滨海地带地下水面与咸淡水界面伴随潮汐变化规律的研究（Ⅱ）数值仿真模拟的成淡水界面伴随着潮汐波动的变化规律

采用二维数值仿真的手法,系统的探讨了存在于非平坦的不透水层上的海岸带含水层的天然地下水面、咸淡水界面伴随着潮汐波动而变化的规律。即伴随着潮汐的波动,天然地下水面和咸淡水界面振动的振幅及其之间的相位差的大小不但与不透水层的形状有关,而且还与天然地下水面的水力坡度、含水层的渗透系数及不透水层形状变动的幅度有关。     

滨海地带地下水面与咸淡水界面伴随着潮汐波动而变化的规律的探讨研究(Ⅰ)二维数值仿真数学模型的建立及其效度的验证

在研究海岸带广泛存在的凸凹不平的不透水层的几何及地质特性的基础上,结合地下水渗流运动的特征,运用数理分析的手法,建立了不同于以往的模拟海岸带含水层咸淡水界面变动规律的二维数值仿真数学模型.其后,通过与实验数据的对比验证了其效度.     

含感潮河流的海岸带海水入侵特性的调查研究

以太平洋附近3.2 km2的区域为调查对象。首先,通过区域内的19口地质调查井,确认了含水层由透水性不同的多层土质构成,含水层以下的不透水层总体上从海岸开始呈逐渐隆起的山丘状。其次,通过测量距海岸不同距离的10口井水铅直方向电导率,确认了咸淡水混合区域特征点和地下水面伴随着潮汐的波动而变化的规律。即,在同一位置不同季节,其变化的特征不同;同一季节不同位置的调查井,因所处位置的地质构造及与海岸、感潮河流距离的不同,其变化特征也不同,这与迄今为止的众多研究结果不同。此外,通过分布于区域内的36个电法探测点的探查和井水铅直方向电导率的调查认为,海水入侵虽然受到感潮河流的一定影响,但从整个调查区域来看海水仍以"楔状"向着内陆入侵。同时,针对调查区域的不透水层的特征建立的数理模型对以上的部分调查结果给出了定性解释。     

海潮引起的海底承压含水层系统中地下水位的波动——海底弱透水层的弹性储水效应

研究了由潜水含水层、在海底延伸的承压含水层和介于其间的弱透水层构成的滨海含水层系统中,弱透水层的弹性储水以及含水层的海潮荷载效应对承压含水层中的地下水位的影响.研究结果表明,当海底弱透水层延伸足够长时,它的弹性储水对承压含水层中的海潮引起的水头波动有增强作用.     

潮汐作用对滨海垃圾填埋场地下水污染物迁移影响模拟研究

潮汐过程对滨海地区垃圾填埋场污染物的迁移影响显著.为探究潮汐作用下垃圾填埋场地下水污染物迁移过程,以深圳市某滨海垃圾填埋场为例,构建该场地地下水溶质运移数值模型,分析潮汐作用造成的地下水位周期性波动条件下特征污染物在含水层中不同时期的污染范围及浓度变化规律.结果表明：近海岸地下水位受潮汐作用明显,水位波动主要受含水层水文地质参数和潮水位变幅影响,污染物峰值浓度大幅降低,在含水层中滞留时间明显增加.该垃圾填埋场中特征污染物的污染范围和浓度呈现出丰大枯小的周期性变化特征,其中丰水期末最大污染范围和浓度分别为47547 m2、21.54 mg·L^-1,枯水期末最大污染范围和浓度分别为25605 m2、12.73 mg·L^-1.污染物峰值浓度最大降幅37%,滞留时间最长增加43 d.近海岸地下水污染物穿透曲线呈现日周期性波动,随着远离地表水边界,这种周期性波动越不明显,距地表水边界20 m时,污染物穿透曲线无明显日内周期性波动.研究结果可为滨海垃圾填埋场地下水监测方案的制定和地下水污染治理提供理论依据和参考.     

