波浪作用下沉积物中氮、磷释放速率的试验研究

湖泊或海湾中的沉积物吸附氮(N)、磷(P)等元素所形成的沉积层成为水体富营养化的內源。在波浪作用下,尤其是强浪作用下,沉积物中的N、P会通过内源释放作用大量进入水体中。本文在自制的U型水槽中开展实验,采用不同水头差来模拟波浪的循环荷载作用,研究了沉积层中的N、P在静置固结状态(Ⅰ)、加波未液化状态(Ⅱ)、加波液化状态(Ⅲ)下的释放规律,并给出该试验条件下的沉积物释放速率的拟合方程。试验结果表明:沉积物中总氮(TN)和溶解性总氮(TDN)的释放速率会随着水动力作用的增强而增加;总磷(TP)、溶解性总磷(TDP)和活性磷酸盐(SRP)的释放速率也随着水动力作用增强而增加,但水体中悬浮物(SS)含量过高会限制其释放速率。     

底床粉质土液化下波动水体含沙量垂向L型分布特征试验研究

根据现场大风浪条件下的实测资料,粉质土海岸水体中的含沙量沿垂向具有上部均匀、近底突增的分布特点,即呈L型分布特征。利用黄河三角洲粉质土作为试验底床开展波浪水槽试验研究,揭示了底床粉质土在波浪作用下产生液化情况的水体含沙量沿垂向存在L型分布特征。根据试验现象以及悬沙粒度变化,分析认为底部高含沙层的形成主要受粉质土液化后细颗粒析出的影响,上部水体中悬沙由湍流脉动维持。对粉质土海岸大风天气期间水体含沙量剧烈增加采用波致粉质土液化的观点进行了初步解释。     

波致土体液化下水体含沙量垂向分布试验研究

本文利用波浪水槽试验,对底床粉质土液化状态下水体垂向含沙量分布特征进行了研究。试验结果表明,波浪导致粉质土液化情况下,水体含沙量在近底边界层出现激增,含沙量垂向分布形态呈现出近于L型的特征。     

海岸带水体氮、磷的测定方法与准确测定

利用湛江东北海岸近30a6期LandSatTM/OLI遥感影像,基于人机交互方式获取海岸线空间信息,综合运用端点变率(EndPointRate,EPR)、线性回归变率(LinearRegressionRate,LRR)、岸线类型结构等多种方法或指标对湛江东北海岸线时空变迁及主要驱动因素进行了深入分析。结果表明:近30a湛江东北大陆海岸线长度共增长约27.56km,岛屿海岸线长度共增长约15.44km,海岸线类型较多,自然海岸线锐减,利用类型构成趋于复杂,且更多地受到了人类活动干扰;海岸线变迁方向整体以向海扩张为主,其中大陆海岸线的平均 LRR和 EPR 为4.18m/a和4.12m/a,最高 LRR达94.26m/a;岛屿海岸线的平均 LRR和 EPR为2.24m/a和3.79m/a,最高 LRR 达66.44m/a。海岸线摆动剧烈区域主要集中于受围填海工程等人类工程活动影响较为显著的岸段。人类活动已成为湛江东北海岸线变迁的主导因素。     

长江口水体活性硅、氮、磷含量的时空变化及相互关系

海水中的活性硅、氮、磷是海洋浮游植物的主要营养元素,其含量与海域的初级生产力有一定的关系,各国海洋学家已进行了大量的研究。我国李法西,顾宏堪,等对河口硅、近海氮等营养要素也进行了很多研究,得出了一些有意义的结论,积累了宝贵的资料。本文根据1981年8月和11月两航次,“曙光07”号轮的观测资料,探讨了长江口水体活性硅、氮、磷诸营养盐的时空变化及各要素的相互关系,并估算了可溶性硅、氮、磷的输入通量。     

