基于LAGFD-WAM海浪数值模式的海南万宁近海波浪能资源评估

利用1991—2010年的NCEP再分析风场驱动LAGFD-WAM海浪数值模式,通过数值后报方法,对海南万宁近海海域近20年的波浪场进行了逐时数值模拟,数值模拟结果和实测结果对比的一致性良好。在数值后报数据的基础上计算了万宁近海波浪能流密度和能流密度变异系数,并对其年内变化特点、区域分布特征和稳定性进行了分析。万宁近海年均波浪能流密度3—10 k W/m,属于波浪能资源可利用区和较丰富区。年内各月月均能流密度差别较大,12月波浪能资源最好,5月波浪能资源最差。秋季(9—11月)和冬季(12—2月)月均波浪能流密度分别为5—24 k W/m和6—29 k W/m,春季(3—5月)和夏季(6—8月)分别为3—7 k W/m和1—6 k W/m。地形对波浪能量的辐聚作用明显,受岬角、岛屿、海底陡坡等因素影响,大洲岛、白鞍岛周边、大花角附近及白鞍岛以北部分近岸区域形成波浪能富集区。除9月外,年内其他时段能流密度变异系数都在2.8以下,9月能流密度变异系数在3.0—5.9之间。     

宁德沿海风能和波浪能资源评估

收集了宁德沿海2011年9月-2012年8月1周年的风和波浪连续观测资料,并对该海域的风和波浪特征进行了统计分析。该海域观测期间内全年平均风速年均为7.2m/s,平均有效波高为1.04m。常风向为NNE向,强风向为NE向。常浪向为E向,强浪向为E向。根据风和波浪场数据对宁德沿海的风能和波浪能进行评估,评估结果发现宁德沿海的风能和波浪能蕴藏量较丰富,年平均风能密度能达到411W/m^2,平均波浪能密度能达到2.6kW/m。对研究海域重现期波浪极值进行了推算,受东侧四礵列岛阻挡,宁德沿海南部海域主要受SE向波浪影响,北部海域主要受E向波浪影响。若对宁德沿海进行新能源开发,可以进行风能和波浪能的联合开发利用。     

基于高分辨率数值模拟技术的近海波浪能资源评估

采用SWAN模型,对浙江中部近海海域进行了为期10 a的高分辨率波浪数值模拟,获得了年均波功率密度分布,同时讨论了波能在该海域的有效时长分布,通过对波功率密度的变异系数统计讨论了其稳定性,最后估算了该海域波浪能资源储量约为0.91×10～6kW。总体而言,在近海海域中,离岸较近的浅海海域波能资源较为贫乏,波功率密度大于2 kW/m的海域多分布于10 m等深线以外,其等值线与岸线趋于平行;离大陆较远的岛屿周边海域波能资源丰富,在初期波浪能开发利用阶段具有明显的优势;近岸海域波浪能有效时长约1 500 h,至鱼山列岛一线离岸较远海域约4 000 h;近海大部分海面波浪能变异系数约在2-3之间。     

浙江近海波浪能资源的初步研究

以2000年为例,采用SWAN波浪数值模型对浙江近海海域的波浪进行了全年模拟计算,并计算获得年、月平均波功率密度分布。研究表明,浙江近岸海域年平均波功率密度约为2~6 kW·m^-1,往外海逐渐增大;同时季节变化明显,秋、冬季节波功率密度较大,春、夏季节较小。另外,通过对浙北、浙中和浙南3个近海海区的波浪出现频率和波功率密度随波高和周期变化的分析可知,浙北海域波功率密度比较高的波高及周期范围和波浪出现频率较高范围较为接近,而其对应平均波功率密度相对较低;浙南海域波功率密度比较高的范围所对应的平均波功率密度较高,而与波浪出现频率较高的范围则略有差异;浙中海域居两者之间。总体而言,浙江近海波浪能资源丰富,且全年中可开发与利用的波浪能出现频率较高。     

