波浪/海流引致人工上升流技术基础性研究
发布时间：2021-01-23 02:22
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...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１：１?ＭＯＤＩＳ传感器于２０丨１年全球海洋叶绿素ａ卫星数据图（转引自Ｃａｐｏｎｅ＆Ｈｕｔｃｈｉｎｓ）??加利福尼亚、秘鲁、卡那里、本格拉生态系统（白色椭圆），秘鲁（左下插图）和加利福?
?３０??Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ?ｏ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?（ｍｇ?ｍ＇３）??图１：１?ＭＯＤＩＳ传感器于２０丨１年全球海洋叶绿素ａ卫星数据图（转引自Ｃａｐｏｎｅ＆Ｈｕｔｃｈｉｎｓ）??加利福尼亚、秘鲁、卡那里、本格拉生态系统（白色椭圆），秘鲁（左下插图）和加利福尼??亚（右下插图）上升流支撑下的浮游植物爆发中的叶绿素ａ水平，以及加利福尼亚附近的低??温富营养盐的上升羽流的海洋表面温度卫星探测图，卫星图片由ＮＡＳＡ提供??据研究，上升流系统提供了全球新生产力的６７％，其中的沿岸上升流海域以??全球１％的海域面积提供了?１１％的总的新生产力Ａ。??Ｓｈｅｒｍａｎ?等在?１９８６?年提出了大海洋生态系统（ＬＭＥ，?Ｌａｒｇｅ?Ｍａｒｉｎｅ?Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ）??的概念，将全球划分为６４个ＬＭＥ，其中五个最重要的生态系统都是与大洋东边??界流相关的上升流系统，如图１．２所示??上升流依据其分布
环境以及对流特性的不同，导致了部分上升流系统为吸收大气ｃｏ２的汇，而部分??系统是释放ｃｏ２的源Ｈ１。从作用机制角度分析，人工上升流工程对局部海域??吸收或释放Ｃ〇２的作用机制由两种方向相反的过程机制组成。如图１．３所示，上??升流不仅带来了深层水高浓度的营养盐，也将深层水高浓度的无机碳带到了表层。??高浓度的营养盐通过光合作用促进了样本海域浮游植物的生长，加强了海域生物??泵吸收ｃｏ２的功能。但另一方面，深层水高浓度的溶解无机碳带到表水后会向大??气释放ｃｏ２，这种物理泵的释放作用强度又受到深层与表层海水之间温差等因素??的影响。因此，在上述两种相反的过程机制的共同作用下，样本海域在人工上升??流工程的影响下，对大气〇３２的吸收或释放作用及变化规律尚不可预测。??ｉｉｉｉ?）?ｎ??ｍｍ??＼??＼??图１．３人工上升流对碳酸盐系统的作用机制示意图??从人工上升流工程对局部海域的碳循环机理研究发现，人工上升流工程对作??业海域的吸收还是排放ｃｏ２是一个具有争论性的问题。从自然上升流对海域碳循??环的影响机理分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国海密度跃层分布特征概况[J]. 刘金芳,毛可修,张晓娟,梁新友,李颜. 海洋预报. 2013(06)
[2]海流能开发利用技术发展及关键技术思考[J]. 常征,包道日娜,刘志璋,俞红鹰. 太阳能. 2012(06)
[3]东海夏季跃层深度计算方法的比较[J]. 张媛,吴德星,林霄沛. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2006(S1)
[4]海洋温差能发电技术的现状与前景[J]. 李伟,赵镇南,王迅,刘奕晴. 海洋工程. 2004(02)
[5]浙江近海潮流和余流的特征[J]. 陈倩,黄大吉,章本照,王敏芳. 东海海洋. 2003(04)
[6]新型低流速海流发电系统转轮部分的实验研究[J]. 李鸿琦,王毅,佟景伟,李林安,岳澄. 广东水利水电. 2003(06)
[7]黄、东海温盐跃层的分布特征及其季节变化[J]. 邹娥梅,熊学军,郭炳火,林葵. 黄渤海海洋. 2001(03)
博士论文
[1]水平轴海流能发电机组载荷分析与控制技术研究[D]. 徐全坤.浙江大学 2015
[2]内循环流化床反应器流动传质特性的计算流体力学模拟研究[D]. 张涛.华南理工大学 2012
[3]浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究[D]. 张大海.浙江大学 2011
[4]黄东海上升流机制数值研究[D]. 吕新刚.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2010
本文编号：2994357
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１：１?ＭＯＤＩＳ传感器于２０丨１年全球海洋叶绿素ａ卫星数据图（转引自Ｃａｐｏｎｅ＆Ｈｕｔｃｈｉｎｓ）??加利福尼亚、秘鲁、卡那里、本格拉生态系统（白色椭圆），秘鲁（左下插图）和加利福?