双侧海潮作用下海岛含水层系统中地下水位波动研究

考察了海岛地区的一个横断面,在双侧海潮及弱透水层引起的越流共同作用下,含水层系统中的地下水位波动;建立了数学模型,并得到了该模型的解析解;定义了含水层长度的阈值,对含水层长度及越流等因素对地下水位波动的影响进行了讨论.     

重金属在河口区潮汐界面与盐度界面响应规律研究

河口潮汐、盐度、悬浮颗粒物特征因影响化学物质在水体与其他介质之间分配行为,使得咸淡水生物利用度上产生差别,造成咸淡水水质基准标准的差异.重金属如铜,锌,铅,镉和铬等指标由于广泛分布在淡水及海水中,在较高的浓度下可具毒性效应,是现行《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)和《海水水质标准》(GB 3097-1997)常规监测项目.本研究以大辽河口为例,探索这些重金属指标在咸淡水河口区衔接情况和响应规律.首先,基于生物、化学和地质地理相似性确定潮汐界面(TCI)和河海边界(FSI)的位置,划分为潮汐淡水区及混合区.其次,分析了一个潮汐周期内重金属指标的变化特征,以及潮汐淡水区及混合区内盐度和悬浮颗粒物对分配系数Kd的影响,结果表明砷、镉和铬等指标更易受盐度的影响,而锌、铜、铅和镍等指标更易受悬浮颗粒物和潮汐状态的影响.最后,结合潮汐状态和分配系数研究结果,根据这些指标在TCI和FSI的变化趋势,归纳为两类响应规律:第一类如砷、镉和铬等指标,这类指标在FSI具有明显的突变点;第二类如锌、铜、铅和镍等指标,从TCI开始发生变化.两类指标在水相-沉积相-颗粒相介质的分配行为表明颗粒相和沉积相具有相似的变化趋势,尤其颗粒相中的重金属浓度,取决于悬浮颗粒物的浓度,指标响应差异主要存在于水相中.通过本研究识别出易受不同环境因子(如盐度和SS)控制的敏感指标,提出需关注河口本身特征造成的指标背景差异的必要性,将有助于我国现行水质标准制定、修订工作的实施和开展.     

滨海带感潮河流上朔规律及地下水面波动特征研究

本研究以太平洋附近具有典型海岸地形地貌的3.2km2的区域为调查研究对象。首先,通过调查设置在河流上的5处调查点的河流水位及河水铅直方向电导率,掌握了感潮河流海水上朔的规律。其次,通过调查设置在区域内的26口调查井在满潮和干潮时的地下水位,推断出了潮汐的涨落及感潮河流和地下水流动方向的关系。此外,对与海岸垂直的断面和平行的断面上的10口调查井的调查结果显示,同一位置、不同季节其地下水面波动的特点不同;不同的调查井,因所处位置的不同及与海岸、感潮河流距离的不同,其地下水面波动的振幅及其与潮汐波动的位相差也不同。     

