人工岛对金梦海湾水体交换的影响

为研究金梦海湾人工岛的不同布局对周围海域水动力及水体交换的影响,基于MIKE软件建立三维和二维潮流模型以及保守物质输运模型,运用欧拉法计算水体滞留时间,从整体和分区二个方面分析人工岛对水体交换的影响机制.结果表明：海螺岛工程起到分流、导流的作用,提升了金梦海湾的水体交换能力,水体交换率提升10.17%;海螺岛和进岛路的联合作用,使金梦海湾形成一个水体交换能力较差的半封闭式水域,水体交换率下降7.73%;在建设人工岛时保留潮汐通道有助于该区域的水体交换,进岛路的去除为汤河口和金梦海湾近岸增加一条潮汐通道,水体交换能力增加17.90%;在弱潮流地区,需考虑余流的作用.金梦海湾区域的余流小,潮流弱,因此保守物质滞留时间长,水体交换缓慢,水体的自净能力低.     

昌黎七里海潟湖及不同年限围垦区表层沉积物磷赋存形态及分布特征

本文以七里海潟湖湿地围垦区及潟湖内部为研究区域,以空间代换时间,结合现场勘查及遥感解译将养殖围垦区分为养殖32年和养殖19年,分析了不同年限潟湖围垦区及潟湖内部沉积物磷的赋存形态和空间分布特征,并对其生态风险进行评估。结果表明:研究区总磷（TP, total phosphorus）含量范围为255.59×10?6～474.90×10?6,无机磷（IP, inorganic phosphorus）为210.90×10?6～428.92×10?6,有机磷（OP, organic phosphorus）为10.78×10?6～56.06 ×10?6,铁铝结合态磷（Fe/Al-P, iron-aluminum-bound phosphorus）为19.89×10?6～86.22 ×10?6,钙结合态磷（Ca-P, calcium-bound phosphorus）为140.03×10?6～276.55 ×10?6。TP、IP和Ca-P存在相似的空间分布特征,均表现为潟湖中心>围垦区西北部>潟湖东北沿岸养殖区。总体来看,潟湖中心沉积物各形态磷含量普遍高于围垦区,而七里海潟湖湿地经围垦养殖后,随着养殖年限的增加,各形态磷含量均存在不同程度的增加。从单因子指数评价结果来看,随着围垦养殖年限的增加,磷的释放风险增加,其中,潟湖中心磷释放风险较大。     

环渤海芦苇湿地磷的吸附容量及释放风险评估

滨海湿地地处陆海交汇的关键带,是磷的"汇"、"源"和"转化器",在全球磷循环过程中扮演着十分重要的角色,其对水体磷素的截留能力日益受到关注.本文以环渤海地区芦苇湿地沉积物为研究对象,利用批处理实验研究了湿地磷的吸附容量和释放风险.结果表明,湿地沉积物磷的最大吸附容量（Q_max）为693.7~2117.2 mg·kg^-1,平均值为1468.6 mg·kg^-1,Q_max的大小顺序为七里海湿地 > 北大港湿地 > 南大港湿地 > 辽河三角洲湿地 > 寿光滨海湿地 > 黄河三角洲湿地.环渤海湿地沉积物磷吸附主要受Ca、Mg和TOC含量的影响.环渤海湿地磷吸附饱和度（DPS）和释放风险指数（ERI）分别为0.28%~4.50%和0.53%~10.10%,结果表明除寿光滨海湿地磷释放风险为中度风险外,其它湿地磷释放风险较低.总之,环渤海地区芦苇湿地沉积物具有较强磷吸附能力,沉积物为水体磷的"汇",沉积物释磷风险较低.建议在环渤海污染治理过程中充分发挥滨海湿地对磷的净化拦截作用,以降低陆源污染对近海水环境的影响.     

天津市七里海湿地土壤地球化学特征及生态环境意义研究

以七里海湿地为研究对象,通过表层土壤元素含量变化和元素间的相关关系,运用R型聚类分析方法,对指标组合特征进行分析,以相关系数0.35划分,分为3个指标组合,土壤中元素的积累以非生物积累为主.探讨了湿地土壤元素分布分配的地球化学规律.通过湿地的环境变化对土壤元素含量变化的影响,表层土壤有机碳、总氮以及碳氮比的研究,表明七里海湿地土壤有机碳含量和总氮的含量高度呈正相关,相关系数R达到0.95,有机碳和总氮的含量分布特征也很相似.从地球化学角度,分析了七里海湿地的生态环境作用.     

