近岸典型养殖海区的潮流垂直结构特征

2006年7月在我国北方典型养殖海域桑沟湾进行现场观测,探讨养殖生物和养殖设施影响下潮流垂直结构的特征.结果显示:①夏季的桑沟湾,大量养殖生物和养殖设施的存在造成了潮流垂直结构中出现了潮流上边界层这一独特现象;②建立1个双阻力模型来描述这个现象,得到湾口北侧海带养殖区的潮流上边界层平均阻力系数-CDS=5.4×10-2和底边界层平均阻力系数-CDB=1.5×10-2;湾中部贝藻兼养区的-CDS=4.9×10-2,-CDB=1.9×10-3,并与同在黄海的自然海区青岛外海做比较;③在半日潮占优的桑沟湾海区,养殖阻力和底应力均具有1/4潮周期特征.在养殖阻力大于底应力的情况下,该海区出现了表层海水先涨/落潮的现象,这与浅海潮流底层海水先涨/落潮的一般规律截然不同.     

桑沟湾扇贝养殖对甲藻数量的影响

研究了1983-1984年和1999-2000年桑沟湾的扇贝养殖区内、外甲藻密度的变化。结果表明：扇贝养殖区内甲藻细胞的绝对密度和相对密度均低于养殖区外;在扇贝存养生物量高且摄食活跃的8月,扇贝养殖区内浮游植物的主要优势种也由甲藻变为硅藻。这表明桑沟湾的扇贝养殖对于甲藻的密度有一定的控制作用。     

桑沟湾养殖业的现状及对策

桑沟湾是荣成市水产养殖的主要水域,养殖面积达8万亩,年养殖产量10多万吨,分别占全市养殖总面积和养殖总产量的30％左右,在荣成市养殖业中占有举足轻重的地位。但进入90年代以来,该湾的主要养殖品种——海带出现了藻体腐烂、出成率低,扇贝出现了个体小、生长周期长、出柱率低、死亡率高等一系列问题。为解决这些问题,市海洋与水产局组织科研部门对桑沟湾的养殖情况进行了全面系     

桑沟湾磷循环

The phosphorus cycle is studied during 2013–2014 in the Sanggou Bay(SGB), which is a typical aquaculture area in northern China. The forms of measured phosphorus include dissolved inorganic phosphorus(DIP), dissolved organic phosphorus(DOP), particulate inorganic phosphorus(PIP), and particulate organic phosphorus(POP).DIP and PIP are the major forms of total dissolved phosphorus(TDP) and total particulate phosphorus(TPP),representing 51%–75% and 53%–80%, respectively. The concentrations and distributions of phosphorus forms vary among seasons relative to aquaculture cycles, fluvial input, and hydrodynamic conditions. In autumn the concentration of DIP is significantly higher than in other seasons(P0.01), and higher concentrations are found in the west of the bay. In winter and spring the phosphorus concentrations are higher in the east of the bay than in the west. In summer, the distributions of phosphorus forms are uniform. A preliminary phosphorus budget is developed, and shows that SGB is a net sink of phosphorus. A total of 1.80×10~7 mol/a phosphorus is transported into the bay. The Yellow Sea is the major source of net input of phosphorus(61%), followed by submarine groundwater discharge(SGD)(27%), river input(11%), and atmospheric deposition(1%). The main phosphorus sink is the harvest of seaweeds(Saccharina japonica and Gracilaria lemaneiformis), bivalves(Chlamys farreri),and oysters(Crassostrea gigas), accounting for a total of 1.12×10~7 mol/a. Burial of phosphorus in sediment is another important sink, accounting for 7.00×10~6 mol/a. Biodeposition by bivalves is the major source of phosphorus in sediment, accounting for 54% of the total.     

