辽东湾顶部海区潮流与悬沙分布规律研究

本文基于大量现场实测海流和悬沙资料,以及潮流场数值模拟结果,定量地揭示出辽东湾顶部海区涨、落潮流平均流速和悬沙的分布规律.研究成果表明,本海区的海流以潮流占主导地位,其主流向呈NE-SW向往复性流动,与悬沙输沙方向大体一致.东部潮流强于西部,涨潮平均流速普遍大于落潮,随着水深变浅,平均流速由近岸向浅海递增,呈幂函数分布规律.而悬沙分布浓度高值区均位于河口近岸段,向浅海递降,其分布规律呈指数函数关系.悬沙量分布为双台子河口之西高于东部,涨潮悬沙量普遍大于落潮,底层明显大于表层,大潮(涨、落)平均流速和平均含沙量等值线分布趋势基本相一致,但两者之间呈负相关线性关系.     

长江口徐六泾悬浮细颗粒泥沙絮凝体特性

2003年6月14日-22日, 利用现场激光粒度仪LISST-100在不扰动颗粒物的情况下, 于长江口徐六泾定点连续观测了洪季大、小潮表层粘性悬浮细颗粒泥沙絮凝体的实有粒径、体积浓度, 配合OBS-3A现场测量的悬沙浓度计算了现场絮凝体的有效密度和静水沉速.观测结果显示, 徐六泾大、小潮表层絮凝体体积浓度、粒径、有效密度和静水沉速的平均值分别为98.0 μl/L、39.8 μm、1173 kg/m^3、1.14 mm/s和70.8 μl/L、64.4 μm、919 kg/m^3、2.32 mm/s.研究表明： ①长江口徐六泾表层絮凝体体积浓度主要受水流流速影响, 再悬浮现象明显, 体积浓度过程线滞后流速过程线, 落潮期间滞后10-30 min, 涨潮则滞后30-50 min; ②小于一定流速时絮凝体平均粒径随流速增大而增大, 大于一定流速时絮凝体平均粒径则随流速增大而减小, 徐六泾大、小潮表层絮凝体在50 cm/s的垂线平均流速时出现平均粒径与垂线平均流速关系的转折; ③徐六泾大、小潮表层絮凝体平均粒径在体积浓度75 μl/L时出现平均粒径与体积浓度关系的转折, 体积浓度小于75 μl/L时粒径随体积浓度增加而增大, 超过75 μl/L时粒径随体积浓度的增加变化不明显; ④絮凝体有效密度由粒径大小控制, 粒径大, 有效密度小, 反之亦然, 粒径和有效密度共同决定絮凝体静水沉速, 有效密度和沉速与平均粒径之间均存在良好的幂指数关系.     

茂名海域水体表层悬浮泥沙浓度时空分布特征的遥感分析

利用Gorden关系式,从茂名海域的多时相卫星影像定量反演了表层悬浮泥沙浓度的时空分布特征。经近期该海域实测悬沙资料验证表明,茂名沿海水体表层悬浮泥沙浓度偏低,一般低于200 mg/L;表层悬浮泥沙浓度在空间尺度上由岸向海呈带状分布,并逐渐降低,其中-1 m以浅区悬沙浓度最高,一般可超过100 mg/L,-10 m以深区浓度最低,一般低于20 mg/L。此外,沿海水体表层悬沙浓度往往在冬季高于夏季,大风天气高于平常天气。     

基于ASM-IV对波致海床沉积物再悬浮过程研究

波浪是导致沉积物再悬浮发生的主要动力条件之一,通过室内水槽试验利用浊度剖面仪(Argus Surface Meter IV,简称ASM-IV)研究15cm恒定波高的波浪持续作用下沉积物再悬浮的发生过程,试验过程中确立了黄河三角洲地区水体悬沙浓度与ASM-IV所测浊度之间的相关关系,研究了波致海床沉积物再悬浮的发生发展过程,分析计算波致沉积物再悬浮泥沙总量及其通量随时间和空间的变化规律,定量地计算出本次试验中波致悬浮泥沙总量以及液化所导致沉积物再悬浮量及其所占比例。研究发现,波致液化作用是沉积物再悬浮的主要动因,液化悬沙量占总悬沙量的76.4%,本试验对进一步探讨波浪作用下海床沉积物再悬浮过程具有一定的参考意义。     

