强弱风浪扰动下太湖的营养盐垂向分布特征

在一次风速12m/s的强风浪过程中及在连续多天弱风浪之后,对太湖梅梁湾一浅水区营养盐、悬浮物等的垂向分布进行了观测和分析。结果表明,在水底沉积物约20cm的情况下,强风浪期间与弱风浪期间相比,湖水中悬浮物浓度提高了10倍,总磷浓度提高了3 6倍。而强风浪期间与弱风浪期间的水体溶解性总磷(DTP)、溶解性活性磷(SRP)的浓度无显著差异。说明尽管强风浪过程引起沉积物大量悬浮,水体悬浮颗粒态营养盐显著增高,但是由于悬浮过程营养盐释放与沉降机制作用十分复杂,活性营养盐的浓度未必能提高。无论强风浪还是弱风浪期间,水体的表层至水土界面上50cm层的悬浮物浓度、营养盐浓度没有明显的分层现象,但明显低于水土界面上50cm内的悬浮物浓度和总磷浓度。无论是强风浪期间还是弱风浪期间,表层到底层水体SRP浓度无显著差异。     

模拟扰动条件下太湖沉积物的再悬浮特征

采用沉积物再悬浮振荡器在0.2~0.5N/m2的切应力和60~1800s的持续振荡时间下,对太湖沉积物原状芯样的再悬浮特征开展模拟实验研究,揭示切应力大小和外力作用时间对沉积物再悬浮的影响。实验结果表明,振荡初期,上覆水中悬浮物浓度上升速率较快,随振荡时间延长,上升速率减缓,浓度趋于稳定;且浓度上升速率随切应力增加呈显著增大趋势。此外,悬浮物沉降通量随振荡时间而增大,而再悬浮通量呈相反变化趋势,两者的时间变化曲线逐渐接近,最终达到动态平衡。室内模拟试验观测值与太湖现场观测结果的对比表明,该模拟装置能够在室内可控条件下较好地反映太湖沉积物再悬浮特征。     

波浪扰动对太湖底泥磷释放影响模拟

为揭示波浪扰动对湖泊底泥磷释放的影响,在波浪水槽中模拟了不同波高情况下扰动对水体、水土界面、底泥间隙水的磷、溶解氧等的影响.结果显示,在大波扰动下,沉积物大量悬浮,水体总磷随之增加,溶解性磷增加却不显著;波浪扰动显著增加了水体和沉积物界面的溶解氧浓度,并增加了溶解氧在沉积物的侵蚀深度;波浪扰动降低了沉积物表层10 cm内间隙水中的磷浓度,而10 cm以下沉积物中间隙水中磷浓度基本保持不变.研究表明,波浪扰动可迅速增加水体中颗粒态的营养盐,但是对于溶解态营养盐,尤其是水体中活性磷浓度的影响,则受沉积物性质、水-沉积物间隙水磷浓度差,以及水-沉积物中氧含量等多方面因素的影响.     

长江中下游浅水湖泊水体磷形态的组成和分布特征

长江中下游是我国浅水湖泊分布比较集中的地区,也是富营养化湖泊分布的主要地区.这些湖泊有供水、渔业、航运、防洪、娱乐等重要功能,对于社会稳定和经济发展有重要的作用.20世纪80年代以来,随着经济的巨大发展,湖泊水体的环境日趋恶化,富营养化的形势日益严峻,已经严重制约了地方经济的可持续发展.     

浅水湖泊沉积物中磷的地球化学特征

对太湖不同污染状况和生态系统状况的湖区沉积物中磷的地球化学形态及其分布进行了研究。结果发现,沉积物的理化性质和磷的化学形态一般都在表层下深5～15cm发生明显的转折;草型湖区、藻型湖区、开阔湖面的大湖区沉积物的理化性质、间隙水中的磷浓度及沉积物中磷的形态存在较大的差异。东太湖沉积物间隙水磷浓度和交换态磷含量都显著低于其他湖区;风浪扰动相对剧烈的开阔湖面湖区沉积物中磷的沉积规律也不同于梅梁湾藻型湖区和东太湖草型湖区。研究表明,浅水湖泊中水生生物状况、风浪扰动状况对沉积物中磷的地球化学行为有至关重要的影响。     

