基于无人船的水质监测及控制系统设计

针对执行水质监测任务过程中固定浮标监测站单点监测存在局限性、船载观测人员取样耗时耗力等问题,本文设计了一种搭载多点、分层自动采水取样装置的智能无人船水质监测系统,可实现目标水域的多点、分层连续水质数据测量及取样。该智能无人船具备基于快速随机树(Rapid Random Tree)算法的自主避障和快速路径规划功能,解决了现有无人船技术存在的多障碍自主路径规划难等问题。同时,本设计结合了ARM9控制芯片、M5310无线传输模块,通过可视化的显示界面和远程WEB访问的功能,大大提升了科研人员及时处理特殊情况便捷性。通过实验测试及比对分析,证明本设计具有智能高效、稳定可靠等优点,能够满足职能部门对于水质监测工作的需要。     

基于渔获群落多样性指标的深水流刺网渔具作业性能分析

根据在东海区开展的3种型深水流刺网选择性试验数据,对3种型深水流网渔获组成、多样性及渔获性能进行了分析比较研究。结果表明:(1)本次试验共捕获33种渔获物,包括鱼类28种、头足类3种、甲壳类2种,其中3种型刺网均捕获种类8种;(2)3种型刺网优势种存在差异,日本方头鱼和黄鲷为共同优势种;(3)3种型刺网捕获种类多样性指数(D值、H’值、J’值)均不存在显著性差异(P>0.05),但渔获种类差异明显,3种型刺网两两比较种类Sorensen相似度均低于50%;(4)同型刺网相邻网目尺寸Bray-Curtis相似性较高,随着网目间距增加,相似度逐渐减低,以重量和尾数计算的相似性基本趋于一致;(5)3种型刺网随网目尺寸的增加(50～70mm),其W统计值(-0.113～0.040)总体上呈现依次增大的趋势,干扰程度逐渐较低。从生态多样性保护角度,增大网目尺寸是目前保护东海区底层生物多样性最有效的方式之一。     

浅水多波束测深仪高分辨率波束形成方法研究

常规波束形成技术以其稳健性好、计算量低等特点得到广泛应用,但其空间分辨率受阵元个数限制,不能突破瑞利限。因此,常规波束形成技术应用于高精度浅水多波束测深仪时,存在空间分辨率不足和旁瓣干扰等问题。对比研究了最小方差无失真(MVDR)及多重信号分类(MUSIC)波束形成在浅水多波束测深仪中的应用,给出了浅水多波束测深仪的常规波束形成、MVDR和MUSIC处理方法,并结合能量法和相位法两种底检测测深算法,处理了iBeam8120浅水多波束测深仪外场数据,验证了本文方法的性能。     

决口海堤水波传播模拟和分析研究Ⅱ:2D传播

应用经验证的SWASH数学模型,分析了海堤决口中心线沿线实测水深分布规律和保护区淹没水量与淹没面积。对不同特征水深进行验证,进而探讨不同波要素对不同形式的海堤决口堤后特征水深分布情况以及波浪传播距离与时间的关系;分析了物理模型试验中海堤决口宽度以及不同波要素对堤后洪水波演进的影响;计算了不同决口深度和宽度对洪水波传播的影响,建立堤后水体淹没水量和淹没面积分布公式。成果可供我国沿海城市和地区在风暴潮和台风浪作用下海堤决口风险图绘制参考。     

太平洋副热带东部模态水的年际变化及机制研究

根据2004—2014年的全球海洋Argo网格数据集(BOA_Argo)和ECMWF ERA-Interim再分析资料,计算了冬季太平洋副热带东部海区的水团变性率及水团形成率,对南北太平洋副热带东部新生成模态水的年际变化及其形成机制进行了研究。结果表明:北太平洋副热带东部模态水(NPESTMW)和南太平洋副热带东部模态水(SPESTMW)的新生成体积及核心密度在2004—2014年具有明显的年际变化:NPESTMW主要经历了2005—2009年和2010—2013年2次持续4～5a的体积和密度增加过程,其中体积最大值出现在2009年,最小值则出现在2005和2014年。南半球SPESTMW则经历了2007—2009年和2010—2013年共两次持续3～4a的体积和密度减小过程,其中体积的最小值出现在2009、2013年,最大值出现在2010年。合成分析发现,由冬季海面热通量异常引起的深混合层内与模态水密度相当的水团表层形成率异常,可能是导致NPESTMW和SPESTMW新生成水体积年际变化的重要因素;同时,SPESTMW新生成水的年际变化受局地风应力旋度的年际变化影响明显。     