闽江河口潮汐沼泽湿地天然低盐度梯度土壤胞外酶活性特征

为了揭示河口潮汐沼泽湿地天然低盐度梯度下土壤胞外酶活性的时空变化差异,对闽江河口淡水潮汐沼泽湿地和半咸水潮汐沼泽湿地短叶茳芏(Cyperus malaccensis)植被下不同季节的土壤胞外酶活性、土壤容重和含水率、植物生物量、以及有机碳特征值(SOC、POXC、DOC和C∶N比)进行测定与分析.研究结果表明在闽江河口天然盐度梯度上,当土壤盐度从0‰增加至4.2‰,土壤β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维素水解酶(CBH)、酚氧化酶(PHO)和过氧化物酶(PEO)活性均显著增加,增幅分别为201%、305%、493%和252%.沿着闽江河口天然盐度梯度,土壤容重和含水率以及孔隙水DOC浓度没有显著变化,但土壤易氧化有机碳(POXC)含量、有机碳(SOC)含量和土壤C∶N比逐渐减少.半咸水潮汐沼泽湿地站点短叶茳芏的地上生物量低于淡水潮汐沼泽湿地站点,但地下生物量则显著高于淡水潮汐沼泽湿地站点.4种土壤胞外酶活性均与土壤C∶N比呈现显著的负相关,酚氧化酶(PHO)和过氧化物酶(PEO)与土壤SOC含量呈负相关.土壤β-葡萄糖苷酶(BG)活性最高值出现在春季,而纤维素水解酶(CBH)活性最高值出现在夏季.以上研究结果表明,土壤盐度是影响闽江河口潮汐沼泽湿地生态系统土壤胞外酶活性和碳库演变的重要环境因子.从河口淡水潮汐沼泽湿地至低盐的半咸水潮汐沼泽湿地,沼泽植物地下生物量增加,与碳分解相关的土壤胞外酶活性增加,并抑制土壤的有机碳积累.     

沉湖地区弱透水层孔隙水的水化学特征及其成因

弱透水层对含水层水质具有重要的影响,识别弱透水层孔隙水的水文地球化学成因对揭示含水层中元素的来源有重要意义。以长江中游江汉平原沉湖地区为研究区,根据沉积物粒度,将研究区48个沉积物样品划分为25个粉质黏性土和23个粉砂土(分别属于弱透水层透镜体和孔隙潜水含水岩组),通过对沉积物孔隙水中K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO~-_3、SO■、Cl~-、TFe、TMn等含量和pH值、ORP进行测试分析,利用Gibbs图、相关性分析、离子比值分析等方法对沉湖地区黏性土弱透水层孔隙水的水文地球化学成因进行了研究。结果表明:(1)沉湖地区弱透水层孔隙水的水化学类型为Ca-SO_4型(0～3 m)和Ca-HCO_3型(3 m),pH值的变化范围为6.90～8.65,ORP的变化范围为-106～317 mV;(2)黏性土孔隙水的水化学成分主要受矿物溶解、阳离子交换等的影响,影响黏性土孔隙水水化学组成的矿物种类包括方解石、白云石、含钙镁硅酸盐矿物等,黏性土孔隙水明显受到阳离子交换作用的影响,而粉砂土孔隙水中该作用不明显;(3)黏性土孔隙水中TFe(平均值为0.74 mg/L)和TMn(平均值为0.55 mg/L)均超过了饮用水质量标准,超标率分别为44%和84%,与孔隙水的碱性还原赋存环境、地层富含铁锰结核有关。本研究识别了沉湖地区弱透水层孔隙水水化学成分受矿物溶解和阳离子交换作用等过程的影响,为区域地下水成因和水质演化提供了新认识。     

基于弱透水层影响的越流含水层系统溶质运移模型研究综述

越流含水层系统由于分布广泛、开发潜力大等特点而被大量开发利用,针对其溶质运移模型的研究具有重要的理论价值和现实意义。越流含水层系统溶质运移模型经历了纯对流模型、对流弥散模型和考虑水-岩相互作用的对流弥散模型的发展历程,近年来由黏土构成的弱透水层中的溶质运移问题受到持续关注,建立考虑弱透水层影响的越流含水层系统溶质运移模型成为溶质运移领域的研究热点。对目前基于弱透水层影响的越流含水层系统溶质运移模型方面的研究进行了综述,重点分析了弱透水层中的弥散作用、水-岩相互作用、固结作用、非达西渗流等对越流含水层系统溶质运移的影响,并指出弱透水层中溶质运移规律定量描述、非达西渗流与溶质运移模型的耦合、水动力弥散系数的测定及其尺度效应等方面的研究还需要进一步加强,是未来该领域的重要研究方向。     

海洋潮汐的预报员

海洋是一切生命的母亲,海洋的活动,也影响不少生物的活动.其中有几种动物,它们就受海洋潮汐的变化而变化,真可以称为海洋潮汐的预报员…… 鼓捣蟹 在海边还生活着一种叫"鼓捣蟹"的小蟹.每当退潮之后,它们便从小洞中钻出,将泥沙闭成小球,用小球把洞边垒得高高的.因为这种小蟹在退潮后总是不停地团弄泥丸,所以才得了"鼓捣蟹"这个浑号.     

