吞吐流量对湖泊流场结构影响的数值试验

本文利用EcoTaihu三维生态模型中的三维水动力学模型,开展了典型背景风场、多个吞吐流量条件下的湖流数值试验,分析比较流场达到稳定状态时。沿垂直方向平均流场随吞吐流量大小的变化特征。结果表明:随着吞吐流量的增加,湖泊垂向平均流场逐渐由受风生流控制转变成受吞吐流场控制,在此转变过程中存在临界吞吐流量值。当吞吐流量大小超过该值时,流场结构发生明显的改变,湖泊内小尺度的环流先消失,规模最大的环流最后消失;环流中流向和吞吐流流向一致的区域流速得到加强.而与吞吐流流向相反或差异较大的区域.流速先减小,后增加。风向和风速是影响临界吞吐流量值大小的主要因素。本文的研究结果对认识湖泊流场特征和了解物质在湖泊内的输移扩散具有重要意义,为合理规划引调水、准确预测水质、重建健康生态湖泊提供基础科学依据。     

模拟水动力对湖泊浮游动物群落演替的实验研究

湖泊的浮游动物在种群演替和数量变化方面都有极明显的周期性(Chen et al., 1987)。浮游动物的周期性变化，除受湖泊环境温度、光照的周期性变化等因素外，同时还受到水体的水动力作用影响(陈伟民等，1998)。 王家楫等(1965)对东湖的轮虫数量进行了研究，陈受忠(1965)阐述了东湖近邻剑水蚤(Cyclops vicinus)、广布中剑水蚤(Mesocyclops leuckarti)、汤匙华指水蚤(Sinoialanub dorrii)、特异荡镖水蚤(Neutrodiaptomus incongreus)等都有显著昼夜垂直移动。Evans(1988)等在有关浮游动物的数量变动与水环境关系方面做了研究。但就水动力作用对浮游动物群落演替的实验研究较少见报道。 为研究水动力作用对浮游动物群落的种类数量变化，利用大型生态模拟槽，探讨不同水动力过程对浮游动物种类组成、数量变化过程和作用途径等，本文作者用模拟水动力的方法对湖泊浮游动物群落演替进行了实验研究，为今后的湖泊生态修复提供了科学依据。     

模拟水动力对湖泊生物群落演替的实验

从静止状况到小水流,大水流的模拟水动力实验表明,水动力对湖泊生物群落演替重要作用,藻类种类数以大小流时最高,其生物量也最高,这与ＮＯ＾－／ＴＤＮ比值相一致,由静止状态到大小流状态,藻类数量呈现递增趋势,这与相应的ＴＤＮ／ＴＮ、ＴＤＰ／ＴＰ呈递减趋势相呼应,浮游动力物种类、数量的变化较之浮模特更明显,尤其是枝角类的变化更大,动力作用通过增加水体中悬浮质、降低透明度、改变水下光照条件及生物过程释放放营     

龙感湖水体光学特性的观测

基于2002—2003年秋、夏季原位水下光场巡测及连续定点观测资料分析了龙感湖不同湖区及不同风浪条件下水体的光学特性,探讨了光衰减系数、辐照度比的光谱分布、空间差异及不同风浪条件对水下光场的影响.结果表明,水下光谱在紫光波段衰减最强烈,其次是蓝光,红、绿光衰减最弱,并且向下辐照度衰减系数一般要大于向上辐照度衰减系数.秋季L1-L3点向下辐照度400—700nm波段衰减系数的变化范围分别为0.71—3.60、1.06—3.72、0.78—2.89m-1;光衰减系数的空间分布是位于湖中心的12点要略大于两边的L1、L3点;辐照度比的变化趋势极为一致,最低值出现在短波蓝光波段,最高值出现在550—600nm之间;从小风浪到中风浪、大风浪其PAR衰减系数分别是1.74、2.02、2.45m-1;透明度、衰减系数与悬浮物浓度相关性最好,决定系数在0.7以上,但其变化除受悬浮物影响外还要受制于溶解性有机物和浮游植物;440nm波长衰减系数(Kd(440))与悬浮物(SS)、溶解性有机碳(DOC)、叶绿素a(Chl.a)的多元线性回归方程为:Kd(440)=0.514—0.075SS 0.125DOC 0.100Chl.a(R2=0.87,N=8,P≤0.05)     

风速变化对竹湖流场结构影响的数值试验

利用EcoTaihu生态模型中的压缩坐标系下三维水动力学子模型,对4种吞吐流量（换水周期分别为36d、7．2d、3．6d、35h）,东、西、南、北风向,不同风速的风场作用下的浅水湖泊进行了数值模拟,分析比较了不同风速作用下湖泊分层流场及垂向平均流场结构的差异。结果表明,随着风速的增大,湖泊垂向平均流场逐渐由受吞吐流控制转变成受风生流场控制;在此转变过程中存在着临界风速值,当风速大小超过该值时,流场结构发生明显的改变;风向和吞吐流量是影响临界风速值大小的主要因素。风速变化对稳定状态的湖泊表层、次表层流场有较大影响,而对底层和次底层影响不大。在水深水平变化较大的区域,垂直平均流场结构对风速变化的响应较为敏感,易形成环流,浅水区垂向平均流向和风向一致,深水区则和风向相反;水深变化较小的水域,流场结构对风速变化的响应则较为迟钝。     

悬浮物浓度对水下光照和初级生产力的影响

采用太湖湖泊生态系统研究站生态实验室的模拟生态槽进行水动力模拟实验研究(1999年5月8日～6月24日),探讨了水动力的扰动引起悬浮物的增加、改变水下光强的分布,并由此造成了初级生产力的变化.结果表明,无论是静止还是小水流、大水流状态,水下光强随深度都是按指数规律衰减;在静止状态下,槽水清澈见底,光衰减系数为1m-1左右,到小水流和大水流时,由于动力的扰动、悬浮物浓度的增加,光学衰减系数增加到2m-1和4m-1左右,真光层深度也由最初的4m降到2m、1m;对光学衰减系数、真光层深度与悬浮物浓度进行线性和幂函数回归,发现他们之间的相关性很好,反映了风浪扰动引起水中悬浮物增加是改变水下光照分布的主要原因;在静止状态下,由于槽水清澈,强光作用下表面存在光抑制现象,最大初级生产力出现在04～06m,其他情形光抑制很弱或基本上不存在,最大初级生产力出现在0～02m.     

