均匀流及剪切流下柔性立管涡激振动数值研究

高洋洋^1，2，杜枋树^1，2，王立忠^1，2

（1. 浙江大学 海洋学院，浙江 舟山   316021；2. 浙江大学 海南研究院，海南 三亚   572025）

摘要：基于计算流体力学软件ANSYS中的Fluent模块和Transient Structural模块建立耦合模型，采用双向流固耦合的方法对不同均匀流及剪切流速下的柔性立管涡激振动进行数值模拟研究，并与现有文献结果进行对比。分析流速对立管振幅响应、振动包络线、模态转移过程以及振动功率谱的影响，探讨多模态现象及其产生机理，并对两种流态下立管的振幅和模态进行对比。研究结果表明：在两种流态下，立管横流向振动模态数随着流速的增大逐渐向更高阶过渡，均匀流下横流向振动最高可达4阶，并且在模态过渡过程中会出现多模态共同参与的现象，剪切流下横流向振动最高可达3阶，且各工况始终保持稳定的驻波特性。立管在均匀流条件下振动过程中，当主导模态发生改变时，振幅值和振幅均方根值都会出现大幅度的变化，在主导模态转移的过程中，振动频率有明显的多频参与现象。流速为0.1和0.2 m/s时，均匀流与剪切流下的最大振幅值相对接近；随着流速增大到0.3 m/s时，均匀流下的最大振幅值要稍大于剪切流；当流速为0.4 和0.5 m/s时，剪切流下的最大振幅值远大于均匀流。

关键词：涡激振动；模态转移；柔性立管；流固耦合；振动功率谱

聚焦波作用下倒圆角方形立柱波浪爬升试验研究

单萌^1，2，肖龙飞^1，2，寇雨丰¹，吴文成¹，李可路¹

（1. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室，上海   200240；2. 上海交通大学 海南研究院，海南 三亚   572024）

摘要：为深入理解极端波浪与倒圆角方形立柱相互作用的机理，基于物理模型试验，研究了聚焦波作用下倒圆角方形立柱的波浪爬升现象。通过控制聚焦波的波陡、周期、浪向和聚焦位置，深入分析了聚焦波参数对波浪爬升高度和倍数的影响。结果显示：在一定条件下波陡和波周期的增加会显著增强波浪与立柱的相互作用，增大立柱表面的波浪爬升；聚焦位置的改变对波浪爬升高度有显著影响，当聚焦位置位于立柱后表面时，波浪爬升高度达到最大，当远离立柱表面时，波浪爬升高度降低但出现第二波峰。采用散射参数（k为波数，r为立柱特征尺寸）和波陡（为聚焦波的波高和波长）作为无量纲参数进行拟合得到的经验公式，对倒圆角方形立柱最大波浪爬升高度的预报效果较好。

关键词：波浪爬升；聚焦波；模型试验；倒圆角方形立柱

新型可升降桁架重力式养殖网箱设计和水动力性能研究

温毅涵¹，王凯¹，吴皓¹，刘珈铭¹，徐珂珂²，黎祖福²

（1. 中山大学 海洋工程与技术学院，广东 珠海   519082；2. 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东 珠海   519080）

摘要：针对传统重力式网箱维护成本高、难度大及极端海况下剩余体积系数过低、稳定性差的问题，采用桁架结构对传统重力式网箱进行改进，并基于桁架结构，增加贮水舱室以实现养殖网箱大范围的升降功能。基于三维势流理论和非线性有限元方法，建立新型可升降桁架重力式养殖网箱的数值模型，对新型网箱在真实海况下不同吃水条件的系泊缆张力、网箱剩余体积系数、网箱运动响应进行了研究。结果表明：新型网箱在增加桁架结构并实现升降功能后，网箱结构的安全性和稳定性显著提高，且在极端海况下网箱剩余体积系数与稳定海况相比无明显变化；50年重现期海况网箱沉底前后系泊缆的轴向张力峰值降低35.0%，标准偏差降低34.0%，水平方向位移最大值减小33.9%，网箱倾角范围减小了75.3%。

