Resolving physically and biologically driven suspended particulate matter dynamics in a tidal basin with a distribution-based model

Understanding suspended particulate matter (SPM) dynamics in coastal waters is crucial to assess changes in coastal sediment budgets and biogeochemical fluxes. SPM dynamics are subject to various physical and biological factors and processes such as, e.g. tidal currents and aggregation which can be enhanced by extracellular polymeric substances (EPS) that are produced by algae and bacteria. It is still unclear how the different factors and processes interact and together determine SPM dynamics. To unravel the interacting processes and factors, we propose a new distribution-based modeling approach. Based on the derivation of explicit equations for size distribution characteristics of SPM such as the average radius, we derived a model of reduced complexity characterized by low initialization and parameterization effort as well as low computational cost. The proposed 0D model includes the processes of aggregation and fragmentation due to shear, aggregation due to differential settling, deposition, resuspension and tidal exchange, and describes the evolution of the SPM concentration in the water column linked by the settling velocity to the change of the mass average radius of the aggregate distribution. A systematic parameter variation for critical bottom shear stress of erosion, the size of resuspended aggregates, the fractal dimension, the collision efficiency, and the aggregate strength has been performed and compared to observations in the back-barrier basin of Spiekeroog Island in the German Wadden Sea. This analysis confirms the hypothesis that in winter biological influences on SPM dynamics are smaller compared to summer. This is mainly reflected by a significant shift in the various parameters. We hence conclude that biological control mechanisms have a much more quantitative relevance for SPM dynamics than currently represented by state-of-the-art SPM transport models.     

台湾屏东县东港溪拦溪对其周边地下水水质及水产养殖的影响

为了解设于屏东县新园乡界河以东港溪上的拦河堰对当地地下水的影响进行一系列研究.首先对台湾西南沿海的屏东县新园乡1989年10月东港溪拦溪建堰前后地下水水质及等水位线数据进行了分析,同时逐月收集东港溪拦溪堰周边的佳冬乡养殖池所用的井水、池水、浮游生物、日本鳗鲡(Anguilla japonica)及虾等数据,进行分析与比较.此外,用以上2个乡的地下水进行了鳗鲡幼苗水族箱养殖试验,并检验分析试验后的鳗鱼.各项分析结果表明,拦溪堰的兴建使新园乡的地下水水位降低,附近污染河川的水渗入了地下,对养殖生物的健康产生不同程度的影响.因此建议,在旱季应减少对东港溪拦溪堰水的抽取量;台湾西部尤其是新园乡的水产养殖活动应予以减少.     

深海沉积物地热探针贯入沉积物深度的探讨

针对新型自容式高精度深海沉积物地热探针贯入沉积物深度、插入过程的运动轨迹以及探针的稳定性问题,进行了深入研究,对探针的结构设计以及探针下放要求具有重要指导意义.     

青藏高原北缘公格尔山地区地形梯度的剖析

本文以青藏高原北缘西昆仑山脉的公格尔山地区为试验区域,基于SRTM-DEM数据,采用线状地形剖面和带状地形剖面的研究方法,对试验区从公格尔山顶到塔里木盆地的地形梯度进行了研究,并探讨了地形梯度与隆升过程之间的关系。研究结果表明:(1)线状地形剖面清晰直观,操作简单;带状剖面法能较好地反映区域的地形起伏状况。若将两种方法联合起来共同进行区域地形研究,则会获得更好效果。(2)从塔里木盆地到公格尔山顶,地形抬升共分3个梯度:分别是从海拔高度2 000m左右上升到约4 500m,从约4 500m上升到将近6 000m,从将近6000m上升到约7500m。地形抬升的不同梯度可能对应着公格尔山晚新生代地貌形成过程的不同隆升过程;而每个抬升梯度的拐点,则对应着不同隆升过程形成海拔高度的分界点。     

鄂尔多斯盆地苏里格南部地区盒8段沉积相特征及其意义

依据野外露头、岩芯、测井及相关测试资料,对鄂尔多斯盆地苏里格南部地区上古生界中二叠统石盒子组盒8沉积期的沉积类型、沉积微相特征及沉积相对天然气成藏富集的影响进行了分析。结果表明:鄂尔多斯盆地苏里格南部地区盒8沉积期自北向南依次发育缓坡浅水辫状河三角洲和滨浅湖沉积相,亚相主要为三角洲平原、三角洲前缘、滨湖和浅湖,微相包括分流河道、分流间洼地、水下分流河道、水下天然堤、分流间湾、滨湖砂坝、滨湖泥湾和浅湖泥湾;各微相在空间上相互叠置,复合加积;各微相水动力条件的差异造成微相在沉积物成分和组构上各异,导致其成岩作用不同;分流河道和水下分流河道微相发育处密集形成相互叠置的大面积骨架砂体,构成区内主砂带,成为天然气优质储集层,是有利勘探相带;沉积相明显控制优质储集层的分布,进而影响着天然气的富集成藏。总之,水下分流河道和分流河道微相是砂岩优质储集层分布和发育的最有利相带,也是今后勘探开发的方向。     