液化过程对海床土性质改造的波浪水槽试验

通过分析模拟波浪连续作用后的液化土床粒度成分、结构及强度变化特征,研究波浪导致底床土液化过程对海床土体性质的改造效应。现场采集黄河口潮滩粉质土,制备波浪水槽的底床进行试验;试验过程中,先后连续施加5、10、15 cm波高的模拟波浪荷载,重复作用两次。选取土床典型区域,分别在模拟波浪作用前后采集原状样品和表层重塑土样,观测土床液化前后土体成分与结构的变化规律,每隔2 h测试贯入强度,并观察土床液化界面变化情况。研究发现,随着液化作用的产生,土床沉积物一定深度范围内出现粒度粗化现象,细粒物质减少,强度增加。土床的成分、结构和强度与液化界面的变化规律及发展速率密切相关。研究成果表明,液化渗流作用对海床成分结构的改造具有重要影响,促使土床中的细粒物质向上输运,液化区域边界粗化,导致成分与结构的变化,而这种分选作用造成了土床强度的大幅提高,揭示出液化是影响粉质土海床成分及强度非均匀化的一个重要因素。     

黏性土底床中桩基底部吸力试验研究

海洋工程结构物桩基/基础在水下黏性土底床中上拔时,其底部会产生负压,由于负压产生的吸力可一定程度上影响桩基的抗拔力,而对于该力的变化特性目前尚不明确。因此,开展对海工结构物桩基在黏性土底床中上拔时底部吸力的研究具有十分重要的现实意义。通过物理试验,测量了模型桩在黏性土底床垂直上拔过程中底部腔体形态、压力以及拉力的变化情况,分析了上拔速度和埋深比对桩体底部压力的影响。研究结果表明:在黏性土底床中,桩基底部负压吸力对抗拔力有一定影响;桩基上拔时,底部会产生孔隙水腔体,在负压作用下,腔体不断被周围土体回填,使腔体大小保持相对稳定;相同埋深条件下,桩基底部负压随上拔速度增加而增大,但当上拔速度增大到一定值后,其影响不再明显;相同上拔速度情况下,桩基所受负压随埋深的增加而增大。最后提出了计算桩基垂向上拔时底部最大吸力的经验公式,并对公式进行验证。     

液化粉质土底床中块体存在的试验求证

调查发现在黄河和密西西比河水下三角洲的塌陷凹坑地貌中存在有块体,有研究表明此塌陷凹坑由波浪作用下海底土体的液化形成。液化土体中存在的块体,在运动中会对海底结构物产生强烈的冲击作用,并导致液化后的海底工程地质性质不均匀。海底液化的土体中块体存在及其原因尚未有研究解释。本文以粉质土铺设底床,进行了2次底床固结时间不同的波致液化的水槽试验。通过测试底床的贯入阻力和分析玻璃珠在液化土体中的沉降分布状态,认为土体固结时间长,形成结构性块体,是液化土体中存在块体的原因。     

落球法测定波动液化土粘滞性的试验研究

海底的粉质土在波浪作用下发生液化,液化后的土体产生流体一样的波动。本文在进行液化粉质土波动试验过程中,利用落球法进行了液化土的黏滞系数的测试试验。试验采用了铜质、铁质和氧化锆等不同密度的光滑球体,通过位移传感器记录密度球在液化后土体中的位移和运动时间,换算出密度球在液化土体中沉降的平均速度,利用斯托克斯公式计算给出液化土的黏滞系数。结果给出试验用液化土体的黏滞系数在10kPa·s的量级。     

粉质土底床液化塌陷量形成试验研究

黄河三角洲海床沉积物质为粉质土,在大的风暴浪作用下海底浅表粉质土能够发生液化,形成塌陷凹坑。以黄河三角洲粉质土铺设底床,进行液化粉质土形成塌陷的波浪水槽试验,在底床粉粒和砂粒不随水流脱离液化区的前提下,对形成塌陷量的贡献因素进行了分析。根据试验数据,估算了黏粒迁移析出与液化区底床密度增大对液化致塌陷凹坑的贡献度,得出黏粒迁移析出贡献一般大于55%。试验还发现在波浪作用下粉质土液化后黏粒发生迁移,原均质底床黏粒含量在垂向上出现2个分段特点的重新分布,分段点处于水土界面、底床液化最终界面和最大液化界面上,每段以上少下多分布。     