浅水湖泊水体中不同颗粒悬浮物静沉降规律研究

为了解浅水湖泊水体中颗粒悬浮物的静沉降规律,以太湖为例,采用重复深度吸管法计算了2005年4月、5月间在太湖进行的4次静沉降模拟实验中的沉降速度。结果表明:①在悬浮物沉降过程内,3种颗粒物的沉速关系为颗粒无机物(PIM)>悬浮物(SS)>颗粒有机物(POM)。在相同的沉降时间内,PIM的沉速为SS沉速的1.6~2.0倍,POM的沉速为SS沉速的0.3~0.7倍,PIM的沉速为POM沉速的2.5~5.5倍;②水体中悬浮物浓度与沉降时间均呈现出明显的指数衰减规律,悬浮物中无机物含量较高时这种规律更为明显;③悬浮物浓度较低时,太湖悬浮物的沉降速率与水体中的悬浮物浓度无明显的相关关系;而悬浮物浓度较高时,沉降速率随悬浮物浓度升高而增大。     

滑移流对浅水湖泊风浪传播特性影响试验研究

浅水湖泊等有限风吹程及水深水域的风浪多处于发展阶段，风拖曳表层水体产生的滑移流会对风浪传播特性产生影响，风浪的波速、波长等参数难以通过线性波的理论频散关系获取。为准确预测湖泊风浪参数，在考虑浅水湖泊的有限吹程和水深特征的基础上，利用风洞水槽模拟研究了滑移流对风浪传播特性的影响。结果表明:滑移流、斯托克斯流及表面流均与风速正相关，滑移流与表面流比值随着风速的增加逐渐降低并稳定于75%；滑移流对波速和波长有促进作用，对小尺度波浪的促进作用尤其显著；波浪非线性会抑制滑移流对波速及波长的促进作用；建立了考虑滑移流影响的风浪经验频散关系式以及风浪主频波速经验关系式。     

湖泊中磷循环及其生态健康效应的模拟研究

以巢湖为例,开发了模拟巢湖磷循环的生态系统动力学模型,并将其应用于模拟大型水生植物恢复对巢湖生态结构和生态健康的影响.     

滑移流对浅水湖泊风浪传播特性影响试验研究

浅水湖泊等有限风吹程及水深水域的风浪多处于发展阶段，风拖曳表层水体产生的滑移流会对风浪传播特性产生影响，风浪的波速、波长等参数难以通过线性波的理论频散关系获取。为准确预测湖泊风浪参数，在考虑浅水湖泊的有限吹程和水深特征的基础上，利用风洞水槽模拟研究了滑移流对风浪传播特性的影响。结果表明：滑移流、斯托克斯流及表面流均与风速正相关，滑移流与表面流比值随着风速的增加逐渐降低并稳定于75%；滑移流对波速和波长有促进作用，对小尺度波浪的促进作用尤其显著；波浪非线性会抑制滑移流对波速及波长的促进作用；建立了考虑滑移流影响的风浪经验频散关系式以及风浪主频波速经验关系式。     

取土器切入引起土体扰动的数值模拟分析

采用有限元法对取土器压入土体过程作了初步数值模拟,评价该过程产生的扰动,并分析取土器参数对扰动程度的影响.根据模拟结果,取土器切入对周围土体产生了扰动影响,形成环形和上端塑性扰动带,中心部位扰动相对较小,中间土位移以竖向为主,竖向应变经历了压-拉过程.取土器面积比、摩擦系数和刃口角度大小均对扰动程度产生影响.     

污染河水中磷对浅层地下水的影响

室内试验选用3种天然砂土作为渗透介质,以生活污水模拟排污河水,发现中砂(＞92%)对总磷的去除效果明显好于粗砂(60%～80%),并且随渗透介质深度的增加总磷的去除率增加.磷的去除机理主要是吸附和沉淀,由于吸附作用很快达到饱和,所以沉淀反应是排污河中磷的最重要的去除机理.野外抽水的试验结果表明:凉水河中的总磷对地下水影响较小.虽然在排污河形成早期总磷在粗砂中会产生穿透,但随着时间的推移,由于河流底泥的形成,磷大部分被截留于底泥和介质内部,能够直接进入地下水的量很少.     

