国际潮流能利用技术发展综述

潮流能是一种环保可再生的海洋新能源,随着世界各国重视潮流能的开发与利用,潮流能技术在国际上取得了不断突破。本文在简述国内外潮流能发电历程的基础上,重点介绍了近五年来国际潮流能技术现状及最新进展,对已建、在建的各种潮流能发电站的实验状况、实际并网发电应用情况进行了阐述,同时总结了各种潮流能水轮机的装机容量、累计发电量、额定功率等情况。通过国内外潮流能技术的应用分析,总结了目前潮流能开发利用存在的问题,并针对我国潮流能发展现状和趋势提出了几点建议。     

海龙湾二维潮流场数值模拟

建立了平面二维潮流场模型,采用MADI有限差分方法进行离散求解,利用动边界处理边滩以及心滩随水位升降产生的边界变动问题,对工程海域的潮流场进行数值模拟,并采用两套网格计算方案、使用加密网格,深入进行潮流场的研究分析。验证结果表明,计算的潮位和潮流过程与实测过程吻合较好,为海龙湾工程开发利用提供了科学依据。     

二维有限元潮流数学模型及其应用

采用有限元Galerkin加权余量法对二维潮流控制方程进行求解,建立了二维有限元潮流数学模型,并将模型运用于计算区域较小、边界较为复杂的海安湾。对海安湾潮流数值模拟的结果如下:计算水位和流速的大小及过程均与实测情况极为吻合,流场的趋势也与以往研究较为一致。新模型能采用不同形式的非结构网格,对于边界和地形变化复杂的工程区域有较强的适应性。研究成果说明,对于计算区域较小且陆域边界变化复杂的工程问题,采用有限元方法离散潮流方程能提高计算精度。     

湛江东海岛近岸潮流场数值模拟

将Smagorinsky亚网格模型引入ADCIRC潮流模型求解涡粘性系数,使模型在模拟近岸潮流方面更加合理。为进一步揭示中海油气开发利用公司广东沥青项目码头工程海域的潮流变化,利用改进的ADCIRC模型对湛江东海岛海域潮流场进行了合理地模拟和分析。结果表明该工程港池和进港支航道的开挖对湛江主航道影响很小。工程建设只改变了工程区海域的局部流态,并且新开挖航道的水动力条件有助于船舶顺流进港。     

蓬莱西海岸区域建设工程潮流模型试验研究

采用潮流物理模型试验的研究手段,对蓬莱西海岸区域建设工程优化方案实施前后,工程范围及周边海域潮流场特征进行分析,并对人工岛内部水体交换进行计算分析,研究结果表明工程实施后对外海整体潮流场影响较小,人工岛内部流态较好,岛内水体能保持较好的交换能力     

潮流分析在港口航道规划的实践应用

文中以A港口为例,通过对A港口自然条件以及潮流特征分析,建立港口潮流分析模型,通过港口潮流一维数值模型、二维数值模型和三维数值模型的分析,提出航道泥沙回淤计算方法、合理航槽走向规划,并通过对港口航道规划的潮流预测,增加潮流分析的实践性,以期为港口规划、设计及其施工提供参考。     

在船上进行潮流数值预报的技术研究

采用二维非线性潮流数值模型计算了黄、渤海7000余计算点M2、S2、K1、O1、M4和MS4准调和分潮的17余万个潮流调和常数，依此研制开发了黄、渤海二维潮流数值预报软件，可以在船上即时预报黄、渤海任意点任意时刻的潮流。实验结果表明，潮流数值预报的精度较高，达到了实用的程度，可以较好地为航行船舶服务，保障船舶航行安全。     

上海洋山港北港区潮流模型试验研究

通过潮流物理模型试验 ,模拟了洋山港区北港区布局方案实施前后 ,港池和航道流速变化特征、水流流态、港区通道潮流变化 ,并估算出通道水域水深变化。     

长江口南港北槽水域水文特征分析

长江口水域滩槽相间汊道众多，河势水情变化复杂。为分析径潮流作用下长江口南港北槽水域水文的变化，进一步提高对长江口南港北槽水域的认识，基于2018—2022年长江口水域各实测站点洪枯季水文测量资料，对各水文特征值进行统计对比分析。研究结果表明：径潮流变化对长江口南港北槽水域各水文特征影响不尽相同，水域涨落潮流同时受到径流和潮流的耦合作用影响。径潮流在南港北槽水域影响作用的临界点大约在北槽上口门水域，临界位置跟随径潮流变化而摆动，盐水楔和最大浑浊带的位置也随着径潮流变化而上下摆动，并且此种摆动也会造成回淤分布的变化。     

船舶潮流能发电装置增速机构

潮流能是一种重要的清洁能源,与其他能源相比,潮流能具有很多方面的优点。船舶通过安装潮流能发电装置可以对潮流能进行有效利用,达到减少污染,提高能源利用率的目的。但是由于潮流能的特性以及发电机的自身因素,电机转速一般比较低,要达到发电机额定的转速,必须通过增速机构来实现。本文对船舶潮流能发电装置进行设计与研究,重点设计装置中的增速机构。     

象山港大桥建设对湾内潮流特性的影响

利用潮流数学模型，分析象山港大桥工程建设前后象山港内的潮流特性和工程建设对桥区潮流变化的影响。计算结果表明，大桥建设前后港内纳潮量基本不变，湾内高潮位略有下降，桥位区流速有所增加，港湾内整体流速有所减小，但改变幅度的相对值均不超过5％。除局部地区外，工程建设对湾内的潮流特征影响较小。     