渤海表层悬沙的时空分布特征及其动力成因

针对目前渤海整个海域悬浮泥沙分布全貌的研究不充分。根据2000—2004年渤海表层悬浮泥沙分布特征选取7个典型海区,通过利用长时间序列悬沙质量浓度和风场遥感反演资料,在分析悬沙质量浓度与局地风速、物质来源等关系的基础上,定量研究风浪和潮流共同作用下、随季节显著变化的沉积物再悬浮过程,从而揭示整个渤海海域代表性海区悬沙质量浓度时空分布的动力成因。渤海不同海区表层悬沙质量浓度绝对值差别很大,多年平均最高质量浓度在20~450mg/L变化,高质量浓度集中在近岸河口区及其邻近海域,如黄河口和辽河口地区,低质量浓度区位于渤海中部、渤海海峡以及秦皇岛外海(属于近岸海域却质量浓度常年偏低的特殊海区)。渤海表层悬沙质量浓度具有明显的季节变化特征,风场的季节变化是主要影响因子,各代表性海区悬沙质量浓度与风速之间具有显著正相关关系。悬沙质量浓度与风速之间存在一定时间段的滞后相关。沉积物再悬浮的定量研究表明,除渤海海峡外,渤海其它典型海区表层悬沙质量浓度及其季节变化,均与各自海区风浪和潮流共同作用产生的最大底流速及其季节变化相对应。在渤海,底层沉积物再悬浮的季节变化是影响悬沙质量浓度季节变化最关键的动力过程。     

黄河入海口壬基酚污染分布特征

黄河口表、底层水体和沉积物中壬基酚的浓度分布特征研究结果表明,表层水体中壬基酚浓度为15.7~148.6 ng/L,平均值为47.5 ng/L;底层水体中壬基酚浓度为15.8~52.7ng/L,平均值为31.0 ng/L;表层沉积物中壬基酚浓度为2.31~5.47 ng/g,平均浓度为3.87ng/g。黄河口水体中壬基酚浓度呈现由河道向出海口外逐渐降低的趋势;河道中表层沉积物壬基酚含量高于出海口外。黄河口水体中壬基酚浓度低于文献中报道的海河口水体中的浓度,表层沉积物中壬基酚含量低于珠江口文献报道值。水体中壬基酚浓度超过抑制藤壶附着浓度(10 ng/L),河道最上游的站点水体中的浓度超过影响太平洋牡蛎幼苗的发育并增加幼苗死亡率的浓度(100 ng/L)。     

悬沙水体光谱反射率与质量浓度、粒径的相关关系

根据实验室测得的和野外现场实测的悬沙质量浓度、粒度与光谱数据,分析了不同质量浓度的悬沙水体和同一质量浓度不同粒径大小的悬沙水体的光谱特征,选取了质量浓度的敏感波段,建立光谱反射率与质量浓度、粒径之间的关系模型.分析结果表明:不同质量浓度的悬沙水体光谱反射率具有双峰特征;同一质量浓度的悬沙水体,随着粒径的减小,光谱反射率逐渐增大,粒径大小与反射率呈反比关系;光谱反射率、质量浓度和粒径的指数关系模型能较好地反映三者的关系.     

长江河口近底层悬沙和沉积物的交换过程研究

大河河口的动力沉积过程一直是陆海相互作用研究的核心内容,其中水体泥沙的垂向交换是河口动力-沉积机制分析中的关键环节。基于2011年12月对长江河口及其邻近海湾采集的大范围、高密度的近底层悬沙、海床表层1~2cm(表层沉积物)和垂向向下约2~10cm的沉积物(次表层沉积物)同步3组303个样品,利用经验正交函数方法,对河口地区的悬沙和沉积物交换过程进行研究。结果表明:近底层水体悬沙的空间分布模式主要以粉砂粒级为主,空间分布差异性不大;表层及次表层沉积物的空间分布模式相似,但较近底层水体悬沙的分布复杂,存在明显的区域性特征,其中南汇边滩水域中部辐散区的沉积物表现为粗粉砂-细砂模式,其他区域由粉砂组分模式组成。近底层水体悬沙、表层和次表层沉积物的第一模态主要反映了粒径较细的泥沙运动,第二模态主要反映了粒径较粗的泥沙运动。在近底层水体悬沙与表层沉积物的垂向交换中,主要交换粒级为粉砂组分粒级。在表层沉积物与次表层沉积物的垂向交换中,南汇边滩中部辐散区的主要交换粒级为粗粉砂-细砂组分粒级,其他区域主要为粉砂组分粒级。     

