一种气泡释放过程连续监测方法及其在三峡水库香溪河CH4通量监测的应用

气泡释放是天然水体释放CH₄的主要途径之一,准确量化水体气泡释放量对于辨析其“汇、源”特性至关重要。自然水体释放气泡的不连续性、不确定性使得监测其过程较为困难。本研究针对水体气泡释放监测难题,通过改进倒置漏斗型气泡通量监测装置提出了一种气泡释放过程连续监测方法。本方法测量对象为定长时间监测水域释放气泡的体积,经室内外实验验证,其理论量程为3.6～132 mL/(m²·min),测量结果能够较好的表征10～40 m水深缓流水体气泡体积通量变化特征。运用该方法于2021年6—11月对三峡水库支流香溪河库湾开展CH4气泡通量连续监测,并分析不同环境因子对其产生的影响。结果表明:监测期间,研究水域CH₄气泡通量变化范围为0.02～8.13 mg/(m²·d),且各采样点间CH₄气泡通量呈现较高的时空变异性;CH₄气泡通量与水温、水体pH呈显著正相关关系,与水深及水体电导率呈显著负相关关系。其中,水深可能是决定水体是否通过气泡形式释放CH₄的重...     

动态调水过程水文和理化因子共同驱动丹江口水库库湾浮游植物季节变化

丹江口水库是南水北调中线工程水源地,库湾是水库型湖泊水质安全敏感区,动态调水过程库湾水质直接关系到调水安全.为探究动态调水过程中丹江口水库库湾浮游植物季节变化规律和驱动因子,2018年7月—2019年7月,从丹库入库口到渠首调水口,按季节对18个样点进行水质和浮游植物群落组成分析.从整个丹库来看,浮游植物全年总丰度变化范围为0.43×10~3～4.7× 10~6 cells/L,夏季最高,秋季最低;Shannon-Wiener指数春季最高,秋季最低.春季群落为硅藻—绿藻型,夏季为绿藻—硅藻型,秋季为蓝藻型,冬季为蓝藻—绿藻—硅藻型,秋季蓝藻相对丰度最高.位于丹库准保护区内的库湾胡寨,秋季水体电导率、总氮、总磷和叶绿素a浓度最大,蓝藻丰度最高.从入库口经库湾到调水口,浮游植物群落组成存在明显演替.从水文因子来看,秋季水库水位较高,调水流速和流量增加,线性回归分析表明,水位对ShannonWiener指数的影响最为明显,水位越高则多样性指数越低;流量和流速与Shannon-Wiener指数也呈负相关,但相关性较低.方差分解分析发现,水文因子和理化因子共同影响了浮游植物群落组成;偏Mantel分析显示3个库湾浮游植物群落组成与水温、氧化还原电位、化学需氧量、总氮和总磷浓度相关;典范对应分析也表明,总氮是影响库湾浮游植物群落组成最显著的环境因子.人类干扰活动改变了库湾水质理化性质,强干扰提高了蓝藻门丰度.因此,控制库湾人类干扰强度,尤其在水位和调水量较高的秋季,对于改善水体藻类组成、保护整个丹江口水库水质具有重要意义.     

3D Modal Solution for Tidally Induced Lagrangian Residual Velocity with Variations in Eddy Viscosity and Bathymetry in a Narrow Model Bay

In this study, we examine the results obtained by the Finite-volume Coastal Ocean Circulation Model(FVCOM) regarding the effects of eddy viscosity and bathymetry on the three-dimensional(3 D) Lagrangian residual velocity(LRV) in a narrow bay. The results are cast in terms of two nondimensional numbers: the ratio of friction to local acceleration(δ) and the ratio of the minimum depth over shoals to the maximum depth in the channel(ε). The ratio δ depends on the eddy viscosity and mean depth. For a given eddy viscosity, when ε > 0.5, the along-estuary LRV tends to be vertically sheared and when ε < 0.5, the exchange is laterally sheared. When ε << 1, the structure of the 3 D, depth-integrated, and breadth-averaged LRV changes only slightly as δ increases. For ε values between 0.33 and 0.5, the structure of the 3 D LRV is mainly laterally sheared. In the same ε range, the 3 D and depth-integrated LRV exhibit reversed structures from high to low δ values. In addition, the breadth-averaged LRV weakens the typical twolayered circulation when δ decreases. When ε is 1, the two-layered vertical structure reverses direction, and a three-layered vertical structure develops in the outer bay as δ decreases.     

