长江口咸潮入侵扩散响应函数及初步应用

咸潮入侵是入海径流和潮汐共同作用的盐度扩散过程。以量能累积与阻抗交互作用过程为理论基础,采用逻辑推理和数学分析推导了入海流量、潮差和咸潮入侵面积三者扩散响应的函数关系和曲线型态,并利用长江口近50年枯季入海流量、潮差和咸潮入侵面积进行了实证分析。结果表明,在一定入海流量条件下潮差与咸潮入侵面积关系具有S型曲线特征,入海流量与咸潮入侵最大面积关系也具有S型曲线特征,共同构成一个三维咸潮入侵扩散响应函数;长江口近50年的实测数据实证了上述三维关系特征,据此构建了双曲正切的S型长江口咸潮入侵扩散响应函数,并阐述了参数定值与量化方法;以此函数为基础,分析确定了长江口入海流量大于10 000 m3/s时可抵御大规模咸潮入侵,同时计算了2001-2012年咸潮入侵损失。     

磨刀门水道咸潮入侵及其变异分析

随着区域经济及人口的进一步增长,珠江三角洲磨刀门水道已成为江门、中山、珠海、澳门等城市重要的水源地,相应咸潮入侵对供水安全造成的危害也越来越严重。本文依据实测资料和现场调研,对磨刀门水道咸潮入侵的潮相变化、径流—咸潮的响应模式、风对咸潮入侵的影响及咸潮入侵的历史演变趋势及其变异、最小压咸流量及最佳压咸时机等进行了研究。研究结果表明,影响咸潮入侵的主要因素是径流,有利于咸潮入侵的风向为北风～东北风。以思贤滘流量(即马口水文站与三水水文站流量之和)为参照,为保障珠海、澳门供水安全,磨刀门水道最小压咸流量范围为2200-2700m3/s,平均流量为2450m3/s,最佳压咸补淡的时机为大潮转小潮期,也就是朔望(半月)周期的落潮期。     

珠江河口区枯季咸潮入侵与盐度输运机理分析

以河口区物质平衡原理为基础,应用物质输运机理对珠江三角洲河口区盐度净输运进行分析,对比各动力因子对盐度净输运贡献的大小.结果表明:珠江三角洲各河口盐淡水混合以缓混合型为主,分层系数均在0.01～1.0之间:盐度净输运主要是由斯托克斯输运和平均流输运控制,潮抽吸作用也不容忽视,其中,斯托克斯输运是导致咸潮上溯的最主要动力因素;珠江三角洲各口门径潮流情况及动力条件各有不同,除黄金站和挂定角V6站外,盐度输运以向上游为主,咸潮上溯明显.     

长江口南支河段盐水入侵规律的研究

依据实测资料分析和数学模型计算分析了上游径流、外海潮流以及河势变化对长江口南支河段盐水入侵的，同时着重研究了长江口北支以及南支下游的南、北港三个盐水入侵源对南支河段盐水入侵的影响。研究表明：徐六泾水域基本不受盐水入侵的影响；浏河口以上主要为北支倒灌盐水所控制；钱泾、七丫口河段受北支倒灌的影响；宝钢水域受到三个人入侵源的共同影响，其含氯度峰值一般发生在中、小潮期，主要取决于北支倒灌南支的过境盐水。综     

长江口潮位频谱分析

河口地区是河川径流与海洋潮汐两种没波长振动波交会的区域，水位的变化极其复杂，借助频谱分析可在频域内研究它们不同的振动特性和变化规律，并将们分离开来。本文通过对长江口一次最大规模全潮测验资料分析，说明频谱分析技术在河口水文资料分析中的应用。     

磨刀门水道咸潮上溯动力特性分析

为研究磨刀门水道咸潮上溯的动力特性,基于非结构网格海洋模型（Finite Volume Coastal Ocean Model,FVCOM）,构建了覆盖珠江河口及其上游网河区的高分辨率三维斜压数值模型,采用实测资料对其进行率定和验证,并开展了咸潮上溯的数值模拟计算。根据计算结果和实测资料,对磨刀门水道大、中、小潮期间的盐淡水分层与混合特征、盐分物质的分层输移机制进行分析,探讨其咸潮上溯强度时空分布差异的原因。结果表明:小潮期,底层累积盐通量明显大于表层,净输移方向为陆向;大潮期,表层累积盐通量明显大于底层,净输移方向为海向;而平衡点一般出现于中潮期,这就是磨刀门水道咸潮上溯最强和最弱时刻分别出现于小潮和大潮后的中潮期的原因所在。     

基于取淡与流量控制的压咸调度方案研究

珠江三角洲素有"三江汇流、八门出海"之称,河网、河口系统之复杂在世界上首屈一指,咸潮活动也因复杂的水动力系统表现出异于世界其他河口的特点。同时,珠江三角洲人口众多、经济活动活跃,受咸潮影响人口超过1 000万人、取水规模超过1 000×104m³/d。为此,珠江防总从2005年起已连续8次实施了水量调度,提出了梧州压咸流量不低于1 800 m³/s的单一控制指标,保障了供水安全。在8次水量调度的基础上,根据咸潮与径流、潮汐的响应关系,分3个流量级提出了基于平岗泵站和联石湾水闸取淡目标的西江北江压咸补淡调度方案。     

