河口泥沙再悬浮对悬沙中重金属元素的影响

基于1997年3月9日和7月27日长江口南槽定点连续观测资料。分析了河口泥沙再悬浮对重金属元素的影响。研究结果表明，在长江口南槽，近底悬沙浓度和悬沙中重金属含量均随时间变化而变化，且两者具有良好的对应关系；因子分析结果显示对所有金属元素都占绝对优势的F1因子为泥沙再悬浮，泥沙再悬浮现象对本次观测中近底泥沙中重金属含量变化起主导作用。泥沙再悬浮一方面会导致悬沙和床沙的混合。另一方面有可能导致重金属从泥沙中向水体中再释放，在长江口南槽，枯季近底悬沙中重金属含量的变化主要缘于悬沙、床沙的混合；而洪季除悬沙和床沙混合之外，还存在泥沙再悬浮过程泥沙中重金属的释放，这可能与洪季高水温、低溶氧等环境因素以及强烈的水动力条件有关。     

长江口航道疏浚土“十四五”综合利用研究

通过疏浚土资源调查及疏浚土利用现状和形势分析,评价了长江口航道疏浚土对不同利用方式的适宜性,提出了“十四五”期疏浚土综合利用的方向和建议。结果表明：(1)长江口航道疏浚土丰富,“十四五”年产量在5 800万m³以上,且土质优良、清洁无污染;(2)深水航道南港圆圆沙段和南槽航道九段沙灯船以上段疏浚土适用于筑堤利用和吹填上滩,深水航道北槽中下段及南槽航道九段沙灯船以下段疏浚土可用于滩涂湿地修复和吹填上滩;(3)“十四五”期,建议横沙浅滩利用北槽中下段深水航道疏浚土进行滩涂整治修复,南汇东滩促淤区利用南槽航道疏浚土吹泥上滩储备资源;在破解相关制约因素的基础上,九段沙湿地可利用深水航道北槽中下段和南槽航道九段沙灯船以下段疏浚土实施保育修复,周边涉水工程可利用深水航道南港圆圆沙段和南槽航道九段沙灯船以上段疏浚土开展充填筑堤。     

长江口南港北槽河床底质时空分布特征分析

在前人研究及大量长时间、连续、大范围河床底质现场采样资料的基础上,对长江口南港北槽河床底质时空分布特征进行了初步分析,并从河床底质的角度对长江口深水航道回淤物质来源进行了初步的探讨。研究表明:长江口河床质具有总体较细、上粗下细以及时空分布不均匀等特点;南港北槽河床质的变化与风浪掀沙、底沙过境、洪枯季变化等因素有关;南港段河床质季节性变化大于北槽;南港河段河床底质有细化的趋势;长江口深水航道回淤物质偏粗且与周边河床质组成相近,航道回淤应关注滩槽泥沙以近底高含沙水流方式的交换。     

长江河口中央沙位移变化与南北港分流口稳定性研究

中央沙位于长江口南北港分流口河段，这一河段集中了宝钢等一批重要码头，下游有长兴岛造船基地和长江口深水航道等重点工程，因此分流口保持稳定至关重要。以1870年中央沙出现雏形以来的海图为基础资料，利用ArcGIS等GIS软件，研究了中央沙发育演变的位移变化及其典型剖面特征，发现中央沙的变化特点是在长期径流作用下后退和承接上游底沙下泄发生上提的“下移-上提-再下移……”的周期性演变规律。再进一步对南北港分流口各个沙洲近10年来面积和体积进行计算，结合实测水文资料对通道演变进行了分析，认为现阶段长江口南北港分流口处于不稳定时期，应尽早实施分流口整治工程，稳定河势、滩势和减小底沙下泄对下游的威胁.     