中国太湖五里湖内不同凤眼莲密度圈闭内的沉降率

The dynamic model of physical-biological engineering for purifying water quality in Lake Taihu needs the parameter of sedimentation rate (SR). Especially, it is seldom reported how SR is influenced by interactions between algae and aquatic plant. So 6 enclosures with each area of 5×5 m² were constructed in Wulihu with 2 m depth, a small hypereutrophic bay of Taihu Lake, China. Enclosures, in which the original water quality was the same as that in surrounding lake, were input Eichhomia crassipes at various original densities from 0-6 kg·m^-2 on August 9, 1996. SR had been measured separately at depths of 0.6, 1.2f 1.8 m in each enclosure during 20 days. Main results were as follows:1) SR average in enclosures (17.3g·m^-2 d^-1) was as much as about 1/14 that in the surrounding lake; 2) The deeper was it, the higher rate was it in each enclosure, generally; 3) SR cures versus original densities of Eichhomia crassipes (ODE) in enclosures had the ship of "V" at different depths; SR minimuma were observed in the enclosure with original meso-density of Eichhomia crassipes (EMESO, 4kg·m^-2), the average of SR minimuma was about 8.55 g ·m^-2 d^-1) SR in enclosures with original hypo-density (EHYPO, 0-3kg·m^-2) were mainly negative related with water temperature and light intensity;while those with original hyperdensity (EHYPR, 5-6kg·m^-2) were mainly negative related with transparency (SD) instead.These SR-distribution characteristics may be explained by interactions between dead algae and relics of Eichhomia crassipes.     

东太湖水温变化与水-沉积物界面热通量初探

水温对沉水植被的生长和分布具有重要作用,水-沉积物界面热通量对浅水湖泊水温变化的影响值得关注.东太湖是我国东部典型的草型浅水湖区,采用自2013年11月至2015年10月对东太湖湖心进行的不同深度水体及沉积物温度高频观测数据,结合东太湖表层沉积物的热力学性质计算了水-沉积物界面热通量,分析了东太湖水温和水-沉积物界面热通量的变化特征并探讨了其影响因素.结果表明：东太湖各深度水体日升温过程随水深增加后延,升温过程夏季延长,冬季缩短;表层水温日变幅最大,底层水温日变幅次之,沉积物温度日变幅最小,各深度温度日变幅夏季最小、冬季最大;春季和夏季升温过程中各深度日均温变化沿水深存在约1天的延迟,秋季和冬季无此现象;2015年与2014年东太湖温度变化趋势相同,同比月均温差与气温差呈线性相关.沉积物8：00-19：00向水体放热增加或从水体吸热减少,19：00至次日8：00放热减少或吸热增加;3-9月从水体吸热,为热汇,10月至次年2月向水体放热,为热源,沉积物全年为湖泊热源;逐日水-沉积物界面热通量每月6至15日存在相对年变幅较小幅度的正弦式波动.水温和水-沉积物界面热通量的变化主要受太阳辐射和气温的影响,二者对气象参数的响应具有迟滞现象;水-沉积物界面热通量与水温呈负相关,其变化相对水温迟滞,水-沉积物界面热交换的主要作用为缓冲湖泊水体的热量变化;夏季,沉水植物能降低湖泊各层水温和垂向水温差.     

太湖梅梁湾冬末春初浮游动物时空变化及其环境意义

根据１９９８年２－３月完全原庆湖梅梁湾地区水环境综合调查,对有关浮游动物时空情况进行了分析,这次调查共设７个点,湾口上的Ｊ２,Ｊ４与湾内的Ｊ６,Ｊ７均是分５层采样,共分无风,小风和大风３次天气过程,每次过程采集２到３次样品与记录。结果显示,太湖梅梁湾地区浮游生物中枝角类和桡足类的生物量与水温变化关系密切,水温越高,生物量越高,温度相同时,其生物量与透明度呈正比。     

巢湖表层沉积物中多环芳烃分布特征及来源

于2010年,采用野外采样调查、色谱分析与统计比较的方法,研究巢湖表层沉积物中27个采样点中多环芳烃(PAHs)分布特征及污染来源.结果表明:巢湖表层沉积物中检测出的14种优控PAHs总浓度为116.0~2832.2 ng/g(DW),平均值为898.9±791.0 ng/g(DW).多环芳烃组成主要以5~6环PAHs为主,占总量的32%~58%.沉积物中总有机碳含量与PAHs总量呈现良好相关性.利用蒽/(蒽+菲)与苯并[a]蒽/(苯并[a]蒽+屈)比值法对PAHs来源进行解析得出,巢湖表层沉积物中PAHs主要来源为燃烧源.与国内其它水体PAHs含量对比表明,巢湖沉积物中PAHs污染处于中等水平.生态风险评估得出南淝河表层沉积物中PAHs存在生态风险,其它采样点表层沉积物中PAHs生态风险均较低.