基于WebGIS的水环境模拟关键技术研究

近年来随着水环境模拟领域的发展出现了较多水环境数学模型,目前日益成熟的WebGIS技术是使模型使用变得简单化和直观化的一大途径.是在通过Flex和ArcGIS Server搭建WebGIS系统平台的基础上,利用PHP进行WebGIS和水环境模拟模型的数据交互,实现系统平台和数值模型的松散耦合.用户在浏览器端进行模型输入条件的设置,模型在远程服务器端进行运行计算,反馈的模拟结果通过RIA在WebGIS中进行多元化动态展示.该方法对一般模型具有适用性,可降低模型使用门槛,提高模拟结果展示和分析能力.     

Waste oyster shell as a kind of active filler to treat the combined wastewater at an estuary

Estuaries have been described as one of the most difficult environments on Earth. It is difficult to know how to treat the combined wastewater in tidal rivers at the estuary, where the situation is very different from ordinary fresh water rivers. Waste oyster shell was used as the active filler in this study in a bio-contact oxidation tank to treat the combined wastewater at the Fengtang Tidal River. With a middle-experimental scale of 360 ma/day, the average removal efficiency of COD, BOD, NH3-N, TP and TSS was 80.05%, 85.02%, 86.59%, 50.58% and 85.32%, respectively, in this bio-contact oxidation process. The living microbes in the biofilms on the waste oyster shell in this bio-contact oxidation tank, which were mainly composed of zoogloea, protozoa and micro-metazoa species, revealed that waste oyster shell as the filler was suitable material for combined wastewater degradation. This treatment method using waste oyster shell as active filler was then applied in a mangrove demonstration area for water quality improvement near the experiment area, with a treatment volume of 5 × 10^3 m^3/day. Another project was also successfully applied in a constructed wetland, with a wastewater treatment volume of 1 ×10^3 m^3/day. This technology is therefore feasible and can easily be applied on a larger scale,     

非潮汐淹水对白骨壤膜脂过氧化系统的影响

通过室内模拟非潮汐淹水,探索不同淹水水位条件下,红树植物白骨壤(A.marina(Forsk.)Vierh).超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)随时间的变化情况。结果表明,经历第二个淹水周期后,较第一个周期各梯度,白骨壤超氧化物歧化酶活性(SOD)从高到低排序不变,过氧化氢酶活性(CAT)、丙二醛的量(MDA)也表现出相同的规律。本研究结论为红树植物在人工非潮汐生境下,红树林造林的关键技术之一——淹水水位的控制提供了数据参考。     

苏北潮滩温室气体排放的时空变化及影响因素

滨海湿地温室气体CO_2、CH_4和N_2O的排放在全球碳氮循环中发挥着重要的作用,进一步影响着全球气候变化.为研究滨海湿地CO_2、CH_4和N_2O排放的时空变化及影响因素,以苏北潮滩为例,采用静态暗箱-气相色谱法,于2013年4月至2014年3月,测定了不同时空尺度下CO_2、CH_4和N_2O通量的变化规律,并分析了影响温室气体通量变化的环境因素.结果表明,CO_2、CH_4和N_2O通量的季节变化的最大值出现在夏季,CO_2和N_2O通量的最小值出现在冬季,而CH_4在春季表现为弱吸收;互花米草滩年均排放CO_2量最大,为(766.3±496.9)mg·(m2·h)~(-1),芦苇滩年均排放CH_4和N_2O最大,分别是(0.420±0.900)mg·(m2·h)~(-1)和(17.4±5.0)μg·(m2·h)~(-1).光滩表现为对CH_4的吸收,为(-0.004±0.032)mg·(m2·h)~(-1),对CO_2和N_2O的排放,且排放通量最小,分别是(57.1±16.2)mg·(m2·h)~(-1)和(6.1±2.1)μg·(m2·h)~(-1).全球变暖潜能的最大值出现在互花米草滩,为68 841.280 kg·(hm2·a)~(-1),分别是芦苇滩和碱蓬滩的1.41倍和3.02倍,光滩的GWP最小,为5 002.100 kg·(hm2·a)~(-1).通过Pearson相关分析发现,除光滩外,CO_2通量与气温、土温呈显著的相关性(P0.05),而CH_4和N_2O通量与温度则不存在显著的相关性.尽管如此,CO_2、CH_4和N_2O通量的时间变化更多地是受温度以及植被生长状况的影响,而空间变化则主要由植被的状况所决定;外来种互花米草主要是通过增加CO_2排放来影响滨海湿地的全球变暖潜能.     