长江口南港近期的演变及其与重大工程之间的关系

长江口为典型的多级分汊中等潮汐河口，口门宽阔、径潮流强劲、泥沙运动复杂、河槽交替多变，给河口综合治理带来困难。长江口各分流汊道演变过程中，此消彼长是永恒的主旋律，其产生、发展、扭曲、萎缩、消亡具有周期性演变规律。为发挥长江黄金水道的优势，促进国民经济发展，长江口先后实施了深水航道治理工程、南北港分流口处的新浏河沙护滩和南沙头通道限流工程，以及中央沙促淤圈围工程和青草沙水源地工程等，南北港和南北槽分流口河段得到有效控制，对长江口未来的演变产生深远影响。基于南北港分流口以下丰富的地形、水文现场资料，对近年来南港地形演变进行了深入分析，在肯定工程稳定河势的同时，认为目前南北港分流口以下，尚存在南港主流偏离南岸致使发生近岸淤积，以及瑞丰沙中下段沙体刷深导致水流分散，不利于河势稳定等问题。并探讨了长江口“先下后上”治理模式的优缺点，建议在长江口河势尚未发生较大变化时，站在整体的高度，综合考虑河势、航道、水土资源、防洪潮及排灌、生态环境保护等诸多因素，尽快实施长江口综合整治工程。     

互花米草入侵对长江河口湿地土壤理化性质的影响

为了探讨互花米草入侵对长江河口湿地土壤理化性质的影响,在长江口崇明东滩湿地设置了两条样线,利用配对试验设计,高潮滩为互花米草和芦苇群落配对样线,低潮滩为互花米草和海三棱藨草群落配对样线。结果表明,互花米草入侵对东滩湿地高潮滩和低潮滩的土壤温度和p H均无显著影响,且所有群落土壤p H值均在8.0以上。在高潮滩,与芦苇群落相比,互花米草入侵显著降低了土壤盐度、硫酸盐和Fe(III)/Fe(II)比率,而在低潮滩,与海三棱藨草群落相比,互花米草入侵对土壤盐度和硫酸盐无显著影响,但显著增加了土壤Fe(III)/Fe(II)比率。无论是高潮滩,还是低潮滩,与土著植物群落相比,互花米草入侵均显著增加了植物生物量,增加了土壤有机碳和微生物碳含量,而对占土壤总碳60%以上的无机碳含量无显著影响。互花米草入侵可以显著影响长江河口湿地部分土壤理化性质,且对不同潮位的部分土壤理化性质的影响有明显分异,进而可能会对长江河口湿地的生物地球化学过程及生态系统的结构和功能产生重要影响。     

三峡水库蓄水前长江口生态与环境

长江三峡工程举世瞩目,引起国内外各方面极大关注。河口是大河的末端,是淡水和海水交汇的水域,所以环境因子复杂多变。河口的许多重要理化特征和生物特征都具有其特殊性,使河口生态环境形成一个结构复杂、功能独特的生态系统,该系统表现为既脆弱又敏感。在长江干流上兴建巨大的水利枢纽工程,其生态环境效应除了在库区及中、下游外,必然也会涉及到河口甚至邻近海域。为探讨三峡工程对长江河口生态环境的影响,于1998~2001年对长江口及其临近水域展开综合调查。根据调查数据,结合历史资料对三峡水库蓄水前的长江口及邻近海域水文物理、沉积环境、水化学、初级生产力、浮游生物、底栖生物和渔业资源进行了全面分析,并进一步阐明了长江口生态环境与长江入海径流量间的关系;提供了三峡水库蓄水前长江口生态与环境的基础资料,对长江口生态系统健康度作出评价,为长江口生态环境保护与可持续发展奠定了良好的基础。     

长江河口近岸水体自然净化作用及其初步评价

按照水体的净化机理，结合长江口和上海滨岸带近岸水体的物理、化学和生物等因素的实际特征，对近岸水体的自然净化作用进行了阐述和分析。并在历史资料和实测资料基础上，就近岸水体的自然净化作用进行了评价。评价结果表明，因长江河口近岸水体存在较强的自然净化作用机制，近岸水体体的自然净化能力较强，环境容量较大，但由于污染物输入量的不断增加，部分岸段近岸水体的环境质量有逐渐下降的趋势；近岸水体的自然净化作用具有明显的季节性变化，长江口南岸水域洪水季节水体的自然净化作用比估水季节强，而杭州湾北岸水域的自然净化作用表现为相反的变化趋势，因此建议在近岸污水排放过程中应考虑近岸水体的净化能力，遵循水体的自然净化作用规律。     

