潮汐应变对长江口北槽枯季湍流混合与层化的影响

利用TELEMAC-3D开展了长江口北槽2010年枯季条件下湍流混合与层化的有限元数学模拟研究。该模型在外海开边界设置了8个主要分潮,并在自由表面考虑了定常风的影响,利用北槽水域3个潮位站(横沙、北槽中、牛皮礁)和2个水文观测站(北槽中段CSW、北槽下段CS8)2010年枯季的潮位、流速及盐度观测资料对模型进行验证并获得了良好的精度,从而得到北槽水域纵向、平面流场和盐度场。模拟得到的流速、盐度被用来计算势能差异(φ)、势能差异变化率(φ/t)、Simpson数(Si)和梯度Richardson数(Ri)。结果显示:1)北槽水域大潮平均和小潮平均的势能差异的变化范围分别约为0~30 J/m3和0~90 J/m3,且较大的势能差异基本位于主航槽,这些表明北槽水体小潮的层化大约是大潮的3倍,主航槽的层化强于坝田区,而北槽中段往往具有更强的层化。2)落急时刻,就北槽下段而言,潮汐应变、潮汐与风共同搅动引起的势能差异变化率的范围分别约为-20×10-4~100×10-4W/m3、0~100×10-4W/m3,这些表明,从大潮至小潮,潮汐应变总体增强而潮汐与风共同搅动总体减弱。空间上,主航槽丁坝附近的潮汐应变明显强于坝田区,潮汐与风共同搅动的强度在坝田区内、外也存在差异,导堤和丁坝的影响明显。3)对于北槽下段CS8站,大潮至中潮的Si数在0.15~0.4之间(介于下临界值0.088和上临界值0.84之间),表明潮汐与风共同搅动占优,属于应变致周期性层化(SIPS)。小潮的Si数在0.9~1.5之间(高于上临界值0.84),表明潮汐应变显著增强并占优,属于持续性层化。4)北槽下段CS8站梯度Ri数的量级范围在混合较好的表层和底层约10-3~10-2,在层化较好的中间水层约100~101。该站湍动能耗散率的量级范围大潮为10-3~10-9W/kg,小潮为10-5~10-10W/kg,具有明显的M4周期性特征和涨、落潮不对称分布,且表层和底层分别由于风应力和底摩擦作用而具有较强的耗散,中间水层稳定层化区的耗散则显著减小,潮汐应变是造成湍动能耗散率在涨、落潮周期内不对称分布的重要因素。     

河口三维流动数学模型研究进展

回顾了近年来国内外河口与海岸三维水动力学数学模型研究的新进展,着重讨论了三维水动力学数学模型研究中的若干基本问题。对河口三维潮流和密度流问题而言,其基本方程已经基本解决,但是在风暴侵袭期间,多种尺度的动力因素同时存在,建立其合理的流动模型是一项重要的基础性工作;尽管已有一些成功的河口三维流动数学模型,但是寻求基于并行计算技术的数值模拟系统将是值得努力的方向。此外,河口大规模动边界和漫滩水流的模拟仍有待作进一步研究。     

河口海岸水动力模拟技术研究的进展

本文在回顾河口海岸水动力数值模拟研究进展的基础上，对其新技术数字河口动力模型的基本内涵、科学意义和河口模型四维资料同化的作用及其发展前景进行了探讨，并最终认为数字信息技术与四维同化技术将变革河口海岸科学研究的手段，从而促使河口海岸数值模拟技术有更加广阔的发展前景。     

垂向二维潮流数值模型及其在长江口北槽的应用

应用变网格有限元方法，采用任意四边形等参单元，离散横向积分的Navier—Stokes方程，建立河口潮流垂向二维数学模型。应用此模型，对长江口北槽水域两个观测站的潮流水位、流速垂线分布和整个北槽潮流流速纵向分布进行了模拟。潮流水位、流速垂线分布的模拟值分别与观测站的实测值可以较为吻合，证明了本文模型的实用有效。模拟得到的涨急、落急时刻整个北槽潮流流速纵向分布给出了定性的结果。     

珠江口咸淡水交汇区营养盐的化学自净研究

珠江口咸淡水交汇区是河流污染物质的集散地。为了揭示营养盐（氮、磷）在河口区复杂的化学自净过程，深入了解其微妙变化，首次用珠江口咸淡水交汇区采集的水和沉积物，在香港浸会学院进行自净试验，探索其自净过程和变化规律。     

Spatial intertidal distribution of bivalves and polychaetes in relation to environmental conditions in the Natori River estuary,Japan