滨州港大堡泊位扩建工程潮流分析

建立了套尔河15 km河段二维潮流数学模型。计算中首先采用天然实测资料对模型进行率定与验证,通过有关参数调整,使模型数值计算成果与天然实测资料达到精度要求。然后通过对河段自然条件下实测潮位、潮流过程进行的模拟,分析了工程区潮流变化特点。随后对泊位扩建工程措施的不同工况条件与潮流的相互影响进行了模拟,分析了各方案的潮流情况,对不同规划方案成果的优劣进行了比较。方案三在新老码头区潮流流向平顺、流速增加、无回流,利于港池稳定;河道宽阔利于船舶进出码头;岸上施工便利,是扩建工程泊位规划的优选方案。为规划设计提供了科学依据。     

杭州湾潮流能资源储量估算

采用二维数值模拟方法对杭州湾海域的潮流进行了模拟,得到了杭州湾海域潮流流速的分布特征。在此基础上对杭州湾海域的潮流能储量进行估算,得到杭州湾海域潮流能储量约3.59 GW。从数值模拟的结果可以看出,杭州湾口的金塘水道、龟山航门等通道内水深、流急,潮流能密度较大,是潮流能开发的理想海域,通过对这几个通道进行计算,预计可开发量约700 MW。     

六横岛液化天然气（LNG）码头前沿潮流特征分析

采用潮流调和分析方法对 2020年8月6日到2020年8月21日六横岛拟建LNG码头海域3个连续站的表、中、底海流数据进行调和分析,得到3个站点的O1、K1、M2、S2、M4、MS4 共6个分潮的调和常数,并绘制了各层各分潮的潮流椭圆。结果表明：1）观测海域表层涨潮平均流速在33~58 cm/s,落潮平均流速在27~48 cm/s,流速方向大致集中在WNW~ESE向。2）该海域潮流为往复流,潮流性质以正规半日潮为主,且M2分潮占绝对优势。3）观测期间表层余流流速在8~17 cm/s,中层余流流速在8~21 cm/s,底层余流流速在7~20 cm/s,方向为WNW向。4）最大可能流速出现在落潮期间,表层可以达到149 cm/s、中层可达120 cm/s、底层可达93 cm/s。     

蓬莱海域的潮汐潮流特征分析

基于2007年10月的水文测验资料,分析了蓬莱海域沿岸东西两侧在不同潮波系统控制下的潮汐潮流变化特性.分析结果表明:蓬莱东岸属正规半日潮,蓬莱西岸属不正规半日混合潮,潮流的性质与潮汐不同,东、西两岸的潮流都为不正规半日混合潮流.潮波自北黄海经渤海口门以接近前进波的形态向渤海内传播.     

连云港近岸海域潮流动力特征

根据连云港近岸海域夏冬季多站同步连续实测潮流资料,分析了不同季节、不同潮周期潮流变化特征,并对实测潮流进行了准调和分析,进一步计算潮流椭圆要素,据此分析了潮流性质、潮流运动形式、最大流速和流向。结果表明:该海区涨落潮流速、历时具有一定的差异,潮流性质属于规则半日浅海潮流,近岸表现为往复流运动,随水深增加,旋转流明显,以逆时针方向为主,最大流速流向随季节不同差异明显。     

潮流对桥墩局部冲刷影响研究综述

潮流环境桥墩冲刷问题已成为目前研究的热点.为深入分析潮流对桥墩局部冲刷影响,文章通过系统梳理河口或近海潮流环境下桥墩局部冲刷文献成果,总结了潮流引起的桥墩局部冲刷特性,明晰潮流引起的桥墩局部冲刷机理与过程,并阐述了潮流桥墩局部冲刷深度、冲刷过程变化及主要影响因素.研究分析认为:潮型及流速的概化差异是造成目前潮流桥墩局部...     

导流型自动调向变桨距水平轴潮流能水轮机结构设计与性能研究

潮流能水轮机是海洋潮流能开发的主要装置之一,其工作性能对提高海洋能源利用效率具有重要意义。为了研究潮流能水轮机变桨水动力特性,本文建立潮流能水轮机水动力模型,并结合实际模型进行变桨力矩计算,计算结果与实际相符,可为工程实践提供参考。     

北海铁山港区围垦与航道工程对铁山湾潮流动力的影响

为了分析北海铁山港区进行围垦和航道扩建工程对铁山湾潮流动力的影响,采用潮流数学模型模拟了工程前后水动力条件的变化,着重分析了工程对铁山湾潮位、流场以及纳潮量的影响。计算结果表明,规划方案对铁山湾水动力的影响仅限于工程附近水域,对整个铁山湾潮流动力影响不大,深槽将维持其存在;从潮流动力角度来看,规划方案是可行的。     

潮流三维动态可视化模拟系统研究

应用GIS技术和三维仿真技术建立三维地形模型,通过叠加二维动态潮流模型实现了潮流模拟三维动态可视化,并给出了系统层次架构模型。在对基础数据进行格式分析的基础上,重点阐述了地形数据处理建模方法和二维潮流动态模拟的空间和时间插值混合使用关键算法,介绍了由此开发的潮流模拟三维动态可视化演示系统的具体功能模块,并对系统深入开发方向进行了展望。