珠江口咸潮上溯对水生植物群落的影响研究

针对近二十多年来珠江口咸潮异常上溯可能引起的水生态环境变化,首次通过对磨刀门水道上、中、下游各河段及出海口现场踏勘和植物样方调查并参考有关文献资料,系统研究了咸潮上溯对珠江口主要入海河道水生植物群落分布的影响,结果表明:(1)磨刀门水道及出海口沿岸植被分布具有明显的差异:下游河段和出海口门处耐盐的红树、半红树植物明显占优,种类也多;中游河段咸、淡水植物均为优势种;而上游河段虽然优势种仍为淡水植物,但也出现了原本在下游和口门处常见的咸水植物。(2)河道水体盐度的变化已反映在植被分布变化上,主要表现为与正常情况下的河口植物种群分布相比,在河道中应完全是淡水植物分布的河段变为淡水植物、广适性植物和半咸水植物共同分布。(3)咸潮超常上溯是导致入海河道上、中游河段植物优势群落由喜淡水植物群落演替为广适性植物群落和半咸水(咸水)植物群落的根本原因。     

模拟珠江河网的污染物通量及外源输入对入河口通量的贡献

基于一维河网与三维河口耦合水质模型,模拟计算了2000年珠江上游输入河网以及河网输入河口的碳质生化需氧量(CBOD)、氨氮(NH4)、硝态氮与亚硝态氮(NO3)和无机磷(IP)等污染物通量,并结合数值实验,量化了外源输入(包括入河网污染物通量与河网污染负荷)对入河口污染物通量对河网区的贡献.研究结果表明,河网区的污染物通量由入河网通量与河网污染负荷共同控制,通量分配具有显著的空间差异;上游各水系中,以西江的通量最大,约占入河网通量的71%～81%;8个入海口门中,以虎门、磨刀门的通量最大,两者共承接超过一半的入河口通量.此外,数值实验表明,入河网通量与河网污染负荷对CBOD、氨氮的入河口通量均有显著贡献,而硝态氮与亚硝态氮、IP的入河口通量则主要来自入河网通量;磨刀门、虎门分别是入河网通量、河网污染负荷最主要的输出口门.基于模型,亦针对入河口CBOD、氨氮通量对河网污染负荷的响应关系进行了探讨.     

基于Logistic方法的河口逐时低盐取水可行性预测

针对河口地区咸潮上溯过程复杂,导致滨海水厂每日逐时取淡水时机难以把控的难题,采用Logistic方法,考虑历史盐度记忆效应,建立基于河口地区动力指标的逐时取水评估统计模型,实现了河口地区盐度<0.5‰(含氯度<250 mg/L)的逐时取水可行性预报。以珠江磨刀门河口为实例,模型预测结果准确率在90%以上,实现了次日逐时取水的可靠预报,为水厂及时准备取水和停止取水提供了有效的参考依据,该模型对于其他河口地区低盐度逐时取水的风险评估具有一定参考意义。     

模拟盐水入侵对河口湿地土壤碳矿化潜力的影响研究

河口湿地在全球陆地生态系统碳循环中具有重要作用,为了揭示盐水入侵对河口湿地土壤碳矿化潜力的影响,以闽江河口淡水湿地为研究对象,采用室内泥浆厌氧培养与气相色谱法相结合的方法,通过设置高频率盐度梯度的盐水入侵情景模式,对不同处理下的土壤碳矿化潜力（以CO₂产生潜力表征）及其环境调节因子进行连续3周的测定与分析.研究结果表明：①不同盐度处理下土壤pH值均低于对照处理（0）,氨态氮（NH₄⁺-N）含量均高于对照处理,且随盐度增加而增加,可溶性有机碳（DOC）含量在盐度25‰、30‰处理下高于对照处理,SO₄^2-含量在盐度20‰、25‰、30‰处理下高于对照处理;②随着时间的变化,厌氧培养第1周CO₂产生潜力显著高于第2周和第3周（p＜0.05）,不同盐度处理CO₂产生潜力差异较大,表现为低盐度（0.5‰~10‰）促进和高盐度（15‰~30‰）抑制作用,盐度10‰~15‰可能是影响土壤碳矿化转变的重要转折点;③不同盐度处理下CO₂产生潜力与土壤pH值呈显著正相关,与土壤电导率（EC）、NH₄⁺-N、Cl^-、SO₄^2-和DOC呈显著负相关（p＜0.05）. 盐度是影响河口湿地土壤碳矿化的的重要因素,低盐度的盐水入侵促进河口湿地土壤碳矿化,高盐度的盐水入侵抑制土壤碳矿化.     