辽东半岛东岸近海泥区悬沙浓度的时空分布及控制因素分析

鸭绿江作为典型的中小型河流,细颗粒沉积物从鸭绿江流域到辽东半岛东岸近海泥区的源汇过程有着独特的机制,而遥感解译是了解入海沉积物在河口-陆架输运过程和机制的有效手段之一。因此,本文通过在辽东半岛东岸海域进行了现场悬沙浓度测量,并与GOCI影像建立关系,反演了该地区2011年4月至2017年3月间的表层悬沙浓度,从而揭示了该海域表层悬沙浓度的时空特征,分析了潮流、大风天气和洪水对悬沙浓度变化的影响,在此基础上探讨了研究区的悬沙浓度输运格局。结果显示,研究区表层悬沙浓度空间差异大,河口附近是悬沙浓度高值区,可达500 g/m3以上,其他区域则悬沙浓度多小于20 g/m3。另外,研究区表层悬沙浓度枯季高,洪季低,有着显著的季节性变化。进一步分析表明,枯季大风天气引起的风浪作用增强,是导致表层悬沙浓度增高的主要原因;洪季虽然悬沙浓度较低,但流域洪水期间的悬沙浓度显著增加。此外,作为典型的中小型源-汇传输体系,沉积物从鸭绿江到辽东半岛东岸近海泥区总体上仍遵循"夏储冬输"的输运机制。     

獐岛和大鹿岛近岸海域悬沙浓度分布与输运特征

为了解獐岛和大鹿岛近岸海域悬沙浓度的分布特征及其与潮流动力的关系,促进海岛生态环境保护和资源开发利用,文章通过样品采集和分析计算,研究相关海域悬沙浓度的平面和垂直分布特征、潮流场分布特征、悬沙浓度与潮流的动力关系以及全潮单宽输沙量。研究结果表明:大、小潮期的悬沙浓度均存在较明显的水平梯度,同一层水体大潮期的悬沙浓度大于小潮期;悬沙浓度呈近岸较高、向海逐渐降低的分布状态;悬沙浓度与海水涨落变化的关系非常密切,具有明显的周期性,垂直分布从表层到底层逐渐变大,垂直梯度近岸海域较大、远岸海域较小;涨潮流的流速明显大于落潮流,潮流运动形式按逆时针方向旋转,主流向大致呈NNE-SSW走向;远岸站位各层潮流流速的平均值略大于近岸站位,同一站位的潮流流速随水深的增加而有所降低;潮流变化使悬沙浓度出现周期性变化,悬沙浓度峰值出现在流速峰值后,且在落潮期更大;全潮单宽输沙量在大潮期和小潮期分别为151.7～1 017.9kg/d和146.3～931.9kg/d,净输沙方向均为西南向,即落潮方向。     

长江口北槽细颗粒悬沙絮凝体的沉降速率的近似估算

利用都必须学法获得了长江口北槽口内、外2个站位的悬沙浓度垂线分布资料，通过Rouse公式拟合法，计算了分别与它们相对应的絮凝体沉降速率。计算结果表明：（1）长江口北槽细颗粒悬沙絮凝体沉降速率主要集中在1.0-3.0mm s^-1；（2）北槽口内，平均悬沙浓度与絮凝体沉降速率的关系；ωx=1.14-↑C^1.03；（3）北槽口内，控制絮凝体沉降速率的物理因素是平均悬沙浓度，而北槽口外，影响絮凝体沉降速率的物理因素为盐度和悬沙颗粒粒径。     

长江口北槽口外悬沙浓度垂线分布的数学模拟

利用垂向一维悬沙运动模型,对长江口北槽口外大、小潮悬沙浓度垂线分布进行模拟,模拟结果同“六点法”实测值拟合较好,表明影响悬沙浓度垂线分布的主要因素为悬沙垂向扩散及絮凝沉降作用。     

珠江口海区表层沉积物中重金属的含量分布及其与环境因素的关系

在影响表层沉积物中重金属含量分布的诸多环境因素中,河口水体的盐度、底质pH值、有机质及悬浮物等对重金属的影响尤为显著[1,2,4].本文选用珠江口海区的1976-1978年所调查的32个测站底质表层重金属浓度和相应测站的底质pH值,有机质和水体盐度等有关资料,用一元回归及多元回归的数理统计方法,探讨了珠江口海区铜与其他重金属之间及重金属与环境因素之间的关系,研究了它们在海区的分布特征.     

