珠江口岛屿地貌单元的能量耗散和过程机制

珠江河口及三角洲岛屿众多,岛屿地貌单元是沉积物及污染物的滞留区域。基于三维湍流精细模型,建立岛屿地貌单元的能耗分区模式,研究了不同分区的动力结构、湍流特性、能量转化、能量耗散特征及其驱动机制。结果表明,岛屿地貌单元的能耗空间分布特性可分为汊道区、湍流混合区、上游远区和下游区。湍流混合区主要为正压力项、水平对流项、底摩擦项和湍流应力项之间的平衡,其他区域的动力平衡主要是正压力、水平对流项和底摩擦项之间的平衡。研究成果有助于理解珠江河口及三角洲的现代动力过程及其发育演变过程。     

珠江河口岸线变化对潮动力的影响

为研究珠江河口岸线变化对潮波特征的影响,基于D-Flow FM(Delft 3D-flow flexible mesh)建立珠江河口二维水动力数值模型,模拟的水位、流速流向结果与观测数据吻合良好。利用T_TIDE对模型结果进行调和分析,通过振幅比、相位差和潮能通量探讨岸线变化对潮汐动力特征的影响。结果表明:珠江河口半日分潮M_2的振幅和1/4日分潮M_4的振幅总体均呈增大的趋势,潮能通量呈减小的趋势。珠江河口整体表现为潮汐不对称加剧,涨潮占优增强。岸线变化通过影响径流作用、河口形态、浅水效应和潮能辐聚作用,影响珠江河口的分潮振幅、相位、潮汐不对称和潮能通量等潮汐特征。由岸线变化带来的潮汐振幅增加、潮汐不对称性加剧和涨潮占优趋势加强,可能会导致风暴潮等沿海灾害和严重的淤积问题。     

夏季珠江口悬浮泥沙与营养盐对生物生长影响的数模分析

了解珠江河口主要的生态影响因子与分布规律,对保护珠江口的生态环境具有重要意义.建立了一个包含氮、磷循环,并考虑悬浮泥沙造成光衰减的珠江口生态-水动力耦合模型,并进行了验证.验证结果显示,该模型能较好地模拟生态变量的分布趋势.并且,通过设置数值敏感性实验,分析悬浮泥沙和营养盐对生物生长的影响.实验结果表明,悬浮泥沙对珠江河口湾内的生物生长限制作用明显,磷酸盐对湾内与湾外的生物生长均有限制作用,在湾外海域限制作用明显;而珠江口水域相对丰富的氮盐对生物生长基本没限制.珠江口湾内水域生物生长主要受泥沙限制,湾外水域受营养盐限制,叶绿素浓度呈现从湾内往湾口递增,湾口往外递减的分布趋势,在湾口出现高值.     

元胞自动机慢启动规则交通流模型的能耗研究

文章对TT、BJH和VDR 3种典型的慢启动规则元胞自动机交通流模型的能耗和能量耗散进行了研究,通过分析NaSch模型车辆在加速、确定减速和随机减速3个过程的做功,提出元胞自动机交通流模型的平均能耗公式和平均能量耗散公式,通过数值模拟分别讨论了在周期边界条件下车辆的能耗和能量耗散。结果表明,车辆的加速的能耗和减速的能量耗散相等,能耗和能量耗散与车辆初始分布的状态和演化规则有关。     

珠江口水体中重金属含量及其生态风险评价

研究以珠江的8个入海口为采样点,通过测定珠江口水体中重金属含量,对海洋生态风险进行评价.研究结果表明,重金属离子浓度大小顺序为Zn>Se>Ni>Cr>As>Cu>Pb>Cd,大部分重金属浓度均达到海水一类标准且低于国内外大部分流域.Pearson相关性分析和主成分分析结果表明重金属的来源有两个方面.Cr-Ni,Cr-Se,Ni-Cu,Ni-Se,4组重金属元素表现出较强的相关性,其污染源相近.此外,本研究采用商值法和物种敏感性分布法(SSD)分析了珠江河口水域的生态风险,结果表明除了个别河口处于中度生态风险,其他均处于低生态风险.拟合物种敏感性曲线结果表明珠江河口水域8种重金属的PAF值均小于5％,联合生态风险(msPAF)处于低水平.     

澳门东侧水域夏季余流及通量的时空变化特征

基于澳门东侧水域两座河口原型观测试验站夏季15 d的连续观测资料,分析了潮周期垂向平均欧拉余流、拉格朗日余流和斯托克斯余流时空变化特征的同时,将其概念推广到垂向潮汐动力影响下的分层余流分析中.研究显示,夏季澳门东侧南、北端水域整体涨落潮流态一致,南侧水域潮动力显著大于北侧;半月时段内,北侧水域潮流物质整体输移方向指向西北,南侧指向东南,拉格朗日余流流速分别为2.2 cm/s和5.1 cm/s,略小于欧拉余流.受海面西南季风影响,南、北侧水域表层欧拉余流、拉格朗日余流和斯托克斯余流流向均为东北向.潮周期垂向平均余流在洪水期指向外海侧,非洪水期北侧水域指向近岸,南侧水域指向伶仃洋河口东侧.海面风主导东南侧水域的斯托克斯漂移强度,对东北侧水域影响不明显,洪水期径流动力增强会削弱海面风引起的漂移作用;但南、北侧水域表层潮流物质输运强度和方向都与海面风密切相关.基于余流流态结合净潮通量分析显示,夏季澳门水道出口以下水域存在较为稳定的逆时针余环流,初步分析其原因主要是:珠江河口外海侧强劲的东北向沿岸流引起澳门东侧水域形成自东向西的补偿流所致.夏季,该独特的动力结构会截获上游东四口门下泄的部分水沙进...     