辽河口海域浮游动物多样性及对河口环境的指示

于2013年8月（夏）、10月（秋）和2014年5月（春）在辽河口海域开展浮游动物多样性监测,研究了浮游动物种类组成和数量分布的时空变化特征,探讨了浮游动物多样性与河口盐度变化、富营养化等的关系。结果表明:辽河口海域浮游动物种类的季节更替明显,从夏季到秋季更替率为40.91%;从秋季到春季更替率为35.29%;夏季第一优势种为小拟哲水蚤（Paracalanus parvus）,春、秋季为双毛纺锤水蚤（Acartia bifilosa）。夏季浮游动物种（类）数明显高于春、秋季,由夏季阶段性浮游动物类群数增加所致,而桡足类的种类数季节间差异很小。春季浮游动物数量显著高于夏、秋季,其数量高达（6.4±1.3）×104 ind./m3,秋季数量最低为（5.5±0.6）×103 ind./m3。夏季多样性指数和均匀度指数高于春、秋季。浮游动物多样性的平面分布与盐度呈显著正相关,与无机氮和磷酸盐浓度显著负相关。河口指示性种类火腿伪镖水蚤（Pseudodiaptomus poplesia）的数量的平面分布与盐度呈显著负相关,与无机氮、磷酸盐浓度显著正相关。本研究能够为我国河口海域的生态监测和管理等提供参考依据。     

烟台夹河河口海水混合过程的地球化学特征研究

海(咸)水混入是河口河水重要的地质过程,深刻地影响河水地球化学过程。本文系统采集夹河河口水样,分析海淡水混合过程的地球化学特征。结果表明,远离河口段(J10~J14)为淡水性质,主要受水-岩作用及人类活动等影响;近河口段(J1~J8)海水混入严重,F~-、Cl~-、Br~-、SO~(2-)_4、Na~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、盐度等明显较高,主要受海水混入影响。近河口段存在Na-Ca离子交换过程,约占Na~+总量的0.9%~1.5%,离子交换量随海水混入比例增加而增加,Na~+离子交换量与K~+,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Br~-、F~-、SO~(2-)_4离子交换量相关,且河水离子含量与盐度回归系数略低于与盐度、Na~+交换量回归系数,表明河口段河水离子交换影响河水地球化学特征。     

渤海湾两条河流及其近岸海域水体中DOM的光谱特征及影响因素

应用三维荧光光谱结合吸收光谱分析,研究了2019年夏季天津市大清河-独流减河水系和河北省黄骅市捷地减河及其河口区水体中溶解有机物（DOM）的空间分布特征、来源及其影响因素。紫外-可见光谱结果表明,研究区水体的SUVA₂₅₄与盐度有显著正相关关系;两条河流的下游水体中S_275-295均值均大于上游和中游。平行因子分析结果表明,两条河流均检测到两种类腐殖质组分C1（240,300/390 nm）和C3（260,335/477 nm）以及一种类蛋白质组分C2（225,275/339 nm）。在大清河-独流减河水系及其近岸海域水体中,这三种组分与盐度呈显著负相关关系,其中由于人为输入（TN和TP含量高,工业排污）影响导致C2与盐度的相关性弱于C1和C3。该水系水体在低盐度时C2的占比高于捷地减河,主要受到工农业废水输入与其支流子牙河汇入的共同影响,而捷地减河主要受农业废污水输入的影响。此外,自然因素（盐度、海水混合）和人为因素（人为输入、筑坝拦截）的不同导致渤海湾两条入海河流中有色溶解有机质（CDOM）的光学特性和混合行为出现显著差异。其中筑坝拦截导致独流减河坝前水体的CDOM平均分子量低于下游水体,并且增强了河口区陆源类腐殖质的去除作用。综上,三维荧光光谱结合平行因子分析能判别河流局部条件的差异对整体CDOM空间分布特征的影响,研究结果可为渤海湾地区河流及河口水体CDOM生物地球化学过程研究提供基础数据。     

