,改造完善实验设备,基于GDS应力路径三轴仪,增加弯曲-伸展元测试系统、带有高精度低量程差压传感器的双压力室系统,并配合自主研制高压溶气饱和仪,成功实现了含气砂质沉积物的试样制备和声学实验测试。
  第二,为了解含气砂质沉积物中气泡的赋存状态与尺寸分布规律,自行设计加工了可用于含气砂CT扫描的装置,利用225kV-3D-micro-CT进行扫描,借助VGStudio MAX软件处理扫描图像,获得了含气砂质沉积物中的气泡赋存形态和尺寸大小分布;利用Log-logistic概率密度描述气泡尺寸分布规律,同时根据Log-logistic概率密度函数中参数属性,预测了含气砂质沉积物中孔隙率和含气量变化时,气泡尺寸分布规律。
  第三,基于气泡尺寸分布规律,得到气泡共振频率的范围,研究低于气泡共振频率下,含气砂质沉积物的声学响应,并结合室内三轴砂样尺寸大小,确定室内声学测试激振频率范围;选取适宜的激振频率,开展声学实验,获取了含气砂质沉积物的幅值和声速参数。
  最后,重点介绍Anderson-Hampton模型的适用性与局限,并与实验实测数据对比,阐述了模型预测与实测结果差异性产生的原因。依据含气量与压缩波速关系,提出了改进的含气砂质沉积物声速响应模型;针对该模型参数,进行灵敏度分析,检验了模型的适用性。
[硕士论文] 陈金月
地图学与地理信息系统 四川师范大学 2017(学位年度)
摘要:海岸带是区域生态环境、气候变化等地球科学的极佳切入点,研究海岸线的变迁有利于了解海岸带环境变化过程及其机理,为海岸带的可持续发展和保护提供服务。珠江三角洲大力发展海洋经济,海岸带开发程度高,岸线变动频繁,加上全球气候变暖、海平面上升的叠加作用,造成了海岸带生态环境的巨大破坏,对珠三角城市的智慧发展和海岸资源永续利用带来了极大影响。本研究选取珠江三角洲为研究区,综合运用Landsat系列遥感影像、地形图以及GoogleEarth等多元数据,目视解译1973年、1978年、1988年、1998年、2008年与2015年六期海岸线数据,并根据文献综述的先验知识对岸线的利用方式进行分类。在此基础之上,从海岸线空间分布、岸线利用程度、岸线位置变化以及不稳定性等四个角度,运用岸线组成、分形维数、多样性指数、岸线利用程度、端点变化速率以及不稳定性等多项指标,多尺度对珠江三角洲的海岸线变迁进行系统分析,讨论了引起其变化的主要驱动因素。最后,聚焦珠江三角洲的各市(特别行政区)岸段,探讨其岸线变化特征。结果表明:
  1)近40年来,珠江三角洲自然岸线比例持续下降,2015年已降至44.30%。主要驱动力因素由河口冲淤、海岸侵蚀等自然因素(万顷沙岸段的冲淤造陆)转化为区位政策和经济活动驱动下的剧烈改变,主要包括围垦养殖、港口建设和陆连岛工程等人为活动。
  2)珠江三角洲海岸线变迁呈显著的区域特征,沿海各市均存在大规模人工岸线的扩张,变化剧烈的区域集中在伶仃洋海区、磨刀门海区、黄茅海海区;从行政区划上来看,主要集中在广州市南沙经济开发区、深圳市大鹏湾与蛇口半岛、珠海市唐家湾-拱北、江门市崖南镇。
  3)1973-2015年间,珠江三角洲的海岸线分形维数变化趋势与岸线长度变化一致,除中山市1978-1988年出现波动以外,大致呈现持续增长趋势,岸线轮廓趋于复杂化。香港地区以显著地海岸线长度占比和基岩岸线比例,成为唯一一个高于珠江三角洲海岸线分形维数的地区。珠海、广州、深圳三地的海岸线分形维数有明显的增长趋势,三地是珠江三角洲的主要开发地区,特大型港口、城市建设用地、填海造陆等工程活动是其海岸线分形维数增长的主要因素。
  4)珠江三角洲岸线利用程度持续增加。利用方式主要包括围垦养殖、种植,滨海交通与港口码头,空间上从香港、广州逐步扩散至深圳-东莞、珠海-惠州、中山和江门。
  5)岸线不稳定性有显著的空间集聚及分布特征。珠江口西岸及以西地区岸线不稳定性高于珠江口东岸及以东区域;岸线扩张具有显著的空间和阶段特征。1973-2015年长时间尺度上,珠海、广州两地岸线扩张的平均速率较快;1973-1978年,岸线扩张较快的区域分布于珠海、江门、广州;1978-1988年间,深圳市沿岸扩张增长迅速;1988-1998年,新增热点区域包括东莞、中山地区;1998-2008年,扩张至整个研究区;2008-2015年,研究区扩张速率有放缓趋势。
  本研究揭示了近40年来珠江三角洲海岸线变化的时空特征,能够为海岸功能划分、资源开发与优化以及生态经济建设提供基础资料和信息支持,促进珠三角海岸带智慧发展,未来应持续关注珠江三角洲海岸线的变迁及其对生态系统的影响。
[硕士论文] 仇三东
电子与通信工程 哈尔滨工程大学 2017(学位年度)
摘要:为了方便获取水下敌方微弱目标的信号,并具有隐蔽、稳定、长航时和机动性好等特点,海洋潜标系统具有其他观测设备不可替代的功效。本论文的主要目的是设计一个基于NI控制器,在海洋中无人值守条件下能够稳定且长期地采集海洋微弱目标信号的潜标电子系统。该潜标系统可在同一地点观测不同深度和距离的微弱目标信号,并将采集的数据实时存储。
  本文制作的潜标系统主要由主浮体、潜标测量仪器、配重等部分组成。其中潜标测量系统是潜标系统的核心。本潜标系统主要由测量硬件系统平台和测量系统软件两大部分组成。
  1、测量硬件系统平台,首先由系统平台NI控制器进行控制和数据处理,其次根据测量需求,例如测深、潜标姿态、控制仪器采集时间、对控制采集仪器时间校准等需求,选择能够满足需求的测量设备模块。并对各部分作简要说明同时测试仪器是否能够正常工作。根据外围模块与NI处理器通信需要2个RS-232串口,因此需要设计串口电路把两个RS-232口的数据进行打包,通过一个RS-232口上传给NI控制器,进行多次验证确保设备工作正常。
  2、以LabVIEW图形化编程软件作为应用软件,制作FPGA下位机软件、RS-232串口模块、RS485串口模块、采集矢量水听器信号模块和存储模块,并以SD卡位存储介质,实现潜标采集的数据实时存储。制作数据回放模块,对采集到的数据进行处理并验证采集数据的准确性。
  3、系统经过实验室测试与湖上实验测试,可得本实验设计的潜标系统达到了设计要求,能够实时准确采集微弱目标的信号、记录潜标姿态、测量潜标深度、测量微弱目标距离并实时存储数据的功能。
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