基于遥感反演的莱州湾水色变化的多时相分析

悬浮泥沙和叶绿素是海洋水色的重要部分,是反映河口海岸地区生态环境状况的重要指标。本文基于Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像,在不依赖地面实测数据的条件下,结合水文气象数据,利用光谱信息建立水色遥感模型对莱州湾1996—2015年不同时期的悬浮泥沙和叶绿素变化进行研究。研究结果表明:(1)此模型可以快速反演出较大空间尺度内的水色时空分布情况。(2)1996—2015年这一时期内悬浮泥沙浓度变化明显,枯水期的悬浮泥沙扩散范围总体大于丰水期,悬浮泥沙高浓度区主要分布在黄河口附近海域和沿岸区域,泥沙主要来源于陆源输沙和海水中的泥沙再悬浮,悬浮泥沙的扩散主要受潮流的影响,风和波浪等动力因素也在一定程度上影响着悬浮泥沙的扩散;(3)此外,莱州湾叶绿素高浓度区主要分布在莱州湾东—南部海域,其分布具有明显的季节性,春季(5月)海水温度升高,水中营养物质垂直混合好使得叶绿素浓度处于较高态势。     

泥质潮滩的海水-地下水交换量化研究——以莱州湾南岸为例

本文目的是利用数值模拟量化研究莱州湾南岸泥质潮滩的海水-地下水交换。选取的典型剖面长约3 800 m,坡度小于1%,沿剖面选取5个监测点,观测地下水的水头和盐度,分析其随时间的变化规律。概化水文地质条件基础上,用SEAWAT-2000建立二维数值模型,模拟水流的流动并将水头模拟值和观测值进行拟合。基于良好的拟合结果,计算出海底地下水排泄(Submarine Groundwater Discharge,SGD)量为17.46 m3/m/d,海水流入量为2.71 m~3/m/d。文章最后提出了观测和模拟过程中存在的问题,需要今后进一步解决。     

基于数字化海岸分析系统(DSAS)的海岸线变迁速率研究:以黄河三角洲和莱州湾海岸线为例

海岸线变化对海岸带生态环境改变、滨海土地侵蚀有着极其重要的影响,海岸线的提取和监测对海岸带生态系统的保护和管理具有重要意义。本研究基于数字化海岸线分析系统(DSAS,Digital Shoreline Analysis System),研究了黄河三角洲和莱州湾的海岸线时空变化规律。研究结果表明:通过提取1985-2015年6期的Landsat影像,发现近30年来黄河三角洲和莱州湾地区海岸线均呈现显著的向海方向扩张的趋势,且增长速率逐渐加快。黄河三角洲的终点变化速率(EPR,End Point Rate)约为73.0 m/a、线性回归速率(LRR,Linear Regression Rate)约为75.5 m/a,黄河港-大咀沟增长速度最快(129.2 m/a),受黄河泥沙输送的影响,黄河口和老黄河口岸线的几何形态呈现平滑的变化趋势;莱州湾岸线的EPR和LRR约为139.5 m/a和144.3 m/a,淄脉河河口-白浪河河口段增长速度最快(197.6 m/a),岸线变化较为显著的区域主要集中在港口、圈海堤坝、海水养殖等的地方。DSAS模型在海岸线定量化分析中具有显著优势,利用EPR和LRR指标能够科学有效地模拟岸线在时间和空间上的变化速率。     