关键词：升降桁架重力式网箱；养殖网箱；势流理论；数值模拟；水动力性能

南海北部陆坡处沙波对内孤立波极性转换动力响应机制研究

任伯迁¹，王振鲁^1，2，梁丙臣^1，2，谢波涛³，吕英康¹，齐静静⁴，徐兴雨⁴

（1. 中国海洋大学 工程学院，山东 青岛   266100；2. 山东省海洋工程重点实验室，山东 青岛   266100；3. 中海油研究总院有限责任公司，北京   100028；4. 中国石化胜利油田分公司技术检测中心，山东 东营  257000）

摘要：南海北部陆坡130~310 m水深区域发育的沙波会在内孤立波的影响下发生迁移演化。基于MITgcm非静压数值模式构建了南海内孤立波数值模型，模拟了内孤立波的传播特征，发现内孤立波在南海北部陆坡区域发生了极性转换，模拟结果表明不同位置处不同极性内孤立波流速剖面的形态特征和海底流速方向存在较大差异。研究区域180 m水深处存在一个地形陡变的坡折，根据实测高精度水深数据，发现坡折以上较浅水域与坡折以下较深水域的沙波迁移方向相反。基于Delft3D数值模型，构建了垂向二维沙波迁移模型，结合内孤立波模型模拟的底层流速，选取研究区域内不同位置的典型沙波断面，分析了内孤立波作用下沙波迁移趋势。研究结果表明内孤立波极性转换是控制研究区域沙波迁移的重要因素，内孤立波沿大陆架传播浅化过程中下凹型内孤立波转变为上凸型内孤立波。下凹型内孤立波的底部流速为SE方向，海底沙波会受到沿陆坡向下的强流影响，导致水深较深海域的沙波向海迁移；上凸型内孤立波的底部流速为NW方向，海底沙波会遭受沿陆坡向上的强流影响，导致水深较浅海域的沙波向岸迁移。

关键词：南海北部；沙波迁移；内孤立波；极性转换；MITgcm；Delft3D

不同灌浆条件下砂土中吸力桶基础的竖向循环承载特性研究

黄骋驰^1，2，廖晨聪^1，2，唐立恒²，叶冠林^1，2，郑灿³

（1. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室，上海   200240；2. 上海交通大学 土木工程系，上海  200240；3. 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东 广州   510663）

摘要：吸力桶基础具有施工速度快、承载能力大且易回收利用等优点，广泛应用于40~60 m水深海上风电场。为保证吸力桶顶盖与海床接触紧密，安装完成后需考虑对顶盖与海床之间的空隙进行灌浆。由于灌浆会带来额外的施工时间与成本，业界对灌浆提高吸力桶承载力效果尚未达成共识。通过设计不同静动荷载组合下的吸力桶基础竖向受荷模型试验，研究了3种灌浆效果对循环荷载作用下吸力桶竖向承载特性的影响规律。结果表明，经循环荷载作用，灌浆良好吸力桶因灌浆段协助桶内土体受力而沉降有限，灌浆存在缺陷的吸力桶因应力集中而沉降相对更大，无灌浆吸力桶因依赖侧摩阻力而表现为持续沉降。在静力加载条件下，灌浆良好吸力桶竖向承载力为237.30 N，无灌浆吸力桶仅为127.69 N，灌浆缺陷的吸力桶约为173.02 N，因此有效的灌浆可以显著增强吸力桶的刚度和承载力，改善其在静力、循环载荷及不同循环加载序列下的基础沉降。

关键词：砂土地基；灌浆条件；吸力桶基础；循环荷载；竖向承载力

水泥土加固单桩水平承载性能离心机模型试验

高鲁超^1，2，张继生¹，戴国亮³，陈浩¹

（1. 河海大学 海岸灾害及防护教育部重点实验室，江苏 南京   210098；2. 华能国际电力江苏能源开发有限公司清洁能源分公司，江苏 南京   210003；3. 东南大学 土木工程学院，江苏 南京   211189）