山东省周边海域波浪能资源评估

采用第三代海浪模式SWAN对2001-2010年期间山东省周边海域的波浪状况进行了数值模拟。波浪能数值模拟值与台站观测值的比对结果表明模拟值可靠、实用。分析发现山东省周边海域平均波能流密度以2 000W/m以下为主,低于中国南部海域及欧美沿岸波能流密度。选取12个典型代表点,从波能流密度大小、变化特征、稳定性等角度分析了不同代表点的波浪能情况,发现山东周边波能流密度受气候变化影响近10年来呈上升趋势。综合不同区域波浪能大小及需求情况,建议选取山东半岛东部海域、蓬莱外围岛屿近渤海中部海域和渤海中部海域作为波浪能开发利用的首选区域。其中成山头东部海域波能流密度在冬季高达5 000 W/m,在该季节大部分区域可归为一类资源丰富区。基于此,建议开发利用中小规模的波浪能供电设备或供电设施。     

波浪能利用发展历史与关键技术

波浪能作为一种新型清洁能源,近年来得到各国的重视。文章从波浪能利用的发展历史、波浪能资源的评估手段、波浪能转换装置的种类及代表性装置等几个角度,对国内外研究现状进行了阐述;总结了波浪能发电技术中关于流体动力特性非线性计算、装置稳能技术、阵列发电场设计、与其它新能源结合应用等研究方向及技术难点;最后对波浪能利用技术的未来进行展望。     

中国海波浪能资源分析

以10年QSCAT/NCEP混合风场数据为输入,采用WAVEWATCH-Ⅲ波浪模式,对中国海1999-2009年的海浪场进行了数值模拟,通过计算得到该海域的波浪能功率密度,对波浪能资源进行综合分析,得出中国海波浪能资源的地理分布特征以及各海区的季节变化情况.     

近22年南海波浪能资源模拟研究

利用目前国际先进的第三代海浪模式WAVEWATCH-Ⅲ(WW3),以CCMP(Cross-Calibrated,Multi-Platform)风场为驱动场,对近22年南海的波浪能资源进行模拟研究。综合能流密度大小、能级频率、有效波高(significantwave height,SWH)和能流密度的长期变化趋势以及能流密度的稳定性等各方面,发现我国南海尤其是南海北部海域蕴藏着较为丰富、适宜开发的波浪能资源;并探索性地构建了一套资源评估系统,对南海的波浪能资源进行综合分析,寻找资源的相对优势区域,为海浪发电、海水淡化等波浪能资源开发工作提供科学依据。结果表明:1)南海大部分海域的能流密度在2—16kW m 1,大值区分布于吕宋海峡—中南半岛东南海域一线。2)近22年期间,南海大部分海域的SWH以0.005—0.025m a 1的速度显著性逐年线性递增,大部分海域的波浪能流密度以0.05—0.55kW m 1 a 1的速度显著性逐年线性递增。3)南海大部分海域2W m 1以上能流密度出现频率在60%以上。4)南海大部分海域波浪能流密度各月的变异系数Cv基本都在0.9以内,稳定性较好,大部分海域的月变化指数Mv指数在6以内,季节变化指数Sv指数在4以内。5)南海北部为波浪能资源的相对优势区域。     

中国大陆沿岸波浪能分布初步研究

波浪能作为可持续利用的清洁能源,日益被人们所关注,本文基于WAVEWATCHⅢ全球波浪模式,建立了较高精度的中国沿岸海域波浪数学模型,重点对中国大陆沿岸-30m等深线上的波浪能分布进行了研究,在已有研究成果的基础上进一步细化了中国沿岸海域波浪能的时空分布规律,为合理开发、利用波浪能提供了一定的数据支持。研究认为,中国沿岸波浪能储量相对较小,南北分布以长江口为界,以南海域波能整体较大,波能季节性差异明显,在开发利用时,需要对工程区域的波浪能特征充分论证,科学合理地选用波浪能转化设备,防止造成巨大经济损失。     