含沙浑水体的黏度测量及应用分析

含沙浑水体的高速冲击会对海底构筑物造成破坏,在计算浑水体对构筑物的作用力时,黏度是一项重要参数。本文利用落球试验和流变仪测试试验,测定了不同浓度含沙浑水体的黏度,给出其起始黏度与动力作用后的稳定黏度。结果表明:含沙量在大于400g/L时,浑水体为可用赫巴模型描述的非牛顿流体,并可简化为宾汉体;在含沙量小于400g/L时,浑水体仍可用宾汉体模型描述,在忽略较小的初始剪切应力时,可简化为牛顿流体。浓度大于400g/L的浑水体的起始黏度约为稳定黏度的100倍。文中讨论了含沙浑水体起始黏度与稳定黏度在工程计算应用中的适用情况。     

不同水位垂直流人工湿地中植物及微生物特征

利用4个连续进水的垂直流人工湿地,比较分析水位对污染物去除效果的影响,研究湿地中植物对氮磷去除的贡献,阐析湿地中脱氮功能菌数量的演变规律。3个湿地栽种黄花鸢尾,水位分别控制在19、51和84cm,另一个湿地不栽种植物,水位为51cm。结果表明,水位对氮和有机物的去除有显著影响(p<0.05),栽种植物的湿地中,51cm水位时总氮去除率(67.4%～79.2%)最高,19cm水位时氨氮(85.3%～93.0%)和COD(81.8%～92.9%)去除效果最好。试验中黄花鸢尾均生长良好,植物吸收对总氮(Total nitrogen,简称TN)和总磷(Total phosphorus,简称TP)去除的贡献分别为19.2%～27.3%和14.7%～19.2%;植物地上部分发挥更重要作用,其TN和TP含量及对TN和TP的吸收量均高于地下部分。湿地表层基质中3种脱氮功能菌数量均随运行时间的增加而显著提高,亚硝化细菌和硝化细菌数量分别为10~4～10~6和10~5～10~7 MPN/g,随水位升高而减少;反硝化细菌数量为10~3～10~6 MPN/g,随水位升高而增加。     

基于卫星测高数据的萨德湿地水位变化研究

以萨德湿地为例,使用ENVISAT和Jason2卫星测高数据利用改进的阈值法进行回波重定,反演萨德湿地水位。结果显示:萨德湿地的恒定水域水位变化规律。通过对比萨德湿地和维多利亚湖的水位变化可以发现,维多利亚湖对萨德湿地南部水域水位有巨大的影响,且影响与人类活动(尤其是欧文瀑布大坝的水能发电)有很大的关系,而位于大坝下游的阿尔伯特湖水位变化和萨德湿地南部水域水位变化有很强的相关性。     

典型喀斯特城市的热岛时空变化及其成因分析

利用1989、2003、2018年的Landsat影像对安顺市西秀区的地表温度进行反演,分析研究区在30年发展中的热岛时空变化及其成因。使用基于影像的反演算法,结合分类回归树算法进行地表温度的反演,用气象站数据对反演结果进行精度验证,并建立缓冲区对研究区进行相关性分析等定量分析。结果表明：研究区受喀斯特地貌的影响,除主城区外,郊区也存在大量高温区;近30年研究区热效应与不透水面、绿地的面积有极显著相关;1989-2003年研究区城市热岛面积随城市扩张逐渐增大,但2018年主城区城市热岛现象几乎完全消失,排除气象因素和城市形态因子影响的可能后,发现这与安顺市城市绿化的大力进行有密切关系。     

Geographical information system-based groundwater quality index assessment of northern part of Kolkata,India for drinking purpose

Groundwater is a resource under stress. In both developed and developing countries, it has been found that increasing human influence has led to the contamination of the groundwater resource. To understand the magnitude of this problem, a study was conducted in 58 wards within Northern part of Kolkata, India, where water samples from tube wells were collected and analysed on essential drinking water quality parameters, prescribed by WHO. Using Principal component analysis, and Water quality index mapping, the aforementioned results have been interpreted. This has helped to depict that not only is the groundwater unsuitable for drinking, but that the parametric values have a tendency to increase abruptly within the shortest of ranges, indicating urban pollution as the root cause of contamination. This paper shall thus discuss the spatial change in groundwater quality in northern Kolkata and suggest measures which might be implemented to secure a sustainable future for the city.