悬浮沉积物对磷酸盐的吸附与释放及藻类对吸附磷的利用

本文用1987年12月采自平度县大泽山水库的水样和沉积物样品,实验研究了悬浮沉积物对磷酸盐的吸附与释放以及藻类对悬浮沉积物吸附磷的利用。实验证明,悬浮沉积物对PO_4—P的吸附相当迅速,24小时即趋于饱和;绝对吸附量随水中原有PO_4—P浓度和沉积物含量增加而增加,相对吸附量也随水中原有PO_4—P浓度的增加而增加,但随沉积物含量的增加而减少;悬浮沉积物的吸磷或释磷,取决于沉积物吸附的磷量与水中溶存PO_4—P浓度两者的相对关系,在吸附释放平衡条件下,二者的数量变化呈对数相关。藻类培养结果表明,悬浮沉积物吸附磷能被藻类直接利用。据此,作者提出应当用总活性磷,而不是溶解无机磷作为浅水型内陆水域有效磷的指标。     

浅水水库中磷的周年变动及其影响因素

1987年2月—1988年3月在山东平度县大泽山水库进行了本项研究。结果表明,总磷及颗粒磷夏季显著高于冬季,总溶解磷、溶解有机磷及溶解无机磷则是冬季高于夏季;总磷中几乎终年都以颗粒磷为主,总溶解磷中则基本上全年都以溶解有机磷为主;溶解无机磷的季节变化最剧烈,颗粒磷次之,全年中溶解有机磷最稳定,早春及冬季则以总磷最稳定;影响该水库磷变化的主要因素是进水、人工施肥,以及为风力和水深所影响的沉积物的沉浮。为此作者建议,冬季和早春的调查应选总磷为指标,全年调查应选溶解有机磷;浅水水域施磷肥的适宜时机为生长季节的高水位期,枯水期一般不必施磷肥。     

风速变化对竹湖流场结构影响的数值试验

利用EcoTaihu生态模型中的压缩坐标系下三维水动力学子模型，对4种吞吐流量（换水周期分别为36d、7．2d、3．6d、35h），东、西、南、北风向，不同风速的风场作用下的浅水湖泊进行了数值模拟，分析比较了不同风速作用下湖泊分层流场及垂向平均流场结构的差异。结果表明，随着风速的增大，湖泊垂向平均流场逐渐由受吞吐流控制转变成受风生流场控制；在此转变过程中存在着临界风速值，当风速大小超过该值时，流场结构发生明显的改变；风向和吞吐流量是影响临界风速值大小的主要因素。风速变化对稳定状态的湖泊表层、次表层流场有较大影响，而对底层和次底层影响不大。在水深水平变化较大的区域，垂直平均流场结构对风速变化的响应较为敏感，易形成环流，浅水区垂向平均流向和风向一致，深水区则和风向相反；水深变化较小的水域，流场结构对风速变化的响应则较为迟钝。     

利用SWAN模型计算的侧边界附近风浪场的变化特征

鉴于SWAN模型不能有效地模拟侧边界附近的风浪场,详细研究了在不同水深和风速情况下模型侧边界附近波要素,包括波高、周期、波向和波长的变化特征和失真范围。计算结果表明水深和风速的变化对于侧边界附近不同波要素的影响是不同的。在风速一定的情况下,失真范围随着水深的增大而增大。在水深一定的情况下,根据波高、周期和波长的相对误差所计算的失真范围与根据他们的绝对误差所计算的失真范围不同。随着风速的增大,根据相对误差所计算的失真范围减小;而根据绝对误差所计算的失真范围变化不大。随着风速的增大,波向的失真范围减小。研究了在水深变化的水域,包括太湖和淀山湖在内的侧边界附近的风浪场,结果表明如果计算范围不适当扩大确实会导致侧边界附近的风浪场失真。因此在利用SWAN模型模拟计算近岸或内陆湖泊风浪场时,需采取适当的措施以减小计算误差。     

内陆水域磷浓度预报模式及其应用

湖泊、水库是开放型的生态系,营养物质不断地从外界输入,并在系统内循环,其中一部分又以不同的形式输出。磷是大多数内陆水域的限制性营养元素,这一点早已为人们所重视。由于磷在水域中的存在形式、循环过程及时空分布复杂多变,且受多方面因素的影响,为了得出整体性的结论,需要建立有若干参数的数学模式。在这方面,国外学者已做了大量     

潮间带小海湾围堤对湾外水下岸坡的影响

分析了杭州湾北岸一个潮间带小海湾－炮台湾及其前沿海域的流场、含沙量分布及水下地形的变化，指出小海湾内水流主要受湾外浅水水流控制，在独特的边界地影响下，湾内在不同时段内出现历时较短的水平环流，流场变化较快，小水深时水体含沙量较高，含沙量随水深和水流和变化而急剧变化。对湾外浅水水域水流的挟沙力了计算，并讨论了炮台湾围堤后水流挟沙力的变化，给出围堤后水下岸坡剖面变动的预测，经与实测比较，结果是令人满意的     