天津七里海湿地水化学组成及主要离子来源分析

水化学是湿地水环境评价的重要参数.为研究天津七里海湿地的水化学组成和主要离子来源,采集了湿地内的沼泽水、周边的河水和地下水.结果表明:①河水、沼泽水的水化学类型为SO4·Cl-Na型,地下水水化学类型为HCO3-Na型和HCO3-Na·Ca型,沼泽水主要依靠河水补给,浅层地下水与河水交换作用明显;②水体离子组分受大气降...     

“引江济太”工程对太湖水体交换的影响研究

为了探究"引江济太"工程对太湖水体的交换范围及能力的影响，本研究耦合对流扩散及水体交换模型，依据不同流量与常规风场共设置10种工况，对太湖水体的交换区域及交换周期进行数值模拟.结果表明：（1）流量是影响水体交换率的主要因素，200m³/s下贡湾的半交换周期与常规风场联系不大，稳定在8~9d左右；（2）常规风场对局部交换区域的空间分布有着明显影响，在北风和西北风条件下，太湖水体的交换区域主要集中在东湖区，东风和东南风条件下，太湖水体的交换区域主要集中在西北湖区；（3）为降低长江水体对太湖水质的不利风险，"引江济太"工程引水时间/方案应结合太湖区域气象预报，尽量选择在以东风或者东南风为主的条件下进行引水工作.     

鄱阳湖典型湿地地下水—河湖水转化关系

选取鄱阳湖典型洪泛湿地为研究对象,分析了2018年4~10月降水、湖水、河水和湿地地下水的氢氧同位素变化特征,利用δ¹⁸O~δD关系确定了不同水文时期湿地各类水体的转化关系,并结合同位素端元混合模型估算了不同水源对湿地地下水的贡献分量.结果表明,研究区降雨δ¹⁸O和δD值在6~7月份偏小,其余月份较高,存在明显季节变化和雨量效应.河水、湖水同位素与降水同位素的季节变化规律基本一致,但受蒸发分馏影响,重同位素更为富集,且变化幅度远小于降水同位素.湿地地下水同位素的季节变化较小,δ¹⁸O、δD均值（-5.26‰,-31.1‰）高于大气降水（-6.32‰,-40.1‰）、低于湖水（-3.60‰,-26.4‰）,与河水同位素（-5.09‰,-34.4‰）较为接近,表明湿地地下水受降水、湖水和河水的共同影响.涨水期（4~5月）河水的补给源为降雨和流域内地下径流,湖水主要受河水和降水共同补给,湿地地下水主要受前期降水和河水补给的滞后影响,河水的贡献比重更大.丰水期（6~8月）地下水主要接受湖水和河水共同补给,湖水的补给贡献比例超过50%,退水期（9~10月）湿地地下水向河道和湖泊等地表水体排泄.     

从清水河的治理过程分析北方黑臭水体治理方案

清水河是典型的北方黑臭水体,该河道经过控源截污、清淤疏浚、投加微生物制剂等一系列方法的治理,水质化学需氧量从原来的150mg/L降到了30mg/L左右。通过该水体的治理过程,探讨北方黑臭水体的治理方法。研究和实践表明,单一的工程措施很难从根本上解决黑臭水体的污染问题。在北方黑臭水体的治理过程中,既要考虑从源头上解决污染物的控制,又要考虑水体自净能力的增强和城市景观问题。前期工程截流+人工湿地+生物修复等综合技术运用的工程能够达到很好的治理效果,在北方黑臭水体的治理中有广阔的应用前景。     