摘要：为研究水泥土加固对海上风电单桩水平承载性能的提升效果，开展了水泥土加固大直径单桩水平承载性能离心机模型试验，对比分析水泥土加固前后大直径单桩水平承载力、桩身弯矩及桩身p⁃y曲线变化规律；基于水泥土应变软化模型，建立水泥土加固大直径单桩三维数值模型，分析水泥土加固参数对单桩水平承载力的影响特性。结果表明：加固前后单桩荷载-位移曲线变化趋势相同，加固桩水平极限承载力明显大于未加固桩；加固桩最大弯矩位于泥面附近，水泥土加固能有效改善桩周土体性质，提高桩基抗弯能力；加固前后桩身p-y曲线均满足双曲正切型函数变化规律，加固桩的初始刚度和极限土抗力均得到大幅度提高；加固宽度和加固深度是影响单桩水平承载力的主要因素，实际工程中应当合理优化水泥土加固范围和置换率，达到性能提升的目的。

关键词：海上风电；大直径桩基础；水泥土；离心机试验；水平承载力

海上风电大直径中空夹层钢管混凝土组合单桩基础截面尺寸多目标优化

何奔¹，胡俊²，徐普²，韩勃³，吕娜¹

（1. 中国电建集团华东勘察设计研究院有限公司，浙江 杭州   310058；2. 福州大学 土木工程学院，福建 福州   350108；3. 山东大学 土建与水利学院，山东 济南   250061）

摘要：海上风电单桩基础具有结构简单、承载性能优越、建成后用海面积较小等优点，因此得到广泛应用。依托福建连江外海深远海海上风电场实际工程，提出一种上段为风机钢塔筒、泥下段为钢管桩、水中段采用中空夹层钢管混凝土组合结构的三段式新型单桩基础形式。为了获得水中段中空夹层钢管混凝土组合结构的最优截面尺寸，探究其结构性能以满足设计使用要求，采用基于遗传算法的多目标优化方法，以抗弯刚度和用钢量为双重优化目标，选取外钢管直径和壁厚、内钢管直径和壁厚4个参数为设计变量，在满足新型单桩基础组合结构强度和稳定性要求的基础上，分别以传统钢管单桩基础的抗弯刚度和用钢量为参照，获得了抗弯刚度大且用钢量适中的两组截面尺寸方案。结果表明：当抗弯刚度相同时，结构的用钢量相较于传统钢管单桩降低了21%，承载能力略低于传统钢管单桩；当用钢量相同时，结构的抗弯刚度相较于传统钢管单桩提高了71%，承载力提升了43%。单桩基础组合结构性能得到有效提升，两种优化方案的频率均未进入福建连江外海海域波浪主频范围。

关键词：海上风电；三段式；中空夹层钢管混凝土；多目标优化；抗弯刚度；用钢量

海床基三脚架基础局部冲刷与防护技术研究

俞梅欣^1，2，3，王彤¹，李小军^2，3，喻国良¹，张民曦¹

（1. 上海交通大学 海洋智能装备与系统教育部重点实验室，上海   200240；2. 中船第九设计研究院工程有限公司，上海   200063；3. 上海海洋工程和船厂水工特种工程技术研究中心，上海   200063）

摘要：基础冲刷是海工结构安全的主要威胁之一，如何降低冲刷深度是当下亟待解决的关键问题。针对某工程中的海床基三脚架基础，采用FLOW-3D软件建立了三维水动力和冲刷仿真数值模型，并根据前人试验验证了数值模型的准确性，研究了水流作用下海床基周围的水动力特征和局部冲刷特性；基于海床基周围的近床面水动力特性，提出了一种插板式底坎冲刷主动防护措施，并通过数值模拟对采用插板式底坎防护后的海床基局部流场和冲刷特性进行了分析。结果表明，插板式底坎有效减小了海床基周围的近床面流速，可将桩周最大冲刷深度削减70%，防护效果较好，可为实际工程中同类基础结构的冲刷防护提供参考。