半封闭高密度筏式养殖海域水动力场的数值模拟

基于2006年4月和7月在中国北方典型筏式养殖海域--桑沟湾的潮流特征的观测,对养殖设施(筏架与浮子等)和养殖生物(海带等)带来的阻力分别进行参数化,修改POM模型,对桑沟湾水动力场进行模拟,进而以此水动力模型驱动水质模型模拟该湾半交换时间,并与不考虑养殖阻力的模拟结果进行比较.结果表明:(1) 加入养殖阻力的水动力模型能模拟出更加真实的潮流流速大小和垂直结构特征,即筏式养殖活动带来的潮流上边界层的存在.(2) 由于养殖活动的影响,桑沟湾的流速减小40%,平均半交换时间延长71%.因此,如果忽视养殖活动本身对海水流动的阻碍作用,会高估桑沟湾的流速大小,高估营养盐和颗粒物的更新补充速度,进而影响对该养殖海域的养殖容纳量的评估.     

桑沟湾海域的潮流数值计算

利用有限差分法,模拟了桑沟湾海域大潮期间小海大坝未打开与小海大坝打开后的潮流场。指出小海大坝打开后对桑沟湾的流场没有影响,只有小海入口处余流值增大。并根据实测资料分析了该湾的潮汐潮流性质。     

北黄海内潮对潮流垂直结构的影响

中国近海,潮流占支配地位,在跃层存在的季节,实测潮流的垂直结构相当复杂.本文将实测潮流分解为平均正压潮流和变差潮流两部分,提出了从能量构成及分配研究潮流垂直结构的方法,并借此方法研究了北黄海实测潮流的垂直变化情况.分析表明:实测潮流的能量之所以在跃层附近集中主要是内潮所致.跃层两侧内潮流的方向相反,这在一定条件下可以导致跃层两侧实测潮流椭圆的旋转方向相反.平均正压潮流与变差流的交叉作用,在潮流垂直结构的形成中起着重要的作用.正是这种作用导致潮流能量在整个水柱中的不均匀分配.在跃层上侧的内潮流与整个水柱中变差流之间的总能量比率,比在跃层下侧的内潮流与该变差流之间的总能量比率要大.以强内潮区(L4站)为例:对于全日潮频率,上述对应的比率各为38.82%和29.88%,内潮流的总能量约为变差流的68.70%;对于半日潮频率,上述对应的比率各为26.61%和19.73%,内潮流的总能量约为变差流的46.36%.     

桑沟湾细菌的研究

在 3种培养基中用 MPN法按季对桑沟湾表层水和底质的总好气异养菌、几丁质降解菌、弧菌及其占总菌量比率等进行时空分布及变化的分析 ,并作了这些参数间的相关分析。估算了细菌生物量。评价了该湾的增养殖、生态和环境条件。指出了进一步对该湾做包括细菌在内的微生物学研究于健康水产增养殖业和保护生态环境的必要性     

桑沟湾不同养殖区浮游植物群落时空变化特征

基于2009—2010年度6个双月航次的现场调查资料研究了桑沟湾海域不同养殖区浮游植物群落特征的空间差异和周年变化特征,与1983—1984,1989—1990,1999—2000和2003—2004年四个年度历史资料对比分析了桑沟湾浮游植物群落的长期变化趋势。研究表明,桑沟湾2009—2010年度网采浮游植物样品共鉴定93个种类,优势种主要为具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、派格棍形藻(Bacillaria paxillifera)、纺锤三趾藻(Tripos fusus)、夜光藻(Noctiluca scintillans)等种类,且优势种组成和丰度随季节而变化。海带养殖区的浮游植物物种数(站位年度平均为21种)最高,贝藻混养区(18种)居中,贝类养殖区(15种)最低。浮游植物细胞丰度和物种多样性分别呈现2月份最高和8月份最高单峰变化的整体规律,但不同月份各养殖区的特征不同。年际比较发现,1983—1984和1989—1990两年度浮游植物细胞丰度峰值出现在夏秋两季,而1999年至今的3个年度(1999—2000,2003—2004和2009—2010年)则呈现冬季浮游植物高丰度的特征,而浮游植物多样性指数整体水平大致逐年降低,周年规律可能存在双峰向单峰变化的趋势。养殖活动可通过改变浮游植物的摄食压力、营养盐循环、营养竞争等方式影响桑沟湾浮游植物群落时空特征。     