波浪能利用的发展与前景

文章首先介绍了波浪能的定义、成因和我国波浪能资源的分布情况。在此基础上,指出波浪能的主要利用方式是发电,并分析了国内外利用波浪能发电的发展进程。从波浪能的发电原理、转换装置及技术上的突破等方面,论述了波浪能发电的研究开发情况。最后,指出波浪能利用中存在的一些问题并对其发展前景进行了展望。     

我国19处滨海湿地繁殖季的水鸟调查和评价

为保护滨海湿地生境以及保持海洋生态平衡和生物多样性,文章选取我国19处具有代表性的滨海湿地,于2018年5-10月的水鸟繁殖季对滨海湿地水鸟进行调查,并基于调查结果评价其种类、数量、分布密度、受重点保护种类、生物多样性和威胁因素。研究结果表明:滨海湿地水鸟共计6目10科70种77680只,其中鸻鹬类、鸥类和鹭类是主要种类,红腹滨鹬(Calidriscanutus)数量明显居多;水鸟种数和分布密度的南北差异可能与大型底栖生物的分布有关;我国滨海湿地对于红腹滨鹬等7种水鸟的生存具有重要意义,且很多水鸟种类被列入国际和国内重点保护名录;滨海湿地水鸟的多样性指数整体处于较好水平,但地区差异较大,均匀度指数和丰富度指数的分布趋势类似;滨海湿地水鸟面临的威胁因素主要包括保护缺位、养殖利益、非法猎捕、围海造地和水体污染,亟须加强保护力度。     

海岸植物带对孤立波的波能耗散研究

为揭示近岸植物对孤立波的消减机制,利用物理模型实验探究了不同水深、入射波高和植物密度下植物模型与孤立波的相互作用机理。研究结果表明:树根、树冠和整株植物模型波能耗散系数范围分别为0.003～0.036,0.010～0.110和0.020～0.130;植物树根和树冠具有不同的消减孤立波机制,其中树冠对孤立波的消减起主要作用;波能耗散系数随相对波高增大而增大;植物模型的波能耗散系数小于其各组分波能耗散系数的线性叠加;当植物消波时,植物各组分之间存在反协同效应,且反协同效应随相对波高的增大而增强;波能耗散系数随雷诺数的增大而增大,当根部或冠部分布密度较小时,耗散系数与雷诺数的敏感度更高。研究结果可为沿海地区人工防浪林的设计提供一定参考。     

西沙、南沙海域波浪及波浪能季节变化特征

采用来自ECMWF将风浪、涌浪分离的近45 a ERA-40海浪再分析资料,对西沙和南沙海域的海面风速、风浪有效波高、涌浪有效波高、浪级频率、波向频率的多年变化特征进行统计研究,重点讨论了西沙和南沙海域风浪能和涌浪能季节变化和稳定性特点.结果表明:南海海域涌浪能明显比风浪能稳定,西沙海域年均能流密度约8.0kW/m,风...     

乳山湾邻近海域波浪特征要素规律研究

基于高分辨率MASNUM第三代海浪模式并根据Yuan等(2009)提出的波浪破碎统计物理模型,对乳山湾外海2008年各个季节波浪特征要素(有效波高和跨零周期等)与波浪破碎参数(白冠覆盖率、卷入深度和破碎能量损耗率)进行了数值模拟。利用Janson-1卫星高度计观测资料对有效波高模拟结果进行了检验,平均误差在0.17m左右。模拟结果显示,该海域波浪参数具有明显的季节变化特征,在2008-08乳山湾邻近海域受大风天气过程影响期间,有效波高在1.0~1.8m,破碎参数变化显著,白冠覆盖率最大达4.5%,卷入深度在1.5m以上,相应的破碎能量损耗率量值在6~11kg/s3。结果表明,波浪破碎过程对该区域海洋动力环境有着重要影响,是造成乳山湾口表层高溶解氧的可能机制之一。     