关键词：多桩组；复合桩基；局部冲刷；主动防护；插板；底坎

波、流作用下单桩局部平衡冲刷深度的神经网络预测模型

赵辛奥，李岩，董平，赵笑影

（鲁东大学 水利土木学院，山东 烟台   264025）

摘要：桩柱是浅海和近岸工程结构的重要支撑构件。桩基周围海床在海浪或水流作用下的冲刷深度是一个重要的结构稳定设计参数，对其准确预测具有重要的工程意义和经济价值。目前，局部冲刷深度预测普遍采用经验公式、数学模型及人工智能方法。经验公式法包含的影响因素不完全，适用范围有限；而数学模型往往需要依赖确定复杂的动力地貌演变过程，计算量大，不便于工程设计使用。近年来，各种人工智能算法，特别是人工神经网络（artificial neural network，简称 ANN）方法，已经被应用到桩基周围局部冲刷深度计算，显示出了优越的预测能力。应用多层感知机反向传播算法神经网络方法（MLP/BP）建立了预测波、流分别作用下桩基局部平衡冲刷深度模型。模型比较了采用有量纲和无量纲训练参数数据输入得到的预测精度，并通过系统的敏感性分析，确定了波流参数和泥沙特征对计算结果的影响程度。研究结果不仅证实了无论是对应波浪还是水流作用条件，神经网络模型均优于大多数现有工程使用的经验公式，还证实了采用有量纲参数输入训练的模型可以得到比无量纲输入模型更为准确的预测结果。

关键词：局部冲刷；人工神经网络（ANN）；MLP/BP；冲刷深度预测

基于HPC-VOF方法的质量源造波研究

吴铖毓，李超凡，朱仁传

（上海交通大学 海洋工程全国重点实验室，上海   200240）

摘要：近年来，数值波浪水池已成为波浪模拟及波浪与结构物相互作用研究的重要手段。采用调和多项式单元法（HPC）高精度求解Laplace方程，引入体积分数法（VOF）实现自由面的稳定模拟与精确追踪，构建了全非线性HPC-VOF波浪水池。基于HPC理论框架采用域分解方法开发了各种非线性波浪的质量源造波技术，对深水五阶Stokes波模拟进行了网格和时间步收敛性研究。HPC-VOF波浪水池中不同参数的五阶Stokes波和椭圆余弦波的生成、传播和演化的时域模拟验证了不同水深条件下非线性波浪模拟的高效性，与解析解或参考文献数据的对比结果表明，数值波浪水池能高精度地再现非线性波浪的特征。此外，对微幅入射波和垂直壁面反射波叠加形成驻波的模拟能准确重现其演化过程及驻波的典型振动模式。

关键词：调和多项式单元法；体积分数法；质量源方法；非线性波浪模拟

植物型生态护岸消浪数值模型构建及物理试验研究

白洋¹，段明涛^1，2，柳叶¹，秦梦春^1，2，李绍武¹，赵帅^1，2

（1. 天津大学 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津   300072；2. 天津大学 河流海岸工程泥沙研究所，天津   300072）

摘要：植物型生态护岸作为一种新兴的海岸防护方式，不仅具备护岸功能，还能有效促进海岸带生态修复。然而，如何构建植物型生态护岸并对其消浪效果进行定量评估，仍是一个有待解决的问题。因此，采用数值模型模拟和物理模型试验两种方法对其进行了研究。通过在Navier-Stokes方程中引入植物与流体作用项，采用标准Smagorinsky紊流模式描述植物与波浪作用的紊流效应，并改进MAC算法（marker-and-cell method）和波浪表面追踪法，开发了数值模型；通过物理模型试验验证了数值模型，构建了植物消浪阻力系数经验公式。研究结果表明：构建的数值模型可以反映植物的消浪效果，量化海岸植物的消浪和透浪特性；植物消浪阻力系数经验公式可以反映植物的物理特性。研究工作可为植物型生态海岸防护工程设计提供科学依据。

关键词：海岸防护结构；植物型生态护岸；波浪数值模型；MAC算法

密排大圆筒透空防波堤消浪性能试验研究

杨博¹，林巍²，董政²，沈雨生¹，孙忠滨¹，潘军宁¹

（1. 南京水利科学研究院 河流海岸研究所 港口航道泥沙工程交通行业重点实验室，江苏 南京   210024；2. 中交集团粤港澳大湾区创新研究院，广东 珠海   519015）