桑沟湾和胶州湾夏季的沉积物-水界面营养盐通量研究

1999年8月通过原样培养研究了黄海的桑沟湾和胶州湾潮下带沉积物-海水界面的营养盐通量.结果表明,两个湾的沉积物均向水层释放NH4-N,通量为0.76(桑沟湾)和0.67 mmol/m2·d(胶州湾),对水层初级生产所需无机氮的贡献为14%(桑沟湾)和12%(胶州湾);桑沟湾的沉积物对PO4-P有净吸收,通量为-1.17mmol/m2·d,而胶州湾的沉积物释放PO4-P,通量为0.01 mmol/m2·d.与其他近岸浅海环境相比,桑沟湾和胶州湾的沉积物-水界面营养盐通量及对水层初级生产的贡献率均处于较低水平.回归统计分析表明,桑沟湾和胶州湾沉积物-水界面的NH4-N通量与沉积物表层的C、N含量正相关,PO4-P通量与沉积物耗氧率和上覆水PO4-P浓度相关.     

基于面板数据分析的潮汐对地下水的影响研究

海水入侵已成为全球性的海岸带环境问题,由于海平面变化是一个长期、缓慢的过程,海水入侵往往难以预测。潮汐波动作为一种有规律的海平面变化,探讨其对地下水的影响使预测海水入侵成为可能。面板数据具有时间和空间两个维度,能更好的代表来自不同个体和不同时间的数据信息,本论文利用连续测量的地层视电阻率数据,采用面板数据方法分析了潮汐波动对视电阻率影响的强度分布,由此预测了海平面上升对地层电阻率的影响和地层视电阻率的变化趋势。     

层状非均质各向异性含水层中抽水井对污染物迁移影响数值模拟研究

为研究层状非均质含水层中渗流与污染物迁移问题,本文以大理冲洪积扇盆地典型层状非均质各向异性含水层为例,建立垂向剖面二维层状非均质各向异性含水层水文地质数值模型,利用MT3DMS溶质迁移模拟程序模拟分析抽水井抽水率、深度、位置不同条件下污染物迁移特征。结果表明,抽水率大小对污染物运移速率影响较大,深层抽水井对污染物运移影响较明显,透镜体的存在使污染物出现拖尾现象,弱透水层厚度使污染物运移时间延迟,且降低污染物浓度。     

珠江三角洲潮汐河网水环境数学模型评述

对珠江三角洲潮汐河网水环境数学模型研究进行了系统的总结。结果表明：该河网地区一、二、三维水动力与不质数学模型在稳定性、收敛性及模拟精度方面已取得重大进展,而且提出了解决非线性项影响、河断面概化、潮汐动边界、自由表面非恒定运动以及不同维度模型之间的相互连接等难题的有效方法,但同时存在计算机耗时较多的缺点;在潮汐河网随机水质模型、污染物总量优化分配模型和区域水污染控制优化规划模型等方面也开展了探索性的     