This paper aims to reveal spatial variation in the abundance of infaunal bivalves and polychaetes at different spatial scales (station: 200–800 m intervals; plot: 5–20 m), and to reveal environmental variables affecting the spatial distribution of animals in the Natori River estuary, Japan. We found six bivalve species and eight polychaete species from 52 plots at 12 stations. Nuttallia olivacea and Heteromastus sp. were found to be the most abundant species of bivalves and polychaetes, respectively. Assemblage patterns of bivalves and polychaetes were classified into five distinct groups. Substrata (silt-clay contents), salinity, and relative elevation were the variables found to affect the infaunal assemblage patterns. Chlorophyll a was not a significant variable, but benthic animals were absent at sites with extremely low chlorophyll a conditions. Macrobenthic assemblage patterns were different not only between stations but often differed between plots at the same station, reflecting the complex assemblage structure of benthic invertebrates. Detailing such animal–environment relationship is essential in understanding the potential food supply for estuarine fishes.     

我国重要入海河口河海界线划分探讨

河海界线不明不仅带来执法难、管理难的问题,也使投资环境趋于恶化,对海洋经济的发展有明显的抑制.海河(江)界线划分涉及社会、经济、环境等多个领域,是一项复杂的系统工程.因此建议国家有关部门要重视河海划界工作,成立专门的协调机构和专家组,尽快明确重要河(江)口的河(江)海分界线,并建议全国人大尽快修改<中华人民共和国海域使用管理法>,及时将陆海划界和入海河(江)口河(江)海划界成果吸收进去,使我国沿海各地的海域使用管理更具可操作性,以利于我国沿海河口区域的行政管理,保护河口流域环境,促进经济社会又好又快可持续发展.钱塘江口管理和投资现状具有一定的代表性,以钱塘江口为例,依据钱塘江入海河口的类型及特点,既尊重历史,又着眼于未来,从科学性、合理性、实用性和稳定性等多个角度进行分析与评价,服从和服务于海洋法制建设和海洋综合管理的需要,以促进沿海地区经济社会的发展为最终目标,探讨了钱塘江口江海分界线的位置和划分的依据,认为以澉浦-西三连线作为钱塘江口江海分界线符合自然特性和历史习惯.钱塘江河海分界的划分依据和划分原则也基本适用于其它河口.     

河海分界与河海区域的综合管理

河海区域是大江、大河与海洋的交汇之处,是社会、经济、文化高度发达的区域.随着我国经济社会的快速发展,河海区域在我国经济发展中的重要地位日益显现.然而,在河海区域开发利用带来巨大经济收益的同时,也出现了一些亟待解决的问题:管理政出多门,执法各自为政;产业布局失衡,生态环境恶化;围海造地无序,采沙挖沙失控;海上走私猖獗,治安纠纷不断等.众所周知,我国在河海区域管理上实行各行业部门分散管理的行政体制,一个部门在制定相关管理法规或条例时,缺少与其他部门的沟通协商,没有形成综合统一的管理体系,以致在执法管理中出现土地、水利、海洋、环保、渔政、交通等部门"各自为政、多头管理"的局面.由此所发生的各种问题和引起的各种纠纷,以及随之而来的有关河海界线划分的争议,已成为社会各界关注的焦点.所提出的"打破管理上各自为政的局面,构建统一协调的河海区域管理体系,组建集中统一的多功能多专业联合执法队伍"设想,符合我国河海区域可持续发展战略,有助于实现资源与环境、经济和社会的可持续发展.     

春季长江口崇明东滩沉积物-水界面营养盐交换过程研究

2005年3-5月,选取位于长江口崇明东滩的3个典型站点,对沉积物间隙水中营养盐剖面进行了观测;同时,通过模拟现场环境培养的方法测定了营养盐在沉积物-上覆水界面的交换通量.结果表明,间隙水中NH4+和SiO32-浓度比PO43-和NO2-+NO3-一般要高2-3个数量级.沉积物-水界面交换过程在春季表现为对NO3-和SiO32-的吸收,吸收的量在很大程度上取决于上覆水中这两种营养盐的浓度;由上覆水和表层间隙水浓度梯度所决定的分子扩散通量对实际交换通量的控制有限.对NO3-,分子扩散通量占交换通量的比例为到21%;对SiO32-,前者和后者的方向相反;对NH3+,较大的浓度梯度支持显著的释放通量,而在培养过程中并没有发现上覆水中NH4+浓度持续的增长.以上结果都说明其它因素,如浮游植物吸收、颗粒物吸附以及底栖动物扰动在更大程度上决定着崇明东滩沉积物-水界面营养盐的交换过程.