河口盐度梯度下短叶茳芏沼泽湿地土壤间隙水溶解性甲烷时空特征

以闽江口短叶茳芏沼泽湿地为研究对象,沿半咸水至淡水的盐度梯度采集土壤样品,测定分析样品间隙水溶解性CH4浓度及其主要理化指标,探讨了河口沼泽湿地间隙水溶解性CH4浓度的时空特征及其影响因子.结果表明:1夏季鳝鱼滩、蝙蝠洲和下洋洲湿地间隙水CH4浓度均值分别为331.18、299.94和638.58μmol·L-1,冬季均值分别为9.04、266.67和322.68μmol·L-1,呈现夏季显著高于冬季的时间动态特征(P0.05);2沿半咸水至淡水的盐度梯度,间隙水溶解性CH4浓度呈现递增的空间分布特征;3土壤间隙水CH4浓度与土温、DOC呈显著正相关关系,与土壤p H、盐分和间隙水SO2-4、Cl-浓度呈显著(P0.05)或极显著负相关关系(P0.01),河口盐度梯度下短叶茳芏沼泽湿地间隙水CH4浓度时空特征是土壤理化性质和潮汐等综合作用的结果.     

珠江口磨刀门水体中重金属分布、分配特征及其影响因素

本文利用2018年1月盐水上溯期间在磨刀门区域所获得的现场调查资料,分析该区域的重金属污染现状及空间分布特征,探究重金属的迁移转化特点以及盐度等环境因素对重金属分配结果的影响。基于水体盐度及层化水平将研究区域分为淡水区、混合区及咸水区。结果表明,颗粒态与溶解态重金属含量在淡水区与咸水区之间存在显著差异,颗粒态重金属含量均呈现出由陆向海方向随盐度增加而降低的趋势,各元素的空间变异程度依次为Cd>Cr>Zn>Pb>Cu>As>Ni>Co;溶解态Pb、Cr、As、Co浓度沿向海方向呈逐渐升高趋势,而Cd、Cu、Ni、Zn浓度则呈现“低—高—低”的变化特征,各元素的空间变异程度依次为Zn>Cr>Cd>Pb>Cu>Co>As>Ni。重金属的固液分配系数沿向海方向呈逐渐下降趋势,主成分分析结果表明,盐度和悬浮物浓度是影响磨刀门河口重金属分配的主要环境因素。     

长江口及邻近海域营养盐的季节变化特征

2014年2月和7月,采集了长江口及其邻近东海陆架海域106和104个站点的样品,测定了其中的营养盐（NO₃-N、SiO₃-Si、PO₄-P、NH₄-N、NO₂-N）浓度,发现长江口海域营养盐的时空分布具有明显的季节变化特征。在夏季,长江径流量加大,海水层化,含有高NO₃-N、SiO₃-Si、PO₄-P浓度海水的扩散范围明显大于冬季;而在外海,夏季上述营养盐的表层浓度却低于冬季。由于在长江淡水端元NH₄-N和NO₂-N浓度的季节变化较大,这两种营养盐与盐度在长江口的相关关系呈现出"季节性反转",在夏季其浓度与盐度呈现出正相关关系,而冬季则相反,呈现出负相关关系。长江冲淡水是以"斑块化"的形式向外海传递的,通过在不同斑块中采集样品并比较其中营养盐的浓度,验证了夏季长江口海域对大部分营养盐是一个显著的"汇"。此外,营养盐的不保守行为既发生在盐淡水混合海域,也发生在长江口门以内的淡水端元海域。     