长江感潮河段有机碳的潮汐和季节变化规律

以长江感潮河段─南通段为研究对象,于2019年逐月采集涨潮和落潮期间分层水体样品. 测定了颗粒有机碳（particulate organic carbon, POC）和溶解有机碳（dissolved organic carbon, DOC）浓度,并同步进行了不同营养盐添加的室内模拟实验,测定了生物可降解溶解有机碳（biodegradable DOC, BDOC）的浓度. 研究结果表明,底层POC浓度最高,中层POC浓度最低. POC浓度与潮高呈显著负相关,与水温没有显著相关性. 表层、中层和底层DOC浓度没有显著差异,DOC浓度均值为（7.55 ± 1.50） mg·L^-1. 涨潮和落潮DOC浓度没有显著差异,DOC浓度与水温呈显著正相关. BDOC在DOC中的占比为40.88% ± 13.91%,不同营养盐添加处理的BDOC在DOC中的占比没有显著差异. BDOC浓度和潮高呈显著正相关. 这些研究结果表明,与POC 不同, DOC和BDOC具有显著季节变化规律. 长江下游潮汐作用对有机碳的分布具有重要影响,涨潮对POC产生稀释作用,但促进了DOC生物可降解性的升高.     

潮汐河口水库型饮用水水源地保护区划分技术方法探讨

为揭示水源地水质与潮汐河口水流运动、污染源及排放方式等的影响规律,明确水源地水质主要影响因素,形成潮汐河口水源地保护区的划分技术方法体系,填补潮汐河口水库型水源地保护区的划分技术方法的空白,研究以青草沙水源地为例划分水源保护区范围,对国内外饮用水水源地保护区的划分方法进行了调研.指出目前国内的饮用水水源地保护区划分技术方法在潮汐河口水域应用时存在科学性差、适用性不强等问题.研究针对河口潮汐往复流特征、水污染排放和水环境特点,提出了充分利用水库库区自净能力的划分原则和应用污染物最大流动距离法划分潮汐河口水库型水源地二级水源保护范围的技术方法.研究利用该方法初步划定了规划中的长江口青草沙水库水源保护区范围,结果表明该方法概念清晰、简单实用、可靠性强.     

云贵高原湖泊沉积物一水界面铁、锰、硫体系的研究进展

通过对云贵高原湖泊沉积物一水界面铁、锰、硫体系的研究 ,揭示了湖泊铁、锰循环受氧化还原边界层、沉积物一水界面等多重界面的控制 ;湖水中硫酸盐的浓度制约着其扩散的物理过程 ,进而影响着硫酸盐还原作用 ;硫酸盐还原对铁、锰循环产生亚扩散层屏蔽效应 ;铁、锰循环伴随有微量金属元素的沉积后再迁移现象 ;沉积物一水界面为认识湖泊污染问题、有效地解决湖泊铁、锰的季节性污染等提供了科学依据。     

乌鲁木齐主城区不透水层(玻璃表面)有机膜中PAEs的污染特征

采集乌鲁木齐主城区不透水层(玻璃表面)有机膜样品,使用气相色谱法测对样品中PAEs(DMP、DEP、DBP和DEHP)进行分析,探讨不透水层膜中PAEs累积水平、组分特征与空间分布等污染特征。结果表明:乌鲁木齐不透水层(玻璃表面)有机膜中的PAEs以DEP为主,其次是DBP,其他PAEs相对较少;在空间分布上,DMP、DEP、DBP在沙依巴克区含量最高,其次是新市区,水磨沟区含量最低,DEHP与其他PAEs的空间分布略有差异,表现为在新市区含量最高;在功能区分布上,DMP、DEP、DBP均表现为商业区工业区交通密集区居民文教区公园广场区,DEHP与其他PAEs功能区分布略有差异,表现为交通密集区居民文教区商业区工业区公园广场区,PAEs来源的不同是造成其功能区分布差异的主要因素;乌鲁木齐ΣPAEs及不同类型的PAEs含量都高于其卫星城昌吉市3～4个数量级,这从一定程度上揭示出大城市不透水层PAEs的含量可能远大于中小城市。本项研究将有利于深入认识干旱区城市典型介质不透水层中的PAEs富集及其机制,为准确预测PAEs污染趋势及制定相关环境保护政策提供科学依据。