基于沉积物中总氮和总磷垂向分布与吸附解吸特征的白洋淀清淤深度

针对白洋淀清淤示范区2种主要水体类型：开阔淀和鱼塘,采用沉积物总氮（TN）和总磷（TP）的垂向分布拐点法和吸附解吸平衡浓度法,开展了清淤深度确定研究.根据沉积物TN和TP含量垂向分布拐点法与吸附解吸平衡浓度分别确定的清淤深度是一致的.南刘庄示范区淀水体清淤深度为（50±10）cm,南刘庄示范区鱼塘水体清淤深度为（30±10）cm,采蒲台示范区鱼塘水体清淤深度为（30±10）cm.沉积物对NH₄⁺-N吸附/解吸平衡浓度（ENC₀）与交换态NH₄⁺-N含量和TN含量显著正相关;沉积物对溶解态活性磷（SRP）吸附/解吸平衡浓度（EPC₀）与沉积物交换态SRP含量和TP显著正相关.沉积物TN和TP含量可以预测沉积物对上覆水体释放氮、磷的风险.南刘庄和采蒲台清淤示范区沉积物有向上覆水释放氮、磷的趋势,沉积物是水体营养的来源.建议判别清淤深度TN控制值为750mg·kg^-1、TP控制值为500mg·kg^-1,沉积物剖面TN含量大于750mg·kg^-1、TP含量大于500mg·kg^-1,可设计为清淤层.     

基于水体交换模拟的白洋淀围堤围埝拆除方案比选

白洋淀是华北平原最大的浅水湖泊,因水产养殖等社会经济活动需要,淀内高密度建设围堤围埝,不利于水体交换,影响了水体环境和生态功能.基于MIKE 21软件,构建了白洋淀二维水动力模拟模型,选取水力滞留时间、滞水区面积比、流线分布均匀度等指标,提出了水体交换能力综合改善率计算方法,模拟了基准与低、中、高3种围堤围埝拆除强度情景的水体交换能力变化,进行了方案比选.结果表明,与基准情景相比,3种拆除强度情景下,流线分布均匀度均有增加,滞水区面积比分别减少6.17%、9.04%、9.24%,水力滞留时间分别缩短约1、2、3 d,水体交换能力综合改善率分别为34.37%、42.84%、47.25%,3种拆除情景对水体交换能力提升均有明显效果.本研究可为湖泊阻水构筑物拆除方案比选提供技术方法,为湖泊水体交换能力提升、水生态修复提供技术依据.     

基于数值模拟的大连湾水交换能力研究

基于无结构三角网格的FVCOM海洋模式,以K₁、O₁、P₁、Q₁、M₂、S₂、N₂和K₂ 8大分潮调和常数为驱动,建立了大连湾海域的高分辨率三维水动力数值模型。通过与实测数据的对比,该模型可以较好地模拟大连湾海域的水动力特征。在此基础上叠加DYE-RELEASE模块,模拟了大连湾整体和分区域的水交换过程,以半交换时间作为评价指标分析了水交换能力。模拟结果显示:示踪物质释放初始时刻对大连湾整体的半交换时间有影响,平均半交换时间为9.6 d~12.3 d。对比大、小潮期间的物质输运过程,大潮期间海湾平均示踪物质浓度下降速度更快,水交换能力更强。大连湾的半交换时间的空间分布特征表现为距离湾口越近,半交换时间越短;相同距离下,西南部较东北部半交换时间短。大连湾中部水交换能力最强,其次是红土堆子湾,甜水套湾和臭水套湾最差。     

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。     

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.     

南黄海辐射沙脊群潮汐通道水流输运示踪模拟

将三维水动力模型MIKE3耦合粒子追踪模型,模拟辐射沙脊群海域西洋、陈家坞槽、苦水洋、黄沙洋四个主要潮汐通道和沙脊群顶点处的粒子运动轨迹,探讨潮汐通道间的水流运动、物质输运及交换特性。结果表明:潮汐通道内涨潮期表层粒子净位移大于落潮期;小潮期间,表、底层粒子运动轨迹相似,主要为潮汐通道内的往复运动;大潮期间,各通道粒子轨迹主要为往复运动和顺时针螺旋状横向运动两种形式,不同通道或同一通道的表、底层轨迹均不同,且不同的释放时刻粒子越出通道的程度也不同,表层粒子的运动范围更大,而底层相对集中。粒子运动轨迹由西洋通道的往复流和其余区域不同程度的旋转流所控制。与小潮相比,大潮期间潮汐通道的水体垂向环流及水体交换更为明显。通道内的水流横向输运能力主要取决于横向环流流速与纵向主流流速的相对强弱,同时也受局部地形影响。辐射沙脊群顶点处粒子大多数向岸,少量向南、北沿岸运动,表明近岸水流和物质迁移的主要向岸趋势。本研究结果可为辐射沙脊群海域水环境的管理提供理论支撑。     