摘要：作为防浪建筑物的密排大圆筒透空防波堤因其具有较好的透水性和对生态环境影响较小的优势，在港口、海岸及近海工程中有广阔的应用前景。通过对密排大圆筒防波堤结构进行波浪物理试验，初步分析了不同筒径、不同筒间距密排大圆筒的透反射性能，主要分析了不同波陡、不同相对间距和不同相对筒径的密排大圆筒在不同波高、波长入射波浪下的消浪性能，比较了密排大圆筒结构与密排桩结构的透浪性能的区别。试验结果表明：密排大圆筒防波堤的透射系数随筒径和波陡的增大而减小，随筒间距的增大而增大；当相对间距接近时，较大筒径密排大圆筒结构对波浪的消浪效果更显著；密排桩对相对间距的变化更为敏感，而密排大圆筒结构在较大相对间距时仍然能有效阻挡部分波浪的透射。根据试验结果得到了密排大圆筒防波堤透射系数的拟合公式，并利用独立的试验数据集对其准确性进行了检验，检验结果显示良好。

关键词：密排大圆筒；透射系数；反射系数；损耗系数；透射系数拟合公式

不规则波作用下内部碎石斜坡开孔沉箱反射系数试验研究

谷雪清^1，2，金瑞佳¹，耿宝磊¹

（1. 交通运输部天津水运工程科学研究院 港口水工建筑技术国家工程研究中心，天津   300456；2. 河海大学 港口海岸与近海工程学院，江苏 南京   210098）

摘要：内部带碎石斜坡的开孔沉箱，融合了斜坡堤与开孔沉箱的消浪优势，可以通过对现有码头的改造实现较好的消浪效果。基于弗劳德相似，开展了模型比尺为1∶20的二维波浪水槽物理模型试验，研究了不同周期不规则波浪作用下的内部带碎石斜坡开孔沉箱的反射系数，详细讨论了相对消浪室宽度、相对水深、内部碎石斜坡坡度以及填充碎石孔隙率等参数对反射系数的影响，通过控制单一变量法讨论各个影响因素与反射系数的关系，同时根据单个因素讨论结果，采用最小二乘法拟合得出内部碎石斜坡开孔沉箱反射系数的计算公式，并通过规则波试验数据对其进行了对比验证，研究结论可为相关工程设计和应用提供参考。

关键词：内部碎石斜坡结构；开孔沉箱；反射系数；不规则波

含应力松弛的柔性管端部密封性能数值模拟

陈鲲鹏^1，2，罗宇¹，张萌萌^1，2，杨奕^1，2，杜长江^1，2，付世晓^1，2，3

（1. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海   200240；2. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室，上海   200240；3. 上海交通大学 海洋装备研究院，上海   200240）

摘要：在海洋油气开发项目中，运输油气的非黏结柔性管通过两端的端部配件与其他结构相连接。端部配件针对非黏结柔性管的各层有不同的固定结构，其中护套层需要与端部配件的主体结构、楔形密封环以及密封法兰相连以实现密封功能。在柔性管实际工作的高温环境中，护套层材料会发生应力松弛现象，影响柔性管端部密封性能。首先进行高分子材料的拉伸试验和应力松弛试验，辨识相关的材料参数；然后利用非线性有限元软件建立柔性管端部密封系统的局部有限元模型，模拟密封系统中法兰环推动金属楔形环挤压护套层材料产生接触压力的全过程；最后讨论护套层的应力松弛及其时长、所承受轴向载荷对密封性能的影响。结果表明：护套层的应力松弛现象将会使得密封系统的接触压力下降34.5%~40.1%，且接触应力的下降在管道安装后的短时间内比较迅速，随着时间延长而逐渐变慢；护套层的轴向载荷对密封性能的影响不大。

关键词：非黏结柔性管；端部配件；密封系统；应力松弛；数值模拟

基于改进鹦鹉优化算法的船舶推力分配策略研究

刘明^1，2，娄德成¹，王晓飞³

（1. 南通大学 杏林学院，江苏 南通   226236；2. 南通大学 电气与自动化学院，江苏 南通   226019；3. 招商局重工（江苏）有限公司，江苏 南通   226116）