基于实测资料的长江河口南支河段盐水入侵规律分析

为对长江口南支河段盐水入侵规律有清晰的认识，在梳理、总结以往研究成果的基础上，通过对历年咸潮及氯度实测资料的分析，对长江口南支河段盐水入侵的规律进行了较为全面系统的分析研究。研究表明：北支盐水倒灌是长江口南支河段盐水入侵的主要来源；在研究水域，枯季大潮期氯度的沿程分布表现为两头高、中间低的“马鞍形”形式，枯季中潮期则为“高 低 高 低 高”的复杂的“W”形的分布形式；受外海潮汐和上游径流的综合作用，由大潮到中潮，倒灌盐水团在下移过程中，氯度的沿程分布形式发生了变异；近期盐水入侵的程度有加剧的趋势；研究水域2～3月盐水入侵最严重，在这段时间内盐水入侵超标次数多、历时长；当大通流量小于20 000 m3/s时，就可能发生明显的北支盐水倒灌南支现象；盐水入侵程度跟大通流量和潮汐强度密切相关；大通流量越大，盐水入侵程度越低；潮差越大，盐水入侵程度越高     

东线南水北调工程对长江口咸水入侵影响及对策

南水北调工程是长江流域继三峡工程后的又一重大工程，工程建成后对长江河口的环境与生态有何影响以及影响程度如何是众所关注的一个重要问题。南水北调是大规模的跨流域调水，有东，中，西线三种方案，它建成后必将对长江口的自然环境产生影响，这种影响可能涉及径流，泥沙，咸水入侵，岸滩冲淤，航道，水产，渔业和生态环境等诸多方面。根据有关初步设计资料及长江河口的流量和盐度等实测资料，用统计的方法对东线南水北调调水500，700和1000m^3/s后对长江口咸水入侵的影响进行了初步预测。为了减少其不利影响，还提出了采取加快实施北支整治工程，尽快建造新的避咸蓄淡水库，确定调水的控制流量和三峡工程提前蓄水等措施，供南水北调工程决策和设计部门参考。若参采取这些措施，南水北调对咸水入侵造成的负面影响是可以缓解或抵消的。     

长江口拦门沙及水下三角洲的动力沉积和演变

分析了长江河口拦门沙和水下三角洲及河口和邻近水域的水系和水团的特征，论述了河口混浊带羽状锋系的分布移动规律，并对河口拦门沙的物理，化学，生物及地质屏障效应作了评估。通过对泥沙分布，沉积率和沉积程序的研究，探明了河口拦门沙及水下三角洲的泥沙交换和演变。根据以上所述，探讨了长江河口深水航道的选址问题，为有关管理部门提供了科学的数据。     

上海近海海域低层风特性分析

基于南汇和奉贤两个海上测风塔观测资料,采用数值统计分析方法,研究了上海近海海域低层风特征,包括风切变指数特征、风的阵性特征和湍流强度特征。结果表明,上海近海10~70 m高度风切变指数在0.09左右,阵风系数在1.20左右,均小于《建筑结构荷载规范》的推荐值。随着风速的增大,风切变指数和阵风系数均呈减小的变化。当风力等级在4级及以上时,切变指数可靠性较好,阵风系数变化较小,湍流强度基本相等。上海近海阵风系数和湍流强度均随着高度的增加而减小,在40 m以上时都趋于稳定。研究结果可为上海近海风资源评价、重大工程规划设计和施工建设以及区域防灾减灾实践提供科学依据和参考。     

长江上游流域大洪水天气分型特征分析

通过对1981~2012年24例长江上游流域大洪水过程进行普查,发现影响长江上游大洪水强降水过程的天气系统主要为:巴湖槽东移型、贝湖槽稳定型和东北冷槽型。采用统计、诊断及合成分析方法,对3种不同天气类型的大尺度环流背景、主要影响系统及致洪降水发生机理进行研究,并总结其特点及差异。结果表明:3种类型大洪水的洪水特征及降水特征各不相同,大尺度环流背景及天气系统也有所差异。副高及500hPa中高纬环流形势异常是导致强降水发生的直接因素,西南涡、冷暖式切变线及冷空气在不同的类型洪水降水中作用各不相同,异常气旋性环流场、水汽输送方向及水汽通量辐合区与强降水的位置密切相关。     

