西江河口重金属迁移扩散数值模拟的研究

本文以水体中重金属(包括溶解态和颗粒态)的物理迁移过程为基础,建立重金属迁移扩散的数学模式。模式中考虑悬浮物沉降和再悬浮对水体中重金属浓度的影响,并考虑咸潮活动引起悬浮物的絮凝沉淀作用。计算结果表明,这种潮汐河口区重金属迁移扩散模式基本上是成功的。并以镉为例,说明重金属在西江河口区迁移扩散的特点。     

长江口中肋骨条藻赤潮发生过程环境要素分析──营养盐状况

从长江口１９９０年６月的一次中肋骨条藻赤潮发生过程中营养盐含量变化可见，由于潮汐的作用，观测水域各营养盐要素都在不同程度上存在周日波动特征，其中，ＮＯ３－Ｎ在一个潮周期内变化幅度可达１倍以上。赤潮发生时表层水体ＮＯ３－Ｎ，ＰＯ４－Ｐ和ＳｉＯ３－Ｓｉ值都呈下降趋势，降幅最大的ＰＯ４－Ｐ达３倍上；Ｎ／Ｐ值则急剧上升，峰值为４５０。随着赤潮肖亡，ＮＯ３－Ｎ，ＮＯ２－Ｎ和ＳｉＯ３－Ｓｉ浓度很快恢复正常，Ｎ     

黄河口快速沉积及其动力过程

现场观测资料和卫星遥感校准图像计算表明 ,185 5年以来 ,黄河三角洲新淤陆地 36 99km2 ,生长速率为 2 6 8km2 /a ,黄河输入三角洲 1× 10 8t泥沙形成 3 14 4km2 的陆地。进入河口区的泥沙约 88 4 %堆积在水下 8km宽的三角洲前缘。研究表明 ,这一堆积比例是河口切变锋、异重流和潮流场相互作用的结果 ,异重流在黄河汛期一直存在 ,大约搬运黄河来沙的 6 0 %沉积在三角洲前缘 ;一个潮周期内 ,切变锋出现两次 ,它能够捕获异轻羽状流中的悬浮泥沙堆积 ,也能够限制异重流的远距离扩散。切变锋消失后 ,少量悬浮泥沙才能远距离扩散 ,随潮流离开三角洲水下斜坡。     

长江口及邻近海区浮游动物总生物量分析

依据1998年11月、1999年5月、2000年11月和2001年5月4个航次在长江口及其邻近海区调查所获得的大型浮游生物网垂直拖样品,对测区的浮游动物总生物量的总体水平,分布和种类组成进行了分析,并将研究结果与1958—1959年全国海洋普查的资料和1985—1986年“三峡工程对长江口及邻近海区生态与环境的影响”调查资料进行了同测区、同月份的对比。结果显示,测区1999年和2001年5月份浮游动物总生物量近几年比50年代末和80年代中期有明显增加,分别增加了1．43—1．76和0.95—1.22倍;11月份总生物量的分布格局和种类组成没有大的变化。这可能反映长江口及其邻近海区浮游动物的变动趋势,但仍需要更多的资料证实。     

Reynolds stress and TKE production in an estuary with a tidal bore

We report new measurements of the turbulent properties of the flow in a tidally energetic estuarine channel of almost uniform cross-section. A high-frequency (1.2 MHz), bottom-mounted Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) has been used to observe the velocity field at a sampling rate of 10 Hz in parallel with measurements of the surface elevation by tide gauges. Our data have been analysed using the Variance Method to determine turbulent kinetic energy (TKE), shear stress and TKE production over the tidal cycle with a time resolution of 60 s. During the highly energetic but brief flood period, when the surface axial velocity reaches 2 m s⁻¹, we observed large values of stress (>2 Pa) and shear production (5 W m⁻³). TKE is also input through the release of energy in the bore itself which results in a brief but intense injection of energy at the bore front with large transient TKE levels (100 J m⁻³). Subsequent input by shear production maintains TKE levels which are generally lower (20 J m⁻³) than the strong peak associated with the bore for the rest of the flood. On the ebb, the flow is relatively tranquil with maximum speeds 0.5 m s⁻¹ and peak TKE production rates of 0.1 W m⁻³.The flow and elevation data have also been used to estimate the energy fluxes into and out of the estuary. Short (1 h), intense energy inputs (8 MW at springs) on the flood flow are largely balanced by longer, less intense seaward energy flow on the ebb. The net energy input is found to be 0.1 MW at springs which is consistent with estimates of upstream dissipation. Peak dissipation in the bore itself may exceed the mean energy input but it is active only for a small fraction of the tidal cycle and its average contribution does not exceed 12% of total dissipation.     