感潮河段盐度和缺氧水体时空分布规律研究

感潮河段水体的物质输运规律及其时空分布不仅受径流、潮汐动力的双重影响,还受水闸调度等人类活动的影响.针对水闸调度影响下感潮河段复杂的水动力学及其伴随的物质输运过程,提出一种新的算盘式网格结构,建立了水动力学和物质输送的三维数学模型,考察了在径流、潮汐及水闸调度综合作用下,感潮河段水流密度分层的特点,并对水体中溶解氧和盐度的时空分布规律及其影响因素进行研究.结果发现,数值模拟计算结果与观测值吻合良好,表明所建立的三维数值模型可以很好地预测感潮河段的水流运动和物质输运规律.研究表明,感潮河段的缺氧水体首先出现在盐水楔的前端,在盐-淡水分层强度、盐水停留时间及水闸调度的综合作用下,出现溶解氧浓度持续降低的趋势,并导致缺氧水体范围从河口上游向下游扩展,随水闸的放流缺氧水体被冲刷的现象.     

辽河口潮能通量与潮能耗散的数值研究

河口的潮能通量和潮能耗散对河口的泥沙输运和地形地貌形成具有重要的参考价值,本文基于FVCOM(finite-volume coastal ocean model)模式研究了辽河口在潮流和径流相互作用下潮能通量和潮能耗散情况。结果表明:辽河口潮能通量最大的区域集中在盖州滩东南侧以及双台子河河口和大辽河口河道急剧缩窄及拐弯处;在两个河口随着径流量的增加,潮能耗散增强,丰水期耗散能量总体上大于平水期和枯水期;在大辽河口,大潮期间的各水期的耗能率约为小潮期间耗能率的两倍;一个潮周期内潮能通量最大值出现在高潮时刻,其值为56.08 KW/m,河流段最大值发生在河道拐角处,低潮时潮能通量最小。潮能通量和耗散的分布的研究结果对于了解辽河口海域的动力过程和河口沉积动力过程方面的研究具有重要意义。     

钱塘江感潮河段污染物迁移扩散数值分析

感潮河流由于受到潮汐的作用,污染物会因潮汐的涨落作用沿河道往复运动,影响用水安全.以高锰酸盐指数作为主要水环境指标,分析了钱塘江感潮河段上游富阳水文站监测到的持续高锰酸盐污染物输入情况下对下游河段的影响,旨在得到不同水期情况下之江站污染物出现的时间,作为取水安全预警指标参考.同时,基于潮流连续性方程、动量方程和污染物扩散方程,模拟计算了9种流况下污染物的迁移扩散过程.结果显示,径流处于平水月份时,之江站最早受到上游污染物影响,其次是枯季,最后是洪季,说明径流作用有利于污染物向下游迁移扩散.在大潮作用下,之江站一般最晚受到上游污染物影响,中潮次之,最早受到影响的是在小潮情况下.说明在感潮河段,由于受到下游潮流的影响,对污染物往下迁移有一个阻滞作用,且潮流越强阻滞作用越明显.本文构建的潮流水质模型可作为污染物在感潮河段迁移扩散机理研究的模型基础,对于制定降低污染物迁移扩散对地表水环境质量影响措施具有现实意义.     