关于沉积物释磷问题的研究

沉积物是内陆水域磷循环的一个重要环节,沉积物释磷作为内输入磷源,对水域营养水平有着不容忽视的影响。例如,人们发现较浅的湖泊夏季中期出现磷浓度高峰,有些浅湖夏季氮成为限制性营养元素;混合湖与分层湖的总磷—叶绿素相关模式有着显著差异等。研究证明,这些现象都与沉积物释磷有关,而且在许多水域,磷的内输入占了总输入的相当比重,其对水域生产力起着举足轻重的作用。因而,近些年来,国外不少学者对沉积物释磷的机理、制约因素等进行了大量的调查研究,这些结论对于渔业经营及环境管理都具有参考价值。     

SWAN模型模拟风浪场侧边界失真范围研究

鉴于SWAN模型存在着不能有效地模拟固壁边界附近风浪场的缺点,即在边界附近所模拟的波要素存在失真的现象,研究了在不同水深、风速和风向情况下模型侧边界附近波要素的失真范围,并对计算结果进行了详细的分析。结果表明水深、风速和风向对于侧边界附近波要素的失真范围具有不同的影响,即在风速一定的情况下,失真范围随着水深的增大而增大;水深一定的情况下,失真范围随着风速的增大而减小、随着风向的增大而增大。在利用SWAN模型模拟计算近岸或内陆湖泊风浪场时,必须采取适当的措施以减少实际计算域侧边界附近计算结果的失真范围。     

青岛地区海雾分布及大气边界层条件分析

青岛地区海雾多发,观测表明海雾对沿海地区影响范围不尽相同,特别是海雾影响内陆的机理尚缺乏研究。本文利用观测资料及数值模式统计了青岛地区4月-7月海雾分布特征,并对不同影响范围海雾典型个例进行对比分析,结果表明:海雾发生日数自沿海向内陆递减。胶州湾沿岸雾日数比黄海沿岸明显减少,胶州湾东北部的雾日数要少于胶州湾西北部。海雾多发生于高空形势稳定,低层偏南流场的天气条件下。大气边界层内逆温层的的范围大致影响着海雾的分布。只影响沿海的海雾,地面为偏南风,风速在3~8 m/s之间,内陆风力减弱不明显。500 m以下大气边界层内风速切变大。湍流作用使海雾向内陆推进过程中倾斜抬升为低云,地面雾区减弱。能够影响内陆地区的海雾,多出现在地面风力较弱的情况之下,大部分在1~3 m/s之间。500 m以下大气边界层内风速切变小,大气边界层内湍流强度不强,使沿海到内陆的逆温层能够始终维持,沿海海雾在弱南风影响下延伸影响内陆地区。     

海洋环境要素计算不确定性分析

以一艘现役起重船为研究对象,对其进行不同水深(46 m和36 m),缩尺比1∶50的模型试验。采用基于二次传递函数QTF的时域准静态分析法对实际尺度起重船与系泊系统进行耦合数值分析,并与试验结果进行比较。结果表明,当水深变浅时,浅水对二阶载荷的影响是系泊力明显的主要因素,浅水对一阶载荷的影响有限。在保持系泊系统刚度线性不随水深变化的前提下进行了三个水深吃水比的数值模拟计算,结果表明,对于系泊起重船,随着水深的减小,二阶定常力有所增大;浅水对差频载荷的影响在30 m水深(吃水水深比d/h=0.27)时变得明显。对于浅水系泊系统的相关分析需要充分考虑水深对二阶慢漂运动的影响,保证系泊系统的安全。     

台湾海峡风海流的数值计算

本文根据提出的浅海稳定风海流的理论基础和计算方法,计算了台湾海峡的风海流.     

基于水色遥感的黄、东海叶绿素a浓度季节和年际变化特征分析

海洋叶绿素a浓度是衡量海洋浮游植物的生物量和富营养化程度的最基本指标之一。黄、东海叶绿素a浓度年际变化显著,其影响因素需深入分析。本文依据黄、东海的地理位置、水深和生态特征将其分为5个区域进行研究。由5个区域叶绿素a浓度的季节变化可以看出,水华发生早晚依次是黄海西岸—北黄海中部—南黄海中部—东海陆架区—东海近岸海区。从年际变化可以看出,除东海陆架外,其它4个区域的变化幅度均较大。在冬季和夏季,5个区域的基础生物量在2008年均达到最低;在春季和秋季,黄、东海近岸和北黄海中部的年际变化较大,5个区域在2006年春季均达到最高;2009年秋季较其它年份均低。5个区域基础生物量由高到低为:黄、东海近岸较高,然后是北黄海中部和南黄海中部,东海陆架最低。从与水温、风速和有效光合辐射的相关分析来看,浮游植物生长的年际变化受海面风速的影响较大。近岸区域水体混合均匀,营养盐丰富,风速较小时水体稳定有利于浮游植物生长,而水深较深区域,风速较大时,营养盐易补充到表层,有利于浮游植物生长。     