我国近岸海域污染防治对策研究

随着沿海经济的迅猛发展,我国近岸海域污染日益严重,成为影响我国海洋生态文明建设的主要问题之一。文章在全面分析我国近岸海域生态环境状况和存在的主要生态环境问题的基础上,提出以下对策建议:我国近岸海域污染防治应加强陆海统筹,切实削减氮磷入海总量;严格控制填海工程,坚决遏制滨海湿地丧失的势头;围绕关键海洋关键生态过程,实施生态恢复修复工程;加强海洋灾害风险管控,有效预防海洋环境灾害发生;加强海洋生态环境监测,为我国近岸海域的可持续发展提供保障。     

Wave Energy Study in China: Advancements and Perspectives

1 .Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ1ＴｈｉｓｓｕｂｊｅｃｔｗａｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＨｉｇｈＴｅｃｈＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ( 863)Ｐｒｏｇｒａｍ (ＧｒａｎｔＮｏ .2 0 0 1ＡＡ5 160 10 ) ,ｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ (ＧｒａｎｔＮｏ .5 99760 4 7ａｎｄＮｏ .5 99790 2 5 ) ,ｔｈｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｉｃＰｒｏｇｒａｍｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ (ＧｒａｎｔＮｏ .Ｃ32 0 0 4 ) ,ａｎｄＮａｔｉｏｎａｌＳｃｉｅ…     

山东沿海台风浪数值模拟与统计分析

为了得到山东沿海台风浪的重现期波高分布场,以Jelesnianski-Ⅱ模型构建的风场作为模式驱动,利用SWAN模式建立了山东及其附近海域的台风浪数值模型。通过对典型台风过程"麦莎"和"梅花"的数值计算,将模拟的有效波高与观测数据作了对比分析,验证了模型在计算海域的适用性;基于建立的模型,对1960-2012年期间发生于山东沿海的50场台风进行模拟。选取计算海域10个点的模拟所得波高序列,寻求复合极值分布拟合最优的分布型式,根据所得分布进行重现期波高的统计分析;最终绘制计算海域50年一遇和100年一遇的台风浪波高分布图,为山东沿海的防灾减灾和海洋结构设计提供参考依据。     

中国波浪能技术进展与未来趋势

我国化石资源供需紧张而波浪能储量十分丰富.近十年来,我国波浪能研发技术日趋成熟,"十四五"规划背景下波浪能开发利用之势更是方兴未艾.掌握我国现阶段波浪能利用技术现状并更好地把控波浪能利用技术未来发展趋势方能进一步推动我国波浪能技术进步和开发利用.基于此,本文阐述了波浪能发电技术的主要形式并对其原理进行了介绍;列举了不同...     

曹妃甸近岸海域海洋生态系统健康评价

为全面了解曹妃甸近岸海域海洋生态系统健康状况,促进其合理开发利用海洋资源和建设海洋生态文明,文章根据2010—2014年的相关监测数据,采用区域生态系统健康评价方法,选取海水环境、沉积物环境、生物栖息地、生物残毒和生物5类评价指标,并确定指标标准、赋值和计算方法,从而确定各评价指标的健康指数。研究结果表明:2010—2014年曹妃甸近岸海域海水环境、沉积物环境和生物残毒均为健康状态,生物栖息地均为不健康状态,生物除2011年10月外(不健康)均为亚健康状态;海洋生态系统除2011年10月为不健康状态外,其余年份均为亚健康状态;生物指标决定整个海洋生态系统的健康状态,而围填海活动对生物栖息地的破坏是生物健康指数较低的主要原因。在此基础上,提出应尤其注重对生物环境的保护和修复,加强近岸海域生态环境综合整治和围填海管控。