东海近岸浅水区沉积物中有机质、氮、磷的初步研究

本文详细分析了东海南起浙江平阳,北至江苏连云港近岸浅水区38个站位沉积物中有机质、氮、磷的分布规律、存在形式。并和长江、黄河等陆源19个沉积物样中有机质、氮、磷的含量和分布特征作比较,进一步阐述了不同地理环境上的沉积物来源。     

三亚湾沉积物中磷释放的初步研究

利用现场调查和室内模拟试验的结果,探讨了三亚湾表层沉积物中磷的形态与磷释放的关系以及环境条件变化对该湾沉积物中磷释放的影响。结果表明,三亚湾海水总磷(TP)中以总溶解磷(TDP)为主,总溶解磷约占总磷61%,其余形态磷约占总磷30.7%。初步计算了三亚湾沉积物 海水界面间DIP、TDP和TP的扩散通量分别为15.31、64.99和330.50μmol·(m2·d)-1。沉积物总磷(PT)中以无机结合态磷(PIN)为主,无机结合态磷约占沉积物总磷70.7%,其余形态磷约占沉积物总磷33.3%。沉积物中磷释放取决于磷的形态,总磷、有机结合态磷(POR)和无机结合态磷在沉积物磷的释放中所起的作用较大,其余形态的磷所起的作用较小。温度、盐度和pH的变化对沉积物中磷释放均产生一定的影响,相关分析表明,TDP和DIP这2种形态磷均具有相似的释放规律。     

控释海水植物肥中氮、磷的测定

为评价控释肥的肥效，探讨、建立了相应的氮、磷测定方法。用硫酸作消解剂，消解液可以同时被用来测定氮、磷。钼锑抗坏血酸络合物作为显色剂，用紫外可见分光光度计测定磷的浓度；用改良式微量凯氏定氮蒸馏滴定法测定氮的含量。该方法灵敏、准确，易操作。用海水浸泡自制的控释海水植物肥样品(编号：MRF-0201．中速型)，运用建立的氮、磷测定方法测定浸取液中的氮、磷含量，实验证明该方法可以用于研究控释海水植物肥在海水中的氮、磷的化学动力学行为。     

波致液化海床土中伞式吸力锚承载特性试验研究

伞式吸力锚作为一种新型海上风电基础,现已在数值模拟方面进行了大量的研究,但缺少相应的室内试验。本文对伞式吸力锚(USAF)水平静力承载特性和波致土体液化中伞式吸力锚承载特性进行了室内模型试验,并与无锚枝吸力锚(SAF)进行了对比试验。研究发现,USAF的锚枝使得锚体转动中心升高,锚体承载性能得到提升;在波致液化海床土中,USAF的承载性能优于SAF,并且具有一定的防冲刷效果。     

菹草和螺蛳对养殖池塘水体及底泥氮、磷等净化效果研究

通过将螺蛳与3个不同覆盖面积的菹草(10%、20%、30%)组合,研究了沉水植物菹草和底栖动物螺蛳构建的净化体系对养殖池塘水体及底泥间隙水氮、磷等污染物的净化效果。结果表明:螺蛳对养殖池塘水体及底泥具有一定的净化效果,菹草和螺蛳协同作用对养殖池塘水体及底泥氮磷等污染物的去除效果优于螺蛳单独作用;不同覆盖面积的菹草和螺蛳组合作用对养殖池塘水体及底泥总氮(TN)、总磷(TP)、化学耗氧量(COD)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、亚硝态氮(NO_2~--N)等的去除效果不同,覆盖面积30%的菹草和螺蛳组合对可大幅降低养殖池塘水体中TN、TP、NH_4~+-N以及NO_2~--N浓度。     

福建罗源湾海滩互花米草盐沼中氮、磷、钾元素分布的研究

互花米草引种到福建罗源湾两年后,使海滩盐沼土有机质提高35—44%,含N量提高80%左右,总P和总K没有多大变化,速效P含量降低3.5—7%。在互花米草盐沼生态系统中,不同相中的N、P、K元素分布量的关系是:植物〉土壤〉海水。10月中旬采样测试表明,互花米草的含N量,地上部分高于地下部分;含P及含K量则相反。在对N、P、K的吸收、分布方面,三个生态型差异不显著。     