利用伪归一化差异水体指数提取城镇周边细小河流信息

通过对归一化差异水体指数NDWI中的绿波段修正,提出了不依赖于中红外波段的伪归一化差异水体指数FNDWI（False NDWI）。使用NDWI和FNDWI分别在背景地物为城市、城郊、乡镇、村落和山区的遥感影像上进行河流水体提取,实验表明,FNDWI影像中城镇建筑用地与河流水体的可分离性较NDWI有所提升,提升率为116%~335%不等;相关性分析表明,河流宽度与可分离性提升率具有明显的负相关关系,相关系数为-0.82;分类结果显示,在城市和城郊区域,NDWI提取的水体中混杂有较多城镇建筑用地信息,而FNDWI提取的水体中基本未见混杂。总体上,FNDWI提高了2种地物的可分离性,剔除了NDWI影像混入的城镇建筑用地信息,较好地解决了NDWI城镇建筑用地与河流水体的混淆问题,尤其适用于城镇周边的细小河流。     

水资源开发利用引起的环境负效应——以玛纳斯河流域为例

通过对玛纳斯河流域环境负效应研究,确定了水资源开发利用过程中引起环境负效应的制约因子,引入地下水动态均衡方法进行半定量分析,明确地下水量的变化为引起环境负效应的直接因素,为定量进行水资源综合开发与利用、防止环境负效应的产生提供方法和依据。     

桑塔木地区三叠系曲流河三角洲存在证据与沉积特征

为了厘清桑塔木地区三叠系砂体成因类型,指导油气勘探,利用岩心、钻测井、分析化验及高精度三维地震资料,研究碎屑岩的粒度、结构、沉积构造、砂体的空间展布、地震反射特征等.结果表明:三叠系TⅡ油组具有粒度细、分选磨圆好、发育小型交错层理、波状层理及水平层理,呈指状产出,地震剖面上具有前积反射构型,典型相干体地层切片见曲流特征的特点,是典型的曲流河三角洲沉积;同时,研究区曲流河三角洲发育2种亚相6种微相,其中平原亚相发育天然堤、水上分流河道及河漫沼泽微相,前缘亚相发育水下分流河道、河口坝和支流间湾3种微相;区内TⅡ油组以发育北部和西南部2个主要方向的曲流河三角洲为主,其中北部三角洲规模大,平原和前缘亚相较发育,西南部三角洲以前缘亚相为主,平原亚相以分流河道沉积为主,前缘亚相主要发育分流河道和河口坝微相.该三角洲的形成与地形坡度及气候的变化密切相关.     

大气河对2013年“7.9”四川盆地持续性暴雨作用的诊断分析

2013年7月7～11日,四川盆地大部分地区出现了持续性强降雨天气(以下简称四川“7.9”暴雨).此次过程的降水中心稳定少动、降水强度及总量大、持续时间长,累积降水量最高达到了1000ram以上,造成严重灾害.为分析位于孟加拉湾地区的大气河对四川“7.9”暴雨的影响.利用NCEP/NCAR再分析资料,通过研究孟加拉湾大气河水汽对这次暴雨的作用及影响,得到的结果表明:此次持续性暴雨过程中,孟加拉湾大气河受西太平洋副高东撤影响,并在200 hPa和850 hPa高低空急流的共同作用下,不断向四川地区输送水汽.这种水汽输送一直持续到11日才停止,此时降水也趋于结束.在整个暴雨过程中,850 hPa上孟加拉湾大气河输送的水汽由于云贵高原阻挡,而绕开云贵高原在南海地区与西太副高外围的水汽以及南半球的越赤道气流汇合后,在低空急流左侧辐合气流作用下输送到四川盆地,为暴雨产生提供水汽.同时,700 hPa上的水汽直接越过云贵高原到达四川盆地.孟加拉湾大气河的这两种输送方式为四川盆地持续性暴雨提供了充足的水汽供应.     

济南东部大辛河渗漏段地下水示踪试验与分析

2013年以来,济南市为正确处理好保泉和市民饮用优质地下水的关系,组织实施了地表水转换地下水补源系列工程,旨在补源保泉的前提下开采地下水。大辛河地表水转地下水工程是其中重要的组成部分,为了查明大辛河渗漏补源后地下水的补给方向、径流速度等,在大辛河主要渗漏段开展了地下水示踪试验。结果显示:地下水渗漏补源后沿渗漏段—龙奥大厦—济南东区供水奥体加压站—贤文小区一线大体自南向北径流,视径流速度约45m/d,越往两侧流速越缓慢,表明大辛河地表水转地下水工程主要对东郊水源地进行补给,对市区四大泉群补给较弱。示踪试验得出的结论,对大辛河地表水转地下水工程运行具有重要指导作用,对后期管理部门合理规划补源、开采布局具有重要的借鉴意义,促进济南保泉和供水的有机统一。