台风期间南海北部岛礁及下坡海底对水下噪声的影响研究

The correlation of ambient noise with wind speed, and the depth dependence of ambient noise are both investigated, where the ocean noise data were recorded by a vertical line array in the northern South China Sea. It is shown that the correlation coefficients increase with increasing hydrophone depth during typhoon periods when the frequency ≥ 250 Hz, which opposes the generally accepted knowledge that the correlation coefficients of noise level and wind speed decrease with increasing depth during non-typhoon periods. Particularly at frequencies of 250 Hz, 315 Hz and 400 Hz, the correlation coefficients increase by more than 0.05 at depths ranging from 155 m to 875 m. At the three frequencies, the average noise levels also increase with increasing depth during typhoon periods. It is suggested that these differences are attributed to the wind-generated noise in shallow waters and the effect of "downslope enhancement" to sound propagation. During typhoon periods, the surf breaking and surf beat upon the shores and reefs are strengthened, and the source levels are increased. The wind-generated noise in shallow waters interacts with the downslope sea floor, with the noise-depth distribution changed by a "downslope enhancement" effect promoting noise propagation.     

地形和风速影响下的海气相互作用大涡模拟研究

当水流经过海洋地形时,水流的不稳定性会引起垂向混合并伴随大量湍流过程。针对传统海气耦合模式缺少在湍流尺度上讨论海洋地形与风速对海气相互作用影响的问题,使用并行大涡模拟海气耦合模式(the parallelized large eddy simulation model, PALM)在5 m/s的背景风场下,引入理想立方体地形,对比有无地形的影响;设置地形边长为L,高为3L (其中大气部分高L), L与水深H之比为L/H=1/2;然后保持地形条件不变。设置5、10和15 m/s三种风速,讨论风速对小尺度海气相互作用的影响。研究表明:地形在大气部分减弱顺风向速度,增强侧风向速度,影响0～5L的高度区域,而对垂向作用较小;无地形条件下湍流垂向涡黏系数K_m在-0.3L时,水深达到最大值0.024 m²/s,有地形条件下K_m在-0.8L时,达到最大值为0.16 m²/s,地形的存在使得上层海洋混合加强, K_m最大值增加1个数量级。随风速增大海洋和大气中的净热通量、淡水通量和浮力通量都相应...     

SWAN模型中不同风拖曳力系数对风浪模拟的影响

本文以荷兰哈灵水道海域为实验区域,通过敏感性实验,研究了在14 m/s、31.5 m/s和50 m/s（分别代表一般大风、强热带风暴和强台风的极端条件）定常风速下SWAN模型中不同风拖曳力系数对风浪模拟的影响程度。结果表明,对于近岸浅水区域（水深小于20 m）,风拖曳力系数计算方案的选择对有效波高影响较小,而且当风速增加到一定程度后,波浪破碎成为影响波高值的主要因素;对于深水区域（水深大于30 m）,一般大风条件下风拖曳力系数计算方案的选择对有效波高影响仍然较小,随着风速的继续增大,风拖曳力系数计算方案的选择对有效波高的影响逐渐显著。对于平均周期,风拖曳力系数计算方案的选择和风速的改变对其影响均较小,而由水深变浅导致的波浪破碎对其影响较为显著。根据敏感性实验结果,本文对SWAN模型中风拖曳力系数计算方案的选择做出如下建议:计算近岸浅水区域风浪场或深水区域一般大风条件风浪场时,其风拖曳力系数可以直接采用模型默认选项;而对于深水区域更大风速条件,可首先采用模型默认选项试算,然后结合当地海域实测波浪资料进行修正。     

黄河入海物质输运通道

渤海水体浊度的分布及其季节变化反映了悬浮物质的分布、输运及其季节特征。本文利用2012—2016年渤黄海8个航次现场观测的水体温度、浊度数据,并结合CCMP(Cross—CalibratedMulti—Platform)风场数据、ROMS(RegionalOceanModelSystem)海流数值模拟结果,分析了渤海海域水体浊度季节分布特征。水体浊度的大小与风速的季节变化密切相关,冬季,黄河口及附近海域的浊度值最高,离岸31km到56km处浊度值从180NTU迅速下降至54.3NTU,而其他季节的浊度较低;渤海全年20m以深海域再悬浮较弱,以水平扩展为主。进而甄别了黄河口附近高浊度水体向渤黄海输运的两条路径,分别为:冬夏季均存在的沿渤中浅滩西侧通道向渤海北部扩展和冬季存在的沿莱州湾湾口向渤海海峡南部及北黄海输运,该两条路径主要由环流场控制。