长江口底部边界层细颗粒泥沙过程

1连续的、高时空分辨率的河口细颗粒悬沙浓度垂线分布在长江口深水航道北槽,利用"声学是沙观测系统"观测到大潮典型的高时空分辨率细颗粒是沙浓度声学垂向分布图和垂线分布曲线。研究结果表明：（1）在涨潮时呈L形,是沙浓度的垂向变化梯度小（浓度小于1.0gL－1）。（2）在涨急时呈射流形,射流项悬沙浓度达10gL-1,悬沙浓度的垂向变化梯度大。（3）在接近涨想时,是沙浓度的垂向梯度小。（4）在落潮时从水面到水底是沙浓度按指数增加,代表恒定均匀流中悬沙处于平衡条件的分布,泥沙垂向扩散系数。在数值上大约是泥沙颗粒沉降速度Ws的两…     

密西西比河入海水体悬沙浓度变化过程研究

河流入海水体悬沙浓度的变化直接反映该流域人类活动和自然应力的影响。基于密西西比河塔伯特兰丁站长期水文资料,本文采用百分位法、Mann-Kendall法等统计方法对近40年密西西比河入海水体悬沙浓度进行分析,探究密西西比河通过“鸟足状”三角洲进入墨西哥湾的水体悬沙浓度变化过程及其可能影响因素。结果表明：(1)在1976-2015年期间,密西西比河入海水体悬沙浓度展现阶段性下降趋势,其中第一时期即1976-1987年期间,入海水体悬沙浓度相对较高,平均值为0.33 kg/m₃;第二时期即1988-2015年期间,悬沙浓度较低且平均值为0.25 kg/m₃。(2)密西西比河日径流量与悬沙浓度之间的关系符合高斯分布。与1976-1987年相比,1988-2015年期间水沙关系曲线较为扁平,日均超过0.60 kg/m₃的高悬沙浓度事件明显减少。在低流量及起动流量阶段,悬沙浓度随着流量的增加而增加,在流量接近20 000 m₃/s时,悬沙浓度达到最大值,流量高于20 000 m₃/s后,悬...     

ASM-IV仪器在河口近底层悬沙浓度观测分析中的应用研究

近底层悬沙时空变化对于理解河口冲淤变化有着至关重要的作用。然而,长期以来河口近底层水体悬沙浓度的连续变化大都是基于单点观测数据或水样处理获取。基于此,本研究利用光学仪器边界层悬浮物剖面测量仪(Argus Surface Meter IV,ASM-IV)获得长江口南槽近底层进行连续10 d的实测数据,探讨ASM-IV仪器监测悬沙浓度精度的有效性。结果表明:(1)传统仪器布设方法所获取的数据,相对误差高于基于ASM-IV所测误差,在大、中及小潮期间的平均误差值分别为24.15%、17.31%和16.18%;越靠近底部河床,相对误差从距底52 cm向下随距底距离的减小而逐渐增大;(2)对于近底层单宽悬沙通量测量结果而言,传统测量仪器布设方法所测量数值一般偏小;(3)大潮时期近底层1 m内的水体悬沙分布均匀,分层不明显;在中、小潮时期,与近底层1 m内平均悬沙浓度相差最大的点皆位于距底20~50 cm附近。因而,近底层悬沙浓度测量时间在大潮时期或越靠近底层,利用ASM-IV监测近底层悬沙浓度值更为准确。中、小潮时期利用单点或采集水样测量时,选取0.8H层水体悬沙浓度代替近底层悬沙浓度较最底部水体悬沙浓度更为准确。     