环渤海地区海(咸)水入侵特征与防治对策

本文中阐述了环渤海沿海地区海（成）水入侵的主要方式、发展进程、影响因素等基本特征,提出海（成）水入侵的综合防治对策。研究区海（成）水入侵主要有面状、带状、脉状或树枝状和越流等4种入侵方式。气候、地形地貌、地质与水文地质是发生海（成）水入侵的基础条件,地下水超采等人类不合理工程经济活动是诱发海（成）水入侵的主要原因。通过调整产业结构、建立节水型社会体系,合理规划利用水土资源,建造阻成蓄淡工程,跨流域引水,以及建立健全监测预警系统等综合措施,防止海（成）水入侵的发展。     

滨州市海（咸）水入侵灾害及发展趋势

近年来,山东省滨州市地下水位下降迅速,且已引起无棣-沾化-带海（咸）水入侵。通过对滨州市海（咸）水入侵现状、原因、危害及发展趋势的分析,提出限采深层地下水、合理增采浅层淡水、回灌补源、抽咸补淡、开辟新的水源和强化用水管理、全面节约用水等防治海（咸）水入侵灾害的对策措施。     

特枯水文年长江河口汛期盐水入侵观测分析

基于2006年汛期10月长江干流大通水文站逐时水位流量资料和长江口区现场实测水文、盐度资料,探讨了特枯水文年份在大型水利枢纽调控影响下的长江口区汛期盐水入侵及其对淡水资源的影响。结果表明:①2006年汛期10月大潮期间,外海上溯至北支的咸潮强度较大,倒灌南支严重,导致观测期间陈行水库、宝钢水库河段不存在淡水资源;②北支高盐度的咸水倒灌主要经白茆沙北水道而进入南支,长江入海冲淡水则主要由白茆沙南水道下泄入南支,两股不同性质的水流在白茆沙尾部汇合,其影响范围可到南港吴淞口;③观测期间,外海高盐水团经南北槽上溯,其强度和上溯距离可影响到吴淞口,致使除吴淞口附近水域存在淡水资源外,南港吴淞口以下河段皆为高盐水体覆盖。     

长江口北支倒灌影响区盐度预测经验模型

为预测不同径流过程影响下的盐水入侵强度,以长江口南支上段为研究对象,采用实测资料和理论分析相结合,建立了以大通流量和农历日期快速估算氯度值的经验模型。首先,以徐六泾实测潮位资料结合调和分析理论,在考虑11个主要分潮情况下证明日均潮差为半月周期函数,提出了用农历日期估算日均潮差的方法;其次,采用东风西沙实测氯度资料,选用不同函数形式,分析了以支汊盐水倒灌为主的情况下日均氯度对径流、潮差的量化响应关系;最后,提出了指数函数形式的氯度预测经验模型,模型计算值与实测值之间的决定系数在0.8以上。提出的经验模型可由大通流量快速估算特定位置的盐度,为相关的工程和规划研究提供了便捷途径。     

长江口海域表层沉积物重金属元素赋存形态特征

通过长江河口地区水下表层沉积物样品多种化学元素的赋存形态分析测试数据,综合分析重金属元素的赋存形态特征。研究结果显示：镉、汞、铅残渣态所占比例均小于50%,锌、砷、铬、铜、镍残渣态占比均大于50%;8个元素的残渣态与全量呈显著正相关关系。沉积环境和沉积物粒径对重金属元素赋存形态具有重要影响。沉积物的物质来源、矿物组成特征、水动力作用与沉积物粒度和物理化学条件等是长江口地区表层沉积物重金属元素赋存形态的主要控制因素。     

长江口及邻近海域悬浮颗粒重晶石特征与成因探讨

海洋环境中重晶石的形成和保存是元素Ba生物地球化学过程的重要环节,在反演海洋古生产力领域具有重要价值。但是多年来该方面的研究主要集中在深海海域,而对河口及近海海域很少涉及。本研究使用SEM和EDX等方法对长江口及邻近海域5个断面36个站位的悬浮体中的重晶石矿物进行了系统的观察,对重晶石颗粒类型、空间分布和影响因素进行了研究。结果表明:该区重晶石颗粒包含自形晶体、长条状晶体、不规则形态晶体和集合体等4种类型,含少量Sr元素,大部分重晶石颗粒表面出现溶蚀现象;重晶石颗粒粒径主要分布在0.5~3 μm。通过研究发现,长江口及邻近海域悬浮体中重晶石的形成主要受到微环境中生物作用的控制,该区初级生产力的发育状态和重晶石颗粒的沉降差异造成重晶石空间分布具有表层含量较多、由岸向外增加的现象。     