摘要：动力定位系统推力分配求解是一种高度复杂的非线性优化问题，其目标函数和约束条件具有多目标、多约束及非凸特性。传统的推力分配算法在处理该类问题时存在精度低及易陷入局部极值点等问题，而群智能优化算法虽然能够较容易地解决这些问题，但存在收敛速度慢、寻优结果稳定性差和不可靠等问题。针对上述问题，提出一种多策略融合的鹦鹉优化算法（MSPO），该算法通过分段法和改进混沌法相结合初始化种群，不仅增强初始种群的多样性，而且有效保留了种群中的“精英”个体，为算法稳定收敛和可靠收敛奠定基础；对适应度较差的若干个体执行自适应交叉算子策略，有效提升个体寻优效率、加快算法收敛速度；通过随机选取若干个体并采用广域阿基米德螺线更新方式，增强算法在搜索空间中的遍历性，进一步提升算法全局寻优能力；对最优个体实施多尺度多方向的极尽搜索策略，有利于算法在较少迭代次数内获得可靠且稳定的推力分配解。最后以测试函数和Cybership III船模为对象进行改进算法验证，结果表明改进策略提高了算法收敛的可靠性和稳定性，提升了推力分配精度。

关键词：推力分配；鹦鹉优化算法；交叉变异；阿基米德螺线；极尽搜索策略

舵翼型对船-舵系统回转性影响的数值研究

朱一鸣¹，奚英奇¹，刘靖峤¹，陈昌哲²，邹璐²

（1. 中国船舶及海洋工程设计研究院，上海   200023；2. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海   200240）

摘要：以KCS集装箱标模和NACA翼型舵组成的船-舵系统为研究对象，通过求解RANS方程，对船-舵系统的舵力试验、纯横荡试验和纯艏摇试验进行数值模拟。基于计算得到的船-舵系统的水动力和力矩，通过曲线拟合确定对应的水动力导数。结合船-舵系统水动力参数、水动力导数以及回转性指数的数值计算结果，研究了不同舵翼型对船-舵系统回转性的影响。结果显示：船-舵系统水动力参数随舵剖面厚度的增大而减小。在小舵角（10°以内）下，船-舵系统水动力参数中纵向力受舵翼型影响并不显著，而横向力和转艏力矩出现了较为显著的差异；在大舵角（10°以上）下，3种力受翼舵型影响显著。作用在船后舵上的法向力随舵翼型厚度的增大而减小，增加翼型厚度会降低船舶回转性。

关键词：船-舵系统；约束模试验；水动力参数；回转性；计算流体动力学

基于泊松卡尔曼滤波与质点滤波的水下航行器寻源方法

高翔宇^1，2，吴超^1，2，吴宗秀^1，2，冯钊^1，2，段萧^1，2

（1. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海   200240；2. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室，上海   200240）

摘要：以海洋物理化学场寻源为背景，针对水下航行器的场源搜索问题，提出了一种基于泊松卡尔曼滤波与质点滤波的场源参数估计方法。在贝叶斯状态估计的递归过程中，通过泊松卡尔曼滤波估计粒子释放速率参数，通过质点滤波更新场源坐标概率密度，实现场源参数估计的分离，减少了场源状态空间的维度，最后根据信息熵指导航行器的采样行为。分别在二维和三维空间寻源场景中进行了仿真验证，结果显示随着采样次数的增加，该方法对粒子释放速率参数的估计值可以较好地收敛到真实值附近，且可以保证场源位置概率密度估计的准确性。与传统粒子滤波算法仿真结果对比表明，所提方法在保证场源参数估计准确性的同时可以显著减少粒子数量，达到降低维度、提高计算效率的目的。

关键词：质点滤波；泊松卡尔曼滤波；贝叶斯状态估计；水下航行器；场源搜索

珠江磨刀门河口年最高水位的影响因素辨识及其联合依赖关系研究

欧素英^{1，2，3，4}，刁秋月^{1，2，3，4}，李博^{1，2，3，4}，蔡华阳^{1，2，3，4}，林凯荣⁵

（1. 中山大学 海洋工程与技术学院河口海岸研究所，广东 广州   510275；2. 河口水利技术国家地方联合工程实验室，广东 广州   510275；3. 广东省海岸与岛礁工程技术研究中心，广东 广州   510275；4. 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东 珠海   519080；5. 中山大学 土木工程学院，广东 广州   510275）