?３０??Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ?ｏ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?（ｍｇ?ｍ＇３）??图１：１?ＭＯＤＩＳ传感器于２０丨１年全球海洋叶绿素ａ卫星数据图（转引自Ｃａｐｏｎｅ＆Ｈｕｔｃｈｉｎｓ）??加利福尼亚、秘鲁、卡那里、本格拉生态系统（白色椭圆），秘鲁（左下插图）和加利福尼??亚（右下插图）上升流支撑下的浮游植物爆发中的叶绿素ａ水平，以及加利福尼亚附近的低??温富营养盐的上升羽流的海洋表面温度卫星探测图，卫星图片由ＮＡＳＡ提供??据研究，上升流系统提供了全球新生产力的６７％，其中的沿岸上升流海域以??全球１％的海域面积提供了?１１％的总的新生产力Ａ。??Ｓｈｅｒｍａｎ?等在?１９８６?年提出了大海洋生态系统（ＬＭＥ，?Ｌａｒｇｅ?Ｍａｒｉｎｅ?Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ）??的概念，将全球划分为６４个ＬＭＥ，其中五个最重要的生态系统都是与大洋东边??界流相关的上升流系统，如图１．２所示??上升流依据其分布
环境以及对流特性的不同，导致了部分上升流系统为吸收大气ｃｏ２的汇，而部分??系统是释放ｃｏ２的源Ｈ１。从作用机制角度分析，人工上升流工程对局部海域??吸收或释放Ｃ〇２的作用机制由两种方向相反的过程机制组成。如图１．３所示，上??升流不仅带来了深层水高浓度的营养盐，也将深层水高浓度的无机碳带到了表层。??高浓度的营养盐通过光合作用促进了样本海域浮游植物的生长，加强了海域生物??泵吸收ｃｏ２的功能。但另一方面，深层水高浓度的溶解无机碳带到表水后会向大??气释放ｃｏ２，这种物理泵的释放作用强度又受到深层与表层海水之间温差等因素??的影响。因此，在上述两种相反的过程机制的共同作用下，样本海域在人工上升??流工程的影响下，对大气〇３２的吸收或释放作用及变化规律尚不可预测。??ｉｉｉｉ?）?ｎ??ｍｍ??＼??＼??图１．３人工上升流对碳酸盐系统的作用机制示意图??从人工上升流工程对局部海域的碳循环机理研究发现，人工上升流工程对作??业海域的吸收还是排放ｃｏ２是一个具有争论性的问题。从自然上升流对海域碳循??环的影响机理分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国海密度跃层分布特征概况[J]. 刘金芳,毛可修,张晓娟,梁新友,李颜. 海洋预报. 2013(06)
[2]海流能开发利用技术发展及关键技术思考[J]. 常征,包道日娜,刘志璋,俞红鹰. 太阳能. 2012(06)
[3]东海夏季跃层深度计算方法的比较[J]. 张媛,吴德星,林霄沛. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2006(S1)
[4]海洋温差能发电技术的现状与前景[J]. 李伟,赵镇南,王迅,刘奕晴. 海洋工程. 2004(02)
[5]浙江近海潮流和余流的特征[J]. 陈倩,黄大吉,章本照,王敏芳. 东海海洋. 2003(04)
[6]新型低流速海流发电系统转轮部分的实验研究[J]. 李鸿琦,王毅,佟景伟,李林安,岳澄. 广东水利水电. 2003(06)
[7]黄、东海温盐跃层的分布特征及其季节变化[J]. 邹娥梅,熊学军,郭炳火,林葵. 黄渤海海洋. 2001(03)
博士论文
[1]水平轴海流能发电机组载荷分析与控制技术研究[D]. 徐全坤.浙江大学 2015
[2]内循环流化床反应器流动传质特性的计算流体力学模拟研究[D]. 张涛.华南理工大学 2012
[3]浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究[D]. 张大海.浙江大学 2011
[4]黄东海上升流机制数值研究[D]. 吕新刚.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2010
本文编号：2994357
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