桑沟湾邻近海域岬角潮余流涡对及其产生机理

桑沟湾邻近海域潮余流对该海域物质输运具有重要作用,但由于观测资料不足的限制,该海域潮余流的整体分布状况尚不明确。本文利用22套锚系海流观测资料和高分辨率数值模拟资料,分析了桑沟湾邻近海域潮余流的整体分布特征,并探讨了其产生机理。桑沟湾内潮余流总体上较弱,其邻近海域的潮余流在3个岬角(俚岛,寻山和楮山)附近呈现出显著的潮余流涡对结构,每个岬角的北面存在气旋式潮余流涡,南面存在反气旋式潮余流涡。无论是流速大小还是涡覆盖范围,俚岛和楮山外海潮余流涡对均大于寻山外海的涡对。动力诊断分析表明,岬角附近3对潮余流涡的主要形成机制都是由侧边界摩擦引起的水平剪切作用,底摩擦应力旋度的作用只影响俚岛附近的潮余流涡对,位势涡度守恒的作用都不显著。     

罗源湾潮流数值计算

研究罗源湾潮汐、潮流及潮波的传播,对罗源湾的开发及海岸工程建设具有一定的实际意义。为系统地了解罗源湾的潮汐、潮流状况,采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立罗源湾海域二维变边界潮流数值模型,通过计算得到同潮时线与等振幅线、潮流椭圆、潮致欧拉余流分布及不同时刻潮流场分布。该海湾海流具往复流性质,潮汐、潮流均属正规半日潮,最大流速发生在可门水道。     

桑沟湾大型底栖动物生物多样性研究

为了解桑沟湾大型底栖动物多样性现状,作者于2009年7月和12月对桑沟湾9个站位进行2个航次的采样,以种类组成、生物量和栖息密度为基础,采用物种多样性指数(Shannon-Wiener index)、物种丰富度指数(Species richnessindex)以及物种均匀度指数(Species evenness index)对大型底栖动物多样性及其影响因子进行了分析。结果表明:共采到大型底栖动物83种,其中多毛类45种,占种类总数的54.22%,软体动物11种(占13.25%),甲壳类23种(占27.71%),其他4种(占4.82%)。各站获得平均种类数在2～28种之间,种类最少的出现在夏季的C8站,最多的出现在夏季的C4站。不同养殖区生物多样性指数差异也很大,物种多样性(H′)和物种丰富度指数(D)均以贝类养殖区最高,藻类养殖区最低,而物种均匀度指数(J′)以贝藻混养区最高,藻类养殖区最低。生物多样性除了受种的数量及其个体密度的影响外,还与多种环境因素有关,相关性分析结果表明:水温、盐度、沉积物类型和硫化物含量是影响桑沟湾大型底栖动物生物多样性的主要环境因子。     

湄洲湾潮流数值计算

采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立了湄洲湾海域二维变动边界潮流数值模型,通过计算得到最大潮流分布、同潮时线与等振幅线、潮流椭圆、潮致欧拉余流分布及不同时刻潮流场分布。     

渤海湾海域潮流数值计算

采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立渤海湾海域二维变边界潮流数值模型,重现该海域潮波及潮流的时空分布,计算得到M2分潮和K1分潮的同潮时线与等振幅线、潮流椭圆及不同时刻潮流场分布。计算结果与实测资料对比验证吻合良好。     

2015年春季桑沟湾浮游植物群落研究

2015年春季, 在桑沟湾海域(122.48°E～122.64°E, 37.04°N～37.14°N) 21个站位进行了水文、生物和化学的综合调查, 应用Uterm?hl方法对调查海域浮游植物的物种组成、细胞丰度、优势物种以及群落多样性等相关生态特征进行了分析。结果表明, 本次调查共鉴定浮游植物4门36属70种, 主要由硅藻和甲藻组成, 也有少数的蓝藻和金藻出现, 浮游植物生态类型主要为温带近岸型。硅藻主要优势种为具槽帕拉藻(Paralia sulcata) 和离心列海链藻(Thalassiosira excentrica); 甲藻主要优势种为双刺原多甲藻(Protoperidinium bipes)。调查海域浮游植物细胞丰度范围为3×10³～417.4×10³个/L,平均值为130.76×10³个/L。相比历史资料, 桑沟湾浮游植物物种数整体呈下降趋势。浮游植物细胞丰度的平面分布主要由硅藻分布所决定, 呈现中部较低, 逐渐向西部与东部增加的趋势; 其垂直分布呈现随水深的增加, 先降低后升高的趋势。浮游植物群落Shannon-Wiener多样性指数范围为0.486～2.305, 平均值为1.25; Pielou均匀度指数的区间范围为0.172～0.849, 平均值为0.462。由于Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数的高值区与浮游植物细胞丰度的低值区相对应, 从而说明优势种的出现会降低浮游植物的多样性。     