渤海湾氮、磷营养盐在水体和沉积物中的分布特征及其相互关系

近岸海域水体和沉积物是营养盐迁移转化的重要场所。2016年8月对渤海湾水体和沉积物进行采样监测,分析了渤海湾水体和沉积物中不同形态氮、磷的含量,并研究了营养盐在水体和沉积物中的分布特征及其相互关系。结果表明:渤海湾水体中的营养盐在西部近岸地区含量较高,而在离海岸线较远的开阔海域含量较低,表现出一个明显的质量浓度梯度。说明人类活动对近岸海域水体中营养盐含量的贡献较为明显。水体中营养盐主要是以无机态为主,无机氮和无机磷分别占到总氮和总磷的76.65%和76.46%。沉积物中氮、磷营养盐表现出和水体中营养盐含量类似的空间分布特征,但形态主要以有机氮为主,无机磷的含量也仅占到30.42%。这说明夏季渤海湾水体中氮、磷营养盐主要由水中有机体通过同化作用将无机态营养盐合成为有机态营养盐进入沉积物,渤海湾西北海域的富营养化过程是水体中营养盐向沉积物迁移的一个主要驱动力。     

海洋围隔中异养细菌与环境中氮、磷关系的研究

利用海洋围隔生态系统实验装置,向海水中施加不同浓度的氮和磷,研究海洋异养细菌与海水环境中氮、磷的关系。结果表明,实验开始后海洋异养细菌的数量就迅速增加,并且一直维持在较高水平,第7~8天达到峰值。但在海洋异养细菌数量达到峰值后,海水中氮和磷的浓度有所回升,磷元素促进了海洋异养细菌的快速生长和繁殖,同时海洋异养细菌在一定程度上也利用了无机氮,海洋异养细菌的数量与海水环境中氮和磷的浓度具有较好的正相关性。     

夏季长江口水体层化和潮汐作用对颗粒氮、磷运移的影响

于2018年7月对长江口及其邻近海域水体中的海洋化学参数进行了3个连续站和5个大面站的调查,分析了该海区水体层化和潮汐作用对颗粒氮(PN)和颗粒磷(PP)的影响.结果表明,该海区PN浓度为0.75～27.42μmol·L-1,平均值为5.39μmol·L-1;PP浓度为0.07～2.05μmol·L-1,平均值为0.3...     

南黄海沉积物中氮、磷的生物地球化学行为

于2004年10月采集南黄海4个站位的柱状沉积物和29个站位的表层沉积物,用氧化浸取分光光度法研究了自然粒度下沉积物中的氮、磷分布特征以及控制其分布的生物地球化学机制。结果表明,多数站位随着沉积深度的增加,沉积物中氮、磷浓度趋于稳定。4个站稳定时氮浓度平均约为289μg/g,磷约为329μg/g,平均稳定浓度出现的沉积层次分别为氮>30cm,磷>22cm。氮、磷垂直分布形状的规则性与沉积速率密切相关,沉积速率越小的站位,其氮、磷垂直分布愈规则;海洋沉积物中的氮主要来源自海洋生物的代谢,而磷与陆源碎屑输入密切相关。氮与沉积物粘土含量、浮游动物生物量干重有明显的正相关关系。海水中浮游动物干重每增加1mg/m3,则沉积物中氮浓度增加5.64μmol/g,磷不存在这样的关系。沉积物中氮的早期成岩速率远高于磷,在沉积物海水界面附近氮约为磷的7.4倍。海水浮游生物生物量与沉积物中氮的早期成岩类型密切相关,在所研究的2004年秋季海水中,浮游动物生物量干重19mg/m3是沉积物中氮早期成岩类型转变的界限值,小于这一界限值,水体中的氮趋向于向沉积物中凝聚;大于19mg/m3,则沉积物中的氮趋向于向水体释放。