面向流域水环境改善的潮汐河道闸门调度优化研究：以相互独立的圩内河网为例

以我国南方某5个相互独立的圩内河网为研究对象,针对感潮河段的特征建立水动力水质耦合模型,比较不同闸门调度策略下的水质改善效果。结果表明：1)圩内河网应在大潮期进行换水,相对小潮期换水最多可缩短7 h的水力停留时间。以示踪剂工况结果为依据,针对进出水闸门距离较短河网,采用单向流调度策略启闭闸门,相对往复流最多可缩短14.18 h的水力停留时间;针对进出水闸门距离较长的河网,采用开启双侧闸门进水从中心排河排水的往复流闸门启闭策略,相对单向流调度策略最多可缩短3.18 h的水力停留时间。2)水质结果表明,应先利用水系连通方式打通断头河,并采用前述的闸门调度策略,最终本片区河网平均水质达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水的断面比例增长了7.3%。研究结果为基于水动力水质改善不同地理特征圩内潮汐河网的闸门调度提供了参考。     

海南小海潟湖环境的破坏与治理

从口门稳定性的角度,分析了三大人为工程(太阳河改道、在通道口修筑北堤和封堵南汊道及约5 km2的潮滩被围垦)所起的作用以及波浪动力对小海口门演变的影响,认为小海潟湖潮汐通道在其演变进程中,由于潮汐弱而波能相对较强,目前仍属波浪作用为主型,依据自己多年的研究工作,首次提出以口门复式断面和通道分汊的方法对小海及该类型潟湖进行治理.     

滨江水体水环境容量计算研究

针对滨江水体感潮特性明显、水流运动复杂等特点,考虑污染物质输运过程平面分布的不均匀性,提出了基于非均匀分布系数的水环境容量计算方法;以镇江内江为研究区域,建立了二维水流水质耦合数学模型.通过对内江2004年4月及8月两个典型全日潮流场特征及相应污染物迁移扩散过程的数值模拟,建立了排污量与污染带响应关系曲线,求得内江洪、枯两季非均匀分布系数分别为0.18与0.25;对内江不同水位条件及不同典型年水环境容量进行计算.结果表明,内江维持水位对其水环境容量影响较大,洪季维持平均水位4m时的容量值约比1m时增加了33.5%;不同典型年,内江水环境容量相差也较大,丰水年容量值较平水年增加了110%,而枯水年则比平水年减少了32.8%;各年内总容量的84%主要分布在5月至10月.该方法运用非均匀分布系数综合体现了滨江水体水动力条件复杂及潮汐作用下污染物迁移扩散规律多变对水环境容量的影响.     

海州湾及毗邻海域水交换数值研究

基于Environment Fluid Dynamic Code（EFDC）模型,利用水龄概念,研究潮和风对海州湾及毗邻海域水交换的影响。结果表明,全年统计风场下,海州湾的平均水龄相对纯潮流作用下变化幅度为-48.5%~18.4%;夏季风场有利于海州湾的水体交换,水交换时间比纯潮流作用下减小36.3%;冬季风场会减缓海州湾的水体交换,水交换时间比纯潮流作用下增加40.8%,研究表明在开阔海域,季风对水交换影响显著,水交换的季节变化很好地解释了海州湾近岸冬季污染物浓度高、夏季污染物浓度低的动力机制。     

风浪作用下海岸区域的酸性污染物扩散

基于风浪和水流计算模型,综合考虑风浪作用的影响,建立了计算酸性污染物的输移扩散模型。通过计算三门湾海域在常浪向情况下四个时刻的污染物排放模式,将有无风浪影响的两者结果进行对比,初步分析了风浪作用下的酸性污染物扩散规律。结果认为:潮型、排放时刻、风浪等因素都会使酸性污染物的扩散面积与污染持续时间发生变化;并且在该方向风浪影响下,扩散面积与污染持续时间都有减小的趋势。