紫色土坡面跌坑贯穿发生细沟的水动力过程

跌坑是坡面土壤特性和薄层水流动力的耦合作用形成，而跌坑对坡面漫流的集中导致了水流流速、流深和切应力的变化，进一步塑造了侵蚀坡面形态导致跌坑贯穿发生细沟；目前关于跌坑与水动力耦合作用的研究相对较少。采用人工模拟降雨试验方法，分析了跌坑对径流特征的影响，定义了径流集中度〖WTBX〗Kc〖WTBZ〗，回归调查了径流集中后切应力与跌坑贯穿下切速率的关系。结果表明：紫色土曼宁糙度系数随雨强增大而减小，漫流区坡面曼宁糙度系数变化介于0014～0026，沟道曼宁糙度系数变化介于0008～0015；薄层水流流速和流深顺坡增大，在跌坑处集中后流速剧增，雨强越大流速越大、流深越小；径流切应力顺坡增大，跌坑集中薄层水流而切应力剧增导致跌坑贯穿；试验紫色土可蚀性参数〖WTBX〗Ke〖WTBZ〗为0144 s/m，跌坑贯穿的临界切应力为248 Pa。     

长江上游中小洪水天气学机理分析及致洪特征

基于1981~2012年长江上游128个中小洪水历史个例及NCEP/NCAR再分析资料,采用普查及天气学分型方法,建立了纬向型、经向型、偏东气流型以及两高之间型4种致洪降水天气学概念模型,研究了各天气型致洪降水发生机理及相应中小洪水特征。得到以下结论:纬向型中高纬环流相对平直多波动,伴有明显冷平流南下,地面锋面位置略偏北。该类型强降水过程多,强度大,持续时间长,对应中小洪水多为双峰或多峰型,平均洪峰流量、过程增幅最强,洪水过程时间也最长。经向型环流中高纬贝加尔湖和东北地区为深厚低槽,中低层常伴有暖式切变线或低涡发展,中上层急流出口处的辐散以及冷平流四类型中最强。该类型雨带多呈东北-西南走向,中小洪水一般以单峰为主,其洪峰流量及过程增幅均较大,造成的洪水涨水较快,过程时间最短。纬向和经向型均为全流域降水型,但在金沙江北部、岷沱江、嘉陵江以及宜宾-宜昌常出现较高频次的60 mm以上较强面雨量。偏东气流型副高与热带气旋外围环流汇合北进,其强降水前后冷暖平流变化不明显,受地形强迫抬升影响,最易产生准静止型、团状、突发性强降水。该类型中小洪水以单峰为主,涨水快,洪峰流量及过程增幅均最小,强降水主要分布在嘉陵江和岷沱江两大流域。两高之间型多为"鞍"型场的环流配置,青藏高压与副高在流域上空形成南北向切变线,其动力和水汽条件均较弱。该类型降水强度较弱,稳定少动,累积降水量较大,洪水以单峰为主,双峰偶有发生,其洪峰流量、过程增幅均较大,洪水过程时间较长,强降水多位于岷沱江、嘉陵江和宜宾-重庆中部流域。     

长江河口细颗粒泥沙絮凝体粒径的谱分析

2003年6月利用现场激光粒度仪（LISST 100）在不扰动的情况下,获取了长江口徐六泾处悬浮细颗粒泥沙絮凝体的现场粒径系列资料,应用谱分析方法研究了絮凝体粒径在大小潮、表底层的变化规律。分析表明,长江口徐六泾处细颗粒泥沙絮凝体粒径存在着明显的变化周期：大潮表层存在7.86 h,3.93 h和2.95 h的变化周期;小潮表层存在8.38 h和3.14 h的变化周期;大潮底层存在3.33 h和1.19 h的变化周期。研究认为长江口涨落潮的周期性变化对徐六泾的絮凝体粒径有影响。涨落潮的周期性变化导致流速的周期性变化,流速的周期性变化引起水流紊动剪切力的周期性变化,周期性变化的水流紊动剪切力作用于絮凝体,从而导致絮凝体粒径的变化周期和涨落潮流历时的周期相近。[HJ1]     