模拟降雨条件下坡面流水动力学特性研究

为探明降雨条件下沙黄土坡面水流水动力学特性,以流体力学和泥沙运动力学理论为依据,通过5个坡度和5个雨强组合条件下室内模拟降雨试验,系统研究了坡面水流水力参数的变化规律。结果表明,降雨条件下坡面薄层水流雷诺数均小于580,处于层流失稳区;水流流型随雨强和坡度的变化而发生转捩,当坡度较缓、雨强较小时,床面形态处于低能态区和过渡区,床面出现沙纹现象,水流宏观上呈缓流,反之,坡度较陡、雨强较大时,床面由沙纹和沙垄向动平床过渡,宏观上多呈急流;并根据薄层水流阻力组成特点,推导出沙黄土坡面薄层水流阻力计算公式。验证结果表明,该式误差较小,可为坡面侵蚀预报模型的构建提供参考。     

浅层滑坡诱发沟谷泥石流的地形和降雨条件

2011年贵州省望谟县打易镇的大范围浅层滑坡诱发的沟谷泥石流提供了研究这类泥石流地形和降雨条件的机会。在地质条件一致和小区域内的降雨条件基本一致的情况下,地形条件就是这些泥石流暴发与否的唯一决定因素。对比一些重要的地形因素与泥石流暴发的关系,得出了由流域面积、沟床纵比降和25°~45°山坡坡度面积比组成的泥石流综合地形因子T。在地形因子T的基础上,研究获得了由前期降雨量、1 h降雨强度、年平均降雨量等组成的降雨因子R。由地形因子T和降雨因子R获得的临界条件P可以判断该区域的泥石流暴发。由于研究工作部分基于泥石流的形成机理,研究成果还可用于其他区域的泥石流形成预测,为泥石流的预测预报提供了一个较好的方法。     

再悬浮条件下沉积物内源磷迁移-转化机制研究进展

对沉积物再悬浮的驱动力及其耦合效应、再悬浮-内源磷迁移转化机制及主要影响因素进行了阐述,探讨了该领域未来可能的研究方向。相关研究发现,沉积物再悬浮的各种驱动力既可以单独作用也可相互耦合,其耦合效应具有显著的时空变异性;再悬浮使还原态沉积物暴露于有氧环境,沉积物中铁、锰的氧化以及沉积物颗粒的吸附促进了内源水溶态无机磷(SRP)的去除,而进入水体的内源有机磷则通过生物矿化和光化学分解转化为SRP;沉积物物化特征、水动力、水生生物以及水体理化性质等因素控制着再悬浮过程中内源磷的迁移和转化。指出再悬浮条件下沉积物内源磷迁移转化的多过程耦合效应、沉积物中磷形态的转化及其生物有效性、内源有机磷矿化与光化学分解机制及其调控因素将是本领域需要进一步研究的重点。     

阜阳市浅层地下水总硬度近年变化特征

阜阳是安徽省人口最多的市,工农业生产主要取用地下水,总硬度是该市浅层地下水主要超标组分之一。近5年来,该市浅层地下水总硬度平均值呈现缓慢增高的趋势,标准差亦在缓慢增加,近两年总硬度数值间差异明显增大。利用spss软件,分析近年浅层地下水的pH、TDS、总碱度、氯化物与总硬度的相关关系,结果可知:pH、TDS、总碱度、氯化物与总硬度都存在极显著的线性相关关系,其中,仅有pH与总硬度是负相关,其余均为正相关关系,总碱度与总硬度为低度线性相关,TDS、氯化物与总硬度呈中度线性相关。结合阜阳市浅层地下水的埋藏条件、补给来源、监测井的地理位置和地下水开采历史,得出该市浅层地下水总硬度升高主要与人为污染和地下水超采有关,外来的污染物来源主要是农业污染和生活污染。     

电力隧道超大直径顶管施工扰动特性研究

由于顶管工程在经济方面的优势以及控制周围环境水平的提升,而得到广泛应用,但目前顶管扰动特性方面的研究多数限于中小顶管,未考虑超大直径顶管的特殊性。对上海世博电力电缆隧道顶管施工进行了现场监测,并主要分析了水-土压力变化曲线,测试结果反映了超大直径顶管顶进5阶段的扰动特性。工程经验表明,超大直径长距离顶进成功的主要作用因素有3个：泥浆套作用、开挖面控制和姿态动态调整。最后对泥浆套在顶管中的形成过程以及扰动作用机制进行了研究,泥浆套在注入、泥膜形成以及整体发挥作用的过程中具备填充、支承、隔阻、润滑等作用。