ASM-Ⅳ仪器在河口近底层悬沙浓度观测分析中的应用研究

近底层悬沙时空变化对于理解河口冲淤变化有着至关重要的作用。然而,长期以来河口近底层水体悬沙浓度的连续变化大都是基于单点观测数据或水样处理获取。基于此,本研究利用光学仪器边界层悬浮物剖面测量仪(Argus Surface Meter Ⅳ,ASM-Ⅳ)获得长江口南槽近底层进行连续10 d的实测数据,探讨ASM-Ⅳ仪器监测悬沙浓度精度的有效性。结果表明:(1)传统仪器布设方法所获取的数据,相对误差高于基于ASM-Ⅳ所测误差,在大、中及小潮期间的平均误差值分别为24. 15%、17. 31%和16. 18%;越靠近底部河床,相对误差从距底52 cm向下随距底距离的减小而逐渐增大;(2)对于近底层单宽悬沙通量测量结果而言,传统测量仪器布设方法所测量数值一般偏小;(3)大潮时期近底层1 m内的水体悬沙分布均匀,分层不明显;在中、小潮时期,与近底层1 m内平均悬沙浓度相差最大的点皆位于距底20～50 cm附近。因而,近底层悬沙浓度测量时间在大潮时期或越靠近底层,利用ASM-Ⅳ监测近底层悬沙浓度值更为准确。中、小潮时期利用单点或采集水样测量时,选取0. 8H层水体悬沙浓度代替近底层悬沙浓度较最底部水体悬沙浓度更为准确。     

海南近海海域浊度与悬浮颗粒物粒径的分布特征

利用2005年8-9月在海南西部近海海域底质调查获得的水体浊度、悬浮颗粒物粒径的数据和资料,探讨了该区浊度和悬浮颗粒物粒径的分布规律,结果表明:(1)研究区表层水体浊度与悬浮颗粒物的总体积浓度由岸向外海方向逐渐减小,底部水体浊度与悬浮颗粒物的体积浓度高值区呈斑状分布;(2)研究区的水体浊度和悬浮颗粒物体积浓度随着水深增大而增大,部分调查站位出现异常现象;(3)研究区表层和底部水体浊度与悬浮颗粒物各粒级的体积浓度相关性较好,相关系数在0.85以上。     

黄渤海水体交换、悬沙特征及其对渤海海峡沉积的影响

根据渤海潮流、环流和悬沙浓度特征，黄海水体由渤海海峡北部输入渤海，在渤海循环后，经由渤海海峡南部输出到北黄海。输出水体的悬沙浓度达到0.01kg/m^3的量级，远高于输入水体。因此，黄、渤海水体交换的结果是悬沙向北黄海输出。渤海海峡南部是高悬沙浓度区，又是渤海水体输往北黄海的通道，因而渤海海峡楔状堆积体似乎是截留部分悬沙并发生堆积的结果。但是，渤海海峡水动力条件和沉积物分布特征均不支持这个假说。楔状堆积体的主体部分可能是在全新世高海面以前就形成了，而其物质可能是来源于海面上升过程中的海底物质改造和局部的海岸侵蚀。要弄清渤海海峡楔状堆积体的成因和物质来源，还需深入研究堆积体的表层沉积速率、泥碳的年龄、泥质沉积区的动水沉降通量、以及浅地层剖面层序。     

渤海南部辛基酚和双酚A污染状况研究

研究采用固相萃取(SPE)-气相色谱-质谱法(GC-MS)对2012年5月份渤海南部表层海水中的辛基酚(OP)和双酚A(BPA)的污染状况进行了调查。结果表明,渤海南部56个站位表层海水中OP均有检出,浓度范围1.50~20.1 ng/L,平均浓度4.17 ng/L,BPA均有检出,浓度范围1.50~275 ng/L,平均浓度34.8 ng/L。OP高浓度分布在漏油事故区Y系列和黄河口南部、莱州湾西部湾口以及SL20站位,且莱州湾湾口普遍高于湾内;BPA总体分布莱州湾沿岸站位浓度普遍较高。渤海南部表层海水中OP污染较胶州湾等水体严重,BPA浓度部分站位浓度已达到泥螺胚胎生成的4周10%效应浓度(EC10)。由此可知,渤海南部已经受到OP和BPA不同程度的污染,有可能对生物带来一定的生态风险。