坡面冲刷过程中红壤分离速率定量研究

土壤分离是土壤坡面侵蚀产沙的必要途径和重要过程，准确预测土壤分离过程对完善土壤侵蚀物理模型具有重要意义。利用钢制变坡冲刷水槽，在不同坡度（8.8%～46.6%）和流量（0.2～1.0 L/s）组合下，研究了第四纪粘土发育红壤分离速率与流量、坡度以及水流剪切力、水流功率、单位水流功率3种水动力参数的关系。研究结果表明红壤分离速率是流量、坡度的幂函数，且坡度和单宽流量的多元回归方程能准确预测土壤分离速率（R²=0.966）；水流剪切力、水流功率和单位水流功率3个水动力参数指标与土壤分离率均呈线性关系，相关系数R²分别为0.950、0.965和0.849，水流功率是描述土壤分离速率最为确切的水动力参数；描述红壤分离速率的相关水蚀因子方程类型和前人研究结果相同，但表征土壤可蚀性的系数值相差较大。〖     

近期长江口南支河道洪季含沙量时间变化及床沙再悬浮研究

基于2011年洪季在南支河道从小潮至大潮连续8天现场定点观测所获得水沙观测数据(包括潮流、悬沙浓度、悬沙粒度和表层沉积物样品),通过对悬沙浓度、悬沙粒度和沉积物在不同时刻的组成分析,以及流速、悬沙和底床切应力的相互影响分析,对长江河口南支河道悬沙随时间变化特性和河床沙再悬浮作用进行了研究。结果表明:观测期间南支主槽下段落潮水动力强于涨潮;落潮悬沙浓度高于涨潮,并由小潮至大潮逐渐增加;落潮悬沙粒径粗于涨潮,并随小潮至大潮不断粗化;河床沉积物颗粒较粗,细砂类组成达到90%以上;流速、悬沙及底床切应力之间存在显著相关性;河床泥沙再悬浮强度较强,其量值有限。而近期研究区域悬沙浓度和水沙关系发生变化,与流域来沙出现锐减有关。     

湘中地区2010年5月两次暴雨过程的雷达特征对比分析

2010年5月5~6日和5月12~13日，湘中发生了两次区域性暴雨。运用了自动站降水资料、多普勒天气雷达基本反射率和基本径向速度资料以及NCEP提供的FNL资料，分析了这两次暴雨的雷达回波特征，并从水汽和地形两方面分析了两次暴雨的影响因素。结果表明：两次暴雨的环流形势场不同。 “100506”暴雨强降水回波呈带状自西南向东北扫过娄底，而“100513”暴雨强降水回波呈块状自西往东范围逐渐加强；两次暴雨都有逆风区存在，逆风区的范围和强度对应着强降水的范围与强度。两次暴雨水汽主要来自孟加拉湾和南海，“100506”暴雨发生在切变线附近；“100513”暴雨发生在切边线南侧的辐合区内。娄底西部、北部、中部山地的阻挡和抬升作用以及冷暖气流交汇也是暴雨产生的重要原因之一     

长江中下游深秋季节一次MCC过程的成因

利用常规观测资料、NCEP再分析资料以及FY2C云图资料等，对2009年11月9日长江中下游地区深秋季节1次MCC过程发生发展进行了成因分析。结果表明：此次MCC发生在大尺度地面暖倒槽之中，500hPa低槽东移、850hPa低涡发展东移、边界层冷空气南下形成的弱冷锋等天气系统的配合为其发生提供了有利环境条件；MCC发生在对流层中层低能舌与低层高能舌重叠的对流不稳定区；高层辐散、低层辐合以及强涡度柱和散度柱的耦合成为MCC发展维持的主要动力机制；MMC的发展成熟阶段，对流层中低层始终维持不稳定层结状态，且随着降水增强，出现湿中性垂直运动特征；MCC成熟期其中心区风向随高度一致顺转，风速切变较强，具有超级单体风暴结构特征