河口近岸水体中颗粒态重金属的潮周期变化

对长江口崇明东滩近岸水体中颗粒态重金属的潮周期变化特征及其影响机制进行了研究.结果表明,受粒度影响,底层水体中颗粒态Cu、Pb、Fe、Mn、Zn、Cr、Al的总量分别高出表层沉积物的184%、99%、56%、62%、147%、50%和45%,其中Cu、Pb、Fe、Mn、Zn、Al可还原态部分在底层水体悬浮颗粒物中的含量也明显高出表层沉积物的2～3倍,但与重金属总量相比,上述元素的可还原态部分所占比例与表层沉积物相差不大.在5次潮汐循环过程中,颗粒态重金属均在涨潮初期、高平潮前后及落潮末期出现较高含量.这种变化主要与水动力条件有关,当水体流速增大时,从底部沉积物再悬浮起来的颗粒态重金属对水体中的永久性悬浮颗粒起了很大的稀释效应.水体中的盐度、DO及pH等环境因子对潮周期内颗粒态重金属的变化影响不大.     

崇明东滩湿地沉积物重金属污染的磁诊断

对取自崇明东滩的高潮滩、中潮滩和低潮滩的沉积物柱样进行了磁学、粒度、重金属含量等指标的分析、比较与综合研究. 结果表明:在以粉砂为主的崇明东滩,通过污染负荷指数法进行评价,除低潮滩无污染外,中潮滩和高潮滩均有中度的重金属污染. 选取中度重金属污染的高潮滩沉积物柱样进行粒度、重金属含量以及磁性参数的相关性分析显示,χ_fd,χ_ARM/SIRM与重金属含量和粘土(粒径<4 μm)之间有较高的相关性,并以此建立了磁诊断线性回归模型;χ_fd和χ_ARM/SIRM可作为重金属含量的替代指标.      

上海滩涂后备土地资源及其可持续开发途径

上海潮滩土地资源十分丰富,高程2m以上的滩涂面积为266km2,0m以上滩涂面积为896km2,-2m以上的滩涂面积为1513km2,-5m以上的滩涂面积达2699km2。这些淤积潮滩每年以20～350m的速度不断地向海淤涨。但以自然淤涨的速度与上海市建设需求的土地相比,仍然入不敷出。据统计,近50年来上海市圈围土地8.0×102km2,而城市建设占用农业耕地面积15×102km2。因此,必须通过人工促淤途径,加速中、低滩沼泽化和围涂造地的速度,扩大土地面积来满足上海城市建设和经济发展所需。但是,滩涂的开发要适度,要遵循自然演变的基本规律,同时需要与河口的综合开发治理和生态修复相结合。     

上海滩涂春季鸻形目鸟类群落及围垦后生境选择

上海市位于长江口,拥有大量可开发的滩涂资源,但是由于不合理的开发方式,滩涂景观和生物群落发生改变。在2004年春季,鸻形目鸟类迁徙中转停留时,实地调查位于上海东部沿岸的10个调查点,研究滩涂生境指标与鸻形目鸟类群落关系。此次观察到的鸻形目鸟类有13种,优势种有尖尾滨鹬和黑腹滨鹬,而20年前的类似调查则观察到23种,优势种为黑腹滨鹬、细嘴滨鹬和红颈滨鹬。通过分析滩涂结构、植被分布与鸻形目鸟类群落之间的关系发现鸻形目鸟类对生境选择中,滩涂结构完整度、藨草带和光滩带的宽度、周边景观的多样性、人为干扰程度都是影响鸻形目鸟类栖息地选择的关键因子。最后,分析了鸻形目鸟类群落与栖息地景观的关系,并就如何改善围垦堤内的生态环境提出一些建议。     

互花米草在上海崇明东滩的入侵历史、分布现状和扩张趋势的预测

近20余a来,互花米草在我国沿海及河口滩涂快速扩散,已成为我国海岸盐沼中最重要的入侵植物。上海崇明东滩是我国长江口的国际重要湿地,目前受到了互花米草入侵的严重威胁。自1995年在崇明东滩首次发现互花米草以来,互花米草的分布面积已超过1 600 hm2。总结了近几年在崇明东滩进行的互花米草相关研究,旨在对互花米草的控制与管理提供科学依据。目前互花米草主要分布在崇明东滩的东部及北部,决定其入侵动态与分布的主要因素在于：（1）互花米草对沿海滩涂环境具有良好适应与耐受能力;（2）人为引种大大加快了互花米草的扩张速度;（3）崇明东滩湿地的水分盐度条件特征导致互花米草主要分布在崇明东滩的东部与北部。根据互花米草的生理学特征和长江口地区的水文特点可以推断：互花米草在东滩东部和北部将继续扩张,但目前尚难入侵东滩南部区域,而人类活动可能加剧互花米草入侵。根据互花米草的入侵现状和趋势,必须尽快采取多种途径对互花米草进行控制和管理     

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.