渤海湾连片开发对湾内水沙通量的影响研究

渤海湾内海岸的连续开发导致岸线 、海床发生较大变化, 同时影响着湾内的水沙通量。根据不同时期的遥感影像、 实测地形和水文泥沙资料, 统计分析了渤海湾岸线 、面积和海床冲淤变化, 构建了渤海潮流泥沙数学模型, 模拟了 1984 年、 2006 年和 2015 年三个时期的水沙分布, 探究了海岸连续开发对水沙分布和通量引起的累积效应。结果表明： 渤海湾岸线和 海湾面积变化主要发生于 2005 年后, 与 1984 年相比, 2020 年的岸线长度增长超过 185%,海湾面积减少近 19%;曹妃甸港 区南侧海域冲刷基本在 2 m 等深线以内, 而近岸和港池水域基本呈现淤积状态, 淤积幅度在 2 m 以内; 海湾的连续开发利用 使得湾内分潮波振幅增大 、传播速度减缓, 近岸海域的余流变化较为明显,南部较北部海域更甚;西北湾顶 0.2 kg/m3 悬沙 分布区域不断缩小, 西南近岸 0. 15 kg/m3 悬沙分布区域向中部海域推进; 悬沙通量变化与潮流通量并不完全一致, 呈外海增 加、近岸整体降低的变化特征, 湾内向外海输移泥沙的能力减弱。     

东山湾潮流动力特征研究

东山湾是福建重要的天然良港．根据2008年8月的3个潮次11个测站实测潮流资料结合历史调查资料分析东山湾的潮流性质、运动形式、涨落潮流特性、余流等特征．结果表明,东山湾主要属于往复式的规则半日潮流,潮流作用较强,其口门处和湾内水道上的实测最大流速一般大于100cm／s．持续时间较长的风对东山湾的余流较大的影响,大潮期间湾内存在明显的反时针的水平余环流系统．     

基于FVCOM的泉州湾海域三维潮汐与潮流数值模拟

基于FVCOM海洋数值模式,采用非结构的三角形网格和有限体积法,建立了泉州湾海域高分辨率(26 m)的三维潮汐、潮流数值模型。模拟结果同2个验潮站和3个连续测流站的观测资料符合良好,较好地反映了泉州湾内潮汐、潮流运动的变化状况和分布特征,给出了M₂、S₂、K₁、O₁ 4个主要分潮的同潮图、表层潮流椭圆分布,以及模拟区域内最大可能潮差、表层最大可能潮流流速和潮余流分布。分析表明,4个分潮的最大潮汐振幅和迟角差分别为219 cm和19°,85 cm和25°,26 cm和12°,26 cm和9°;石湖港以东海域的潮波为逆时针旋转的驻波,以西海域为前进波;最大可能潮差由湾口的8.0m向湾内增加至8.8 m。湾内潮流类型为规则半日潮流,落潮最大流速大于涨潮最大流速,北乌礁水道为强流区,表层最大可能潮流流速为2.4 m/s;湾口潮流运动以逆时针方向的旋转流形式为主,湾内的潮流运动以往复流形式为主,长轴走向主要沿着水道方向,与等深线和海岸线平行;四个分潮流表层最大流速分别为1.4 m/s,0.58 m/s,0.12 m/s,0.10 m/s。余流流速大小与潮流强弱有密切的联系,表、中、底层最大余流流速分别为26 cm/s,20 cm/s,16 cm/s,三者在水平方向基本呈北进南出的分布形态。