长江口北支中束窄对其泥沙浓度影响的数值研究

基于ECOMSED模型建立了长江口地区潮流和泥沙输运数值模型。模型验证情况良好,能很好地模拟长江口地区水动力环境和泥沙浓度分布。利用所建模型,对长江口北支中束窄工程实施前后,长江口地区的水动力和泥沙浓度分布进行了模拟。研究结果表明:长江口北支中束窄工程实施之后,北支河道有较大程度的缩窄,北支径口也有较大程度的缩小,导致外海潮流对北支河道的侵入动力减弱,造成潮位降低,河道缩窄也使水流流速有所增加;北支河道内的泥沙浓度也随潮水侵入动力的减弱和潮位的降低而有所降低;北支中束窄工程仅对北支影响较大,南支及口门区域的潮位、流速、泥沙浓度基本不受影响。     

口外岸线变化对茅尾海潮流动力及水体交换的影响

2005年以来,钦州湾口外围填海规模近3000 hm2,岸线变化十分显著,对其上游茅尾海潮流动力及水体交换产生了一定影响。本文通过建立钦州湾-茅尾海二维潮流数学模型,从潮流特征、纳潮量、水体交换周期等方面探讨了2005~2015年间钦州湾岸线变化对茅尾海潮流动力及水体交换的影响,其中,水体交换周期以总负荷的半交换时间表征,避免了单点浓度半交换时间表达中采样点位置不同导致的偏差,以及平均浓度表达中不同时刻水体体积差异带来的误差。研究结果表明:口外岸线变化使钦州湾湾口进一步缩窄,纳潮容积减小,茅尾海潮流流速和潮差减小,潮量减小1.30%~1.53%,半交换周期增加51 h,潮流动力及水体交换能力均有所减弱。     

浓盐水排海对渤海湾盐度分布的影响预测

利用MIKE21模型进行浓海水排放对渤海湾海水盐度分布影响的研究,分别以天津大港和河北黄骅两地建设海水淡化工程所排放的浓海水量为输入条件,模拟预测了渤海湾不同潮期和工程规模浓海水排放的扩散状况。结果显示,浓海水的稀释扩散受潮流的影响较大,总体来讲小潮低潮时排海的浓海水稀释扩散效果最差,大潮低潮和小潮高潮时次之,大潮高潮时扩散效果最好;建设10×104 t/d以下的海水淡化工程浓海水排海对周围海区的盐度影响不显著,建设50×104 t/d以上的大型海水淡化工程时,小潮低潮时盐度升高波及面积最大,高于背景值1.5 PSU的面积为31 km2,最远离岸距离为6.74 km,所以大规模海水淡化工程的选址、浓海水排海方式均要进行合理规划、选择,尽可能降低其对海洋环境的不利影响。     

长江下游及河口区水动力特征

基于EFDC模型,构建长江下游及河口区二维水动力模型,对河流和河口区进行整体模拟,研究长江下游及河口区水动力特征.模型在空间上采用变尺度、拟合边界的矩形网格,在时间上采用动态时间步长,在模拟过程中自动识别干湿网格,更好地保证模拟精度与效率.利用1998年冬季以及2005年夏季和秋季实测资料,对粗糙高度等敏感参数进行参数率定和验证.结果表明,模拟的潮位和流速与实测成果拟合较好,较好地反映了各水期长江下游及河口区的水动力要素的空间分布特征.应用模型模拟2004-2007年不同水期的水动力过程,并对模拟结果进行统计分析.研究显示:从空间来看,河道、河口流态存在显著差异,涨、落潮流场空间分布差异大;受径流和潮差的相互作用,潮流界在河口以上150~450 km之间变动,径流量和潮流界位置具有对数相关关系.从时间来看,径流量丰平枯变化大,对潮流量和径流入海时间都有一定的影响,潮流量、径流入海时间与径流量之间也存在明显的定量关系.      

小洋口附近污染物的扩散输运计算

应用水动力数学模型对江苏省如东县小洋口附近海域水质因子COD进行扩散场的模拟.模型采用正交曲线网格对整个计算区域进行剖分,对大、小潮情况下的流速、潮位及扩散场进行了研究,并利用排放口附近的现场实测水文资料进行验证.结果表明:水动力模拟结果与实测资料吻合较好.在大、小潮时各个阶段中,流速与流向对COD的迁移扩散起着决定作用,且小潮落憩时刻污水的影响范围最大.