近期长江大通至南京河段潮动力变化趋势与机制

近期长江感潮河段径、潮动力已然发生变化,但其变化机制与趋势有待进一步探讨。通过对长江大通至南京河段的野外调查,并分析了近40年来大通、芜湖和南京站水文资料,探讨了近期该河段的潮动力变化机制与趋势。结果表明:近年来长江大通至南京段潮动力有增强趋势。具体表现为相近径流量条件,潮差平均增大约10 cm,主要分潮振幅增加10%～30%,潮汐形态系数有减小趋势。引起上述变化的原因可能有:(1)近期感潮河段整体冲刷变深导致潮波上溯阻力减小;(2)口外潮汐动力增强以及海平面上升等使潮汐上溯能力增强。此外,长江流域修建了大量水库群,导致该河段径流量变化由自然因素主导变成自然与人为调控共同作用为主,从而影响了潮动力的相对强弱。     

基于新型高频声学多普勒流速剖面仪的河口近底部边界层观测初探

河口物质输运、能量交换与底边界层内的水动力过程密切相关,底边界层参数(如切应力、拖曳系数)的确定至关重要。挪威Nortek公司生产的新型声学多普勒流速剖面仪AD2CP相比传统ADCP具有高频、低噪的优点,可用于高频(16Hz)流速剖面观测,而被广泛应用于底边界层观测的ADV只能测量单点高频流速。本文采用AD2CP在长江口南槽最大浑浊带区域进行座底式观测,并与同步近底部三脚架上ADV的观测结果进行对比。结果表明,使用AD2CP测得的近底部平均流速与ADV的测量结果吻合良好;使用惯性耗散法计算了底切应力,基于ADV的单点高频流速数据计算结果为2.16×10~(-2)～5.69×10~(-1)N/m~2,基于AD2CP的结果为2.09×10~(-2)～4.26×10~(-1)N/m~2,二者范围大致相当。在此基础上,基于AD2CP数据计算出摩阻流速为4.55×10~(-3)～2.06×10~(-2)m/s、底拖曳系数范围为1.84×10~(-4)～2.49×10~(-3),与ADV的计算结果基本一致。此外,由于AD2CP可以获得高频的流速剖面数据,优于单点ADV,具备观测近底部边界层参数和边界层内湍流剖面的潜力。     

海洋表层沉积物中金属镉的来源解析

利用2015年8月份对长江口及其邻近海域表层沉积物的监测数据,基于主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型定量解析了重金属元素镉(Cd)的可能来源,并结合地统计学插值了Cd的源贡献量的空间分布状况,结果表明沉积物中镉污染主要存在3个可能来源,源头及贡献率分别为工业污染(18.8%)、陆地径流输入(66.0%)、生物活动等自然因素(13.6%),并且各个源头贡献量具有不同的空间分布状况,其中工业污染的高值区主要集中在靠近陆地区域,陆地径流输入的分布呈现由近岸向外海逐减降低的特征,生物活动等自然因素的高值区主要集中在远离陆地的外海区域。     

长江河口潮波传播机制及阈值效应分析

河口潮波传播过程受沿程地形(如河宽辐聚、水深变化)及上游径流等诸多因素影响,时空变化复杂。径潮动力非线性相互作用研究有利于揭示河口潮波传播的动力学机制,对河口区水资源高效开发利用具有重要指导意义。本文基于2007—2009年长江河口沿程天生港、江阴、镇江、南京、马鞍山、芜湖的逐日高、低潮位数据及大通站日均流量数据,统计分析不同河段潮波衰减率与余水位坡度随流量的变化特征,结果表明潮波衰减率绝对值与余水位坡度随流量增大并不是单调递增,而是存在一个阈值流量和区域,对应潮波衰减效应的极大值。为揭示这一阈值现象,采用一维水动力解析模型对研究河段的潮波传播过程进行模拟。结果表明,潮波传播的阈值现象主要是由于洪季上游回水作用随流量加强,余水位及水深增大,导致河口辐聚程度减小,而余水位坡度为适应河口形状变化亦有所减小,从而形成相对应的阈值流量和区域。     

琼东南盆地华光凹陷天然气水合物稳定带厚度的影响因素

为了探讨琼东南盆地华光凹陷海底天然气水合物稳定带的分布规律,定量研究了静水压力、底水温度、地温梯度和气源组分对水合物稳定带的影响程度。在此基础上,分析了华光凹陷现今甲烷水合物稳定带的厚度分布。最后,综合各因素的历史演化过程,初步探讨了华光凹陷1.05 Ma BP以来天然气水合物稳定带的演化。结果表明:(1)气源组分和海底温度的变化对研究区内水合物稳定带的影响较大;水合物稳定带厚度与海底温度呈良好的线性负相关性。(2)水深超过600 m的海域具备形成天然气水合物的温压条件;超过600 m水深的海域水合物稳定带厚度大部分超过 100 m,其中西北部稳定带的最大厚度超过300 m,是有利的水合物勘探区。(3)华光凹陷1.05 Ma BP以来天然气水合物稳定带厚度经历了快速增厚–窄幅变化–快速减薄和恢复的过程。麻坑群与水合物稳定变化敏感区在空间上具有较好的叠合关系。结合前人的研究成果,推测其形成与天然气水合物的分解释放有关。