围压及孔隙水压对饱水砂岩能耗特征的影响

为研究含孔隙水压下岩石承载变形过程中的能量演化特征,基于有效应力原理推导出含孔隙水压下岩石承载变形过程中的能量计算公式.分析了围压和孔隙水压对岩石承载变形过程中能耗特征的影响,讨论了岩石输入能密度、弹性能密度和耗散能密度在扩容起始点和峰值点的差异,从能量耗散的角度解释了岩石扩容起始应力作为岩石长期强度参数的合理性.研究表明:岩样在扩容起始点和峰值点的输入能密度和弹性能密度与围压呈正线性关系,与孔隙水压呈负线性关系.岩样承载过程中的cd-c阶段的耗散能密度随围压的增大而增大,而孔隙水压的增大则导致该阶段耗散能密度的减小,其有效地弱化了岩石材料内部颗粒间的摩擦效应.此外,孔隙水压能量输入密度随岩样的体积应变变化,在高孔隙水压条件下,相同应力水平的各类能量输入密度的绝对值随孔隙水压的增大而增大.     

龙穴南航道整治工程对潮流泥沙影响的模拟

建立了覆盖珠江河口河网区与口外海滨区的大范围整体平面二维水沙数学模型,模拟计算了珠江河口的水沙空间分布特征。利用近期伶仃洋水域实测水文资料进行了验证,验证结果表明模型能够较好地模拟珠江口的潮流泥沙运动。在此基础上,通过局部加密,模拟了龙穴南航道整治工程实施前后潮流泥沙运动过程变化,计算并分析了工程实施对周边水域水动力条件的影响和航道沿程的水流条件变化以及航槽泥沙回淤状况等。研究结果表明:龙穴南水道内,潮流为西北-东南方向往复流;整治工程后,上段流速略有增大,下段流速略有减小,但总体流速变化较小。泥沙回淤预测结果显示,出海口以上航道有冲有淤,以淤积为主,平均淤积强度为0.12 m/a;出海口航道整体处于淤积状态,平均淤积强度为0.64 m/a。     

熵产生和自然灾害

自然灾害的发生过程是不稳定能量积累的释放过程，它是一个高强度的耗散过程，耗散强度用局域熵产生来描述。根据地表温度和能量通量纬度分布的观测资料计算了局域产生的纬度分布，发现它与自然灾害的伟度分十分接近。据此研究了自然灾害纬带群聚性的成因机制。同时，对地球系统熵的收支分布和熵产生作了计算，给出了它们的整体动作图象。     

单轴压缩下不同养护龄期尾砂胶结充填体损伤特性及能量耗散分析

为了研究养护龄期对尾砂胶结充填体损伤特性及能量耗散的影响,在RMT-150C岩石力学试验系统上对不同养护龄期下尾砂胶结充填体进行单轴压缩试验。研究结果表明:养护龄期的延长能够有效阻碍试件裂纹的萌生与扩展,抑制试件内部能量的扩散,使线弹性变形阶段能够延伸到更高的水平,从而提高了充填体抗压强度;充填体的峰前能耗量、峰后能耗量、单位体积应变能及总能耗量与养护龄期呈指数函数曲线关系;充填体峰前和峰后的能量耗散速率与养护龄期具有良好的指数正相关性,充填体的峰后能量耗散速率显著大于峰前能量耗散速率,说明峰前损伤较慢,而峰后则快速损伤破裂,耗散能曲线突然变陡意味着充填体开始破坏;在养护早期,充填体的峰前能耗量和总能耗量随轴向应变增大其增幅较低,总能耗与轴向应变呈指数函数曲线关系;充填体的峰值应力损伤与养护龄期具有良好的指数正相关性;单轴加载下充填体受压破坏的能量损伤演化机制可划分为初始损伤、损伤稳定发展、损伤加速及损伤破坏4个阶段。     

珠江口海洋软土滞回曲线特征研究

采用不同频率循环加载的方式对珠江口海洋软土进行动三轴试验,通过对软土滞回曲线的分析可以了解到动应变幅值、残余应变、刚度和能量耗散能力的变化,结果表明：随着荷载的增大,动应变幅值越大,残余应变先增大后减小,刚度和能量耗散能力减小;随着频率的增大,动应变幅值、残余应变以及能力耗散能力均减小,但刚度无明显变化.     