莱州湾湿地资源价值评估综合研究

文章分析了国内外资源价值评估现状及莱州湾湿地自然资源地理经济概况,构建了价值评估体系,运用价值评估方法对该湾湿地资源的直接和非直接使用价值进行评估计算,结果分别为449 640.5万元/a(其中,水产资源价值220 532万元/a,水资源价值73 887万元/a,原盐资源生产价值147 200万元/a,植物资源生产价值8 021.5万元/a)和85 972.6万元/a(其中,气候调节49 976万元/a,涵养水源27 515万元/a,湿地水质净化4 008万元/a,生物多样性维护4 473.6万元/a),发现水产资源、水资源、矿物资源、气候调节与涵养水源为莱州湾资源价值量较高的前5位。综上所述,本研究认为当地政府、企业及公众在发展经济的同时也应充分利用当地资源优势发展渔业与盐化工产业,以达资源可持续利用及生态保护之目的。     

莱州湾西部沉积物粒度特征及沉积分区

基于莱州湾西部13个岩心柱样粒度组分与参数,运用Flemming粒度三角图,结合系统聚类分析方法,在对岩心柱样进行分类的基础上,将莱州湾西部划分为4个区域,即现代黄河口侧缘、广利河口北潮滩、莱州湾南岸和中部浅海区。根据粒度曲线特征,分析了每个区域内沉积环境的时空变化。结果证明:莱州湾西部百年来沉积特征建立在黄河形成沉积环境之上,沿岸短源河流对沉积环境产生了不同程度影响。现代黄河口侧缘沉积环境受黄河影响至今,沿岸河流改造作用较小;广利河口北潮滩沉积环境形成于黄河行水期间,目前广利河水系对原有沉积环境改造作用明显;莱州湾南岸小清河、弥河取代黄河成为影响沉积环境的最重要因素;莱州湾中部海域则受到沿岸河流的综合影响。沉积环境以广利河口为界限,呈现南北分异。北部沉积环境随时间变化明显,在垂向上反映了黄河多期次行水带来的沉积特征;南部沉积物质来源依次为广利河、小清河、弥河,沉积环境在水平方向上变化明显。     

基于PSR模型的胶州湾生态安全评价研究

科学有效地评价胶州湾生态安全程度,是胶州湾地区可持续发展的前提。文章基于PSR模型建立评价指标体系,利用AHP-熵权法确立指标权重,对2007—2016年胶州湾生态安全的发展状况进行了综合评价,并从压力、状态、响应3个方面对影响胶州湾生态安全的主要因素进行系统分析。研究结果表明:胶州湾生态安全指数整体呈波动上升态势,但在2010—2013年略有下降,并在2014年有大幅度的回升直至2016年。生态安全指数在0.4～0.6间波动,整体处于"一般"的生态安全状态。最后,文章提出通过坚持控制入海污水排放量和环境污染,加强海洋生态保护修复与海洋保护区建设,进一步完善胶州湾生态安全保护相关法律制度,注重海洋科技人才培养等方式来促进胶州湾地区生态安全水平的提高。     

山东省莱州市三山岛金矿床充水因素分析及涌水量预测

三山岛金矿床属于典型的破碎带蚀变岩型金矿,随着开采深度的加深,涌水量不断增大。该文采用水文地质调查、地下水动态观测、水文地质试验、水样分析与测试等手段,查明了矿床水文地质条件,分析了充水因素,认为随着开采水平的加深,深部构造裂隙水逐渐成为深部矿坑充水的直接补给来源,且开采水平越深,深部构造裂隙水的贡献率越高。结合矿区实际涌水量,采用地下水流数值模型对不同开采水平进行了涌水量预测,预测-780 m开采水平矿坑涌水量为54 155 m3/d,-870m开采水平矿坑涌水量为66 611 m3/d,-960 m开采水平矿坑涌水量为82 387m3/d,该结果可作为矿山制定防水、治水方案的依据。