摘要：径流、潮汐与风暴增水等因素导致的极端高水位直接威胁河口三角洲地区的水安全，这些因素的复杂相互作用使得洪潮灾害的预报和防治变得更加困难。以珠江磨刀门河口为例，基于长期实测水位数据，采用流量驱动下的调和分析模型RTIDE，提取年最高水位信号中的平均海平面，径流、潮汐和风暴增水信号，定量研究这些因素与年最高水位的联合依赖关系。结果表明：1）海平面上升对年最高水位的影响逐年增大，河口风暴增水对年最高水位的贡献也呈现增大趋势。自2000年起，多数年份中，风暴增水已成为年最高水位的主导贡献因素，其贡献率超过50%，而径流和潮汐的贡献则有所减小。2）风暴增水与年最高水位的联合依赖关系最为显著，90%以上的年最高水位事件与强风暴增水事件相关；而年最高水位与潮水位的依赖关系较弱，各年最高水位事件可能与0.23~1.28 m范围内任意的中、高潮位事件组合。3）近50年来，三灶和灯笼山的年最高水位与风暴增水同时出现高水位事件的概率达到42.2%~61.7%，竹银站则达到18.3%，略高于年最高水位与洪水的遭遇概率；然而，各站同时遭遇大洪水（径流贡献高水位）和强风暴增水的条件概率较低，低于0.1%。该研究有助于深入理解河口地区极端高水位形成的机理，并为河口三角洲的管理、防灾减灾及堤防建设等提供重要科学依据。

关键词：极端高水位；径流；潮汐；风暴增水；联合分布

无人机载LiDAR及摄影测量技术在沙滩地形监测中的应用研究

钟小菁^1，2，陈沈良³，李鹏¹，戚洪帅²，戚湛扬^1，2，徐炜³，何原荣⁴，于鹏⁴

（1. 集美大学 港口与海岸工程学院 厦门市绿色与智慧海岸工程重点实验室，福建 厦门   361021；2. 自然资源部第三海洋研究所 自然资源部海洋生态保护与修复重点实验室/福建省海洋生态保护与修复重点实验室，福建 厦门   361005；3. 华东师范大学 河口海岸全国重点实验室，上海   200241；4. 厦门理工学院 数字福建自然灾害监测大数据研究所，福建 厦门   361024）

摘要：沙滩地形是海岸带基础观测的要素之一，对海岸带开发、保护和研究具有重要意义。近年来，随着激光雷达和摄影测量等观测技术的发展，沙滩地形的大范围、高精度监测成为可能，但各测量系统对沙滩地貌监测的精度仍有待进一步研究。采用常规验证和Triple Collocation（TC）方法对地面实时动态载波相位差分（RTK）、无人机摄影测量及机载激光雷达（LiDAR）这3种观测系统开展沙滩地形的监测精度评估和误差分析，探讨了滩面覆盖类型、降雨条件等因素对沙滩地形监测的影响，获得了福建省厦门市同安区彩虹沙滩的高精度地形变化监测结果并开展了成因分析。结果表明：地面RTK的误差方差最小，达到0.001 2 m²，而空中监测手段略微高估了沙滩高程，无人机摄影测量与机载LiDAR的误差方差分别为0.020 4 和0.048 0 m²；在正常天气条件下，机载LiDAR和无人机摄影测量手段获得的结果与地面RTK较为接近，无人机摄影测量结果的均方根误差（0.082 m）要略低于机载LiDAR（0.114 m）；在降雨条件下，无人机摄影测量获得的结果与地面RTK结果相近，其误差方差为0.002 7 m²，略低于地面RTK的-0.003 0 m²，机载LiDAR（0.143 9 m²）则显著高估了沙滩高程；在地面覆盖类型方面，无人机摄影测量显著高估了灌木和浅水区的地面高程，而机载LiDAR在这两种地面类型的表现则优于无人机摄影测量。研究可为中小尺度上海岸动力地貌观测方法的选择提供重要参考。

关键词：海岸带；沙滩地形；无人机摄影；机载激光雷达；地貌观测；摄影测量