Influence of the Three Gorges Project on saltwater intrusion in the Yangtze River Estuary

The Three Gorges Project (TGP) is a transcentury project that has aroused world attention. It is expected that the flow velocity and runoff of the Yangtze River will be changed after the project has been accomplished. Consequently, however, the ecological environment in the Yangtze River Basin, particularly in the estuary region, will be affected. Salinity intrusion into the Yangtze River estuary, in general, is mostly affected by the Yangtze River discharge and its external tidal level. This paper focuses on examining the influence of changes in runoff on salinity value. The question, to which should be paid attention is: how is the interaction between changes in runoff of the Yangtze River and salinity distribution in the Yangtze River estuary, China? In this research, a three-dimensional model has been used to identify the effects of runoff change on salinity distribution. The drawn conclusion is that the change of salinity is influenced by discharge variation. Positive and negative impacts of TGP would both turn up but in different period. In sum, TGP is in favor of restraining saltwater intrusion. Nevertheless a suitable method should be found to resolve its negative influences.     

长江口航道淤泥流变特性试验研究

为揭示长江口航道淤泥的流变特性,采用Anton Paar MCR302旋转流变仪对长江口航道疏浚淤泥的剪切动力响应进行试验研究,分析容重范围为1.16~1.72 g/cm3的淤泥的基本流变特性及其对容重、盐度、pH值与温度等的响应特性。结果表明:在剪切荷载作用下,长江口航道淤泥具有双宾汉体特性,其剪切应力与剪切速率间的关系可基于Dual-Herschel-Bulkley流变模型进行定量描述;随着剪切加载速率的增大,淤泥表现出复杂的固—液相态转化现象,其动力响应过程可划分为类固态、固—液转化和液态3个典型阶段,分别具有弹性体、黏弹性体和塑性体的变化特征;淤泥的抗剪强度随容重、盐度和pH值的增加而增强,随温度的升高而降低,并以容重的影响最为显著;基于实测结果建立了描述长江口航道淤泥流变特性的经验本构方程,可用于定量分析潮汐和波浪作用下底床淤泥的运动变化。     

长江口咸淡水混合过程中溶解态硼的含量及同位素组成特征

采用Cs2BO2^ -石墨技术对长江口咸淡水混合过程中溶解态的硼同位素组成进行了测定，得到混合水的δ^11B的变化范围是39．9‰～12．δ^11‰，硼浓度的变化范围是2．07～O．0429μg／mL。结果表明，混合水的硼浓度和δ^11B均随离长江口岸距离的增加而增加，但硼浓度与其它所有水化学成分一样，只呈线性关系而增加。而δ^11B值是呈对数关系而增加，即在混合的初期，混合水的δ^11B值随海水的掺入而急剧增加至海水的δ^11B值后趋于稳定。混合水δ^11B值的这种变化是长江淡水与海水简单混合的结果。     

基于底层盐水楔扰动的磨刀门咸潮上溯防控研究

基于MIKE3研究扰动底层盐水楔实现抑制咸潮上溯的最优化方案。结果表明,在河道底部喷水扰动盐水楔可以有效减弱底层盐水浓度,且存在最优喷水流量与最优喷水点。当喷水流量小于该值时,咸潮上溯距离随流量的增大而减小,当大于该值时,咸潮上溯距离随流量的增大反而会增大;最优喷水流量从小潮到大潮逐渐增加,且随着径流量的增大而减小,如径流量为500 m/s~3时,小、中、大潮期间的最优喷水流量分别为20 m/s~3、20 m/s~3和25 m/s~3,减少的咸潮上溯距离分别为3.82 km、3.40 km和1.18 km。随着径流量增大,取得最佳抑咸效果的最优喷水点位置逐渐向下游移动。针对珠江河口的特殊径潮环境,盐水楔扰动的抑咸效果在小潮和中潮期间较好,在大潮期间相对较差。     

Benthic nutrient fluxes in the intertidal flat within the Changjiang （Yangtze River） Estuary

In an annual cycle from March 2005 to February 2006, benthic nutrient fluxes were measured monthly in the Dongtan intertidal flat within the Changjiang （Yangtze River） Estuary. Except for NH4^＋, there always showed high fluxes from overlying water into sediment for other four nutrients. Sediments in the high and middle marshes, covered with halophyte and consisting of macrofauna, demonstrated more capabilities of assimilating nutrients from overlying water than the low marsh. Sampling seasons and nutrient concentrations in the overlying water could both exert significant effects on these fluxes. Additionally, according to the model provided by previous study, denitrification rates, that utilizing NO3- transported from overlying water （Dw） in Dongtan sediments, were estimated to be from -16 to 193 μmol·h^-1·m^-2 with an average value of 63 μmol·h^-1·m^-2 （n=18）. These estimated values are still underestimates of the in-situ rates owing to the lack of consideration of DN, i.e., denitrification supported by the local NO3^- production via nitrification.