黄河三角洲底栖动物群落分布及与环境的关系

以水生食物网中地位关键的大型底栖无脊椎动物为研究对象，于2018年8月在黄河口、大汶流管理站的淡水补给区（HR、DR）、潮汐区（HT、DT）和黄河故道及现行黄河区域（YR）设立28个水文节点进行定量采集，获取生物样本1 908个，共3门6纲18目38科，共计48个分类单元，以节肢动物（58.33%）为优势门类，丰度和生物量呈现潮汐区多于淡水补给区，区域各样地湿地的群落结构差异显著．基于环境因子和群落组成的样地等级聚类分析发现，3个生境类型与3个群落类型虽有重叠（重合度分别为44.44%，0%，53.33%）但不完全吻合．进一步冗余分析发现pH和电导率（EC）分别与中华蜾蠃蜚（Corophium sinense）、秀丽白虾（Palaemon modestus）、光滑河蓝蛤（Potamocorbula laevis）等优势种的分布呈显著相关．证明黄河三角洲底栖动物群落分布呈现较大的空间异质性，环境物种变异系数高达80%以上，部分水文节点的底栖动物资源需要进行优先恢复．      

古珠江河口湾岸线与水下地形重建

根据现代地形图的等高线与大量测年钻孔资料,考虑珠江三角洲的地貌格局、海平面变化、沉积压实、构造沉降等影响因素,对6 000 aBP海侵盛期古珠江河口湾的岸线进行了重建;同时,利用修订的古水深计算公式和kriging插值方法,恢复这一时期的古珠江河口湾水下地形。论文讨论了影响岸线与水深重建的局部地形变化、山麓入水坡度、上游河床坡降等诸多误差因素。结果表明,珠江三角洲特殊的地形结构是古珠江河口湾岸线与水下地形合理重建的基础,重建后的地形分为内、外河口湾两部分,内湾岛丘众多,周缘水深相对较浅,分布有数条古西、北江切割深槽;外湾等深线大致与岸线平行。     

从海河流域研究案例浅议珠江流域水环境管理(英文)

珠江流域和海河流域是我国大河流域中水资源量相对丰富和相对短缺的典型代表,这两大流域自然地理存在着明显差异,经济发展情况不尽相同,各自的水资源量存在较大差别,但水环境污染问题却有诸多相似之处。总结了海河流域前期研究:1)水环境复合污染特征及其变化规律研究基础,特别是各种持久性难降解有机污染物(POPs),重金属污染及新型污染物的分布规律及污染程度,提出流域尺度、强人为干扰条件下复合污染综合效应的量化评价方法。2)基于流域水环境特征,提出耦合水质、水量和水生态的流域水环境风险评价的概念,建立了适用于流域尺度的综合风险评价模型和子流域尺度的相对风险评价模型(RRM),在终点的选取中,同时考虑生态终点和人体健康终点,尝试通过RRM进行生态风险和健康风险的整合。3)基于流域水环境特征,提出了流域尺度的健康评价方法,建立水质-水量-水生态-社会服务综合指标体系。最后,分析了当前珠江流域水环境问题,提出应加强水环境风险研究,尤其是复合污染潜在生态风险。此外,还应加强区域合作,鼓励公众参与保护水环境。     

秦皇岛海域洪季水动力及污染物扩散数值模拟

基于实测资料验证的秦皇岛近岸海域二维水动力和污染物扩散模型,研究了秦皇岛近岸海域洪季大潮水文条件下的水动力和污染物扩散分布特征,并在此基础上分析了风对秦皇岛近岸海域水动力和污染物扩散的影响.研究发现,秦皇岛近岸海域落潮流为东北(NE)向,涨潮流为西南(SW)向.在渤海夏季风作用下,秦皇岛近岸海域整体水位略有降低;落憩时刻,石河口以北海域流速降低,石河口以南海域流速增加;涨憩时刻,石河口以北海域流速略有增加,戴河口至滦河口间海域流速降低.化学需氧量(COD)扩散方向与涨落潮方向一致,涨落憩时刻,COD浓度均在滦河口以南海域降低,洋河口以北海域增加.     

跨海通道与城市群协调发展:以港珠澳大桥为例

 交通基础设施建设对地区经济和城市群协调发展具有深远的影响。港珠澳大桥是珠江口南部的重要通道,其建成后能提升珠江口西岸地区城市的区位优势,促进城市融合和经济发展,推动珠江口城市群的协调发展;港珠澳大桥能满足日益增长的区域交通需求,改变珠三角地区的交通空间格局。本文从城市群协调发展的判断标准出发,分析港珠澳大桥建设及投运对珠江口城市群协调发展的效应。     

西北江径流量变化对感潮河口咸潮上溯的影响

近年来,珠江三角洲地区咸潮灾害频发,区域供水安全受到威胁,快速、准确地预测咸潮上溯距离对潮汐影响河段取水口优化布置具有重要意义。基于盐度对流扩散方程,推求河口咸潮上溯距离与径流的理论关系并通过构建珠江口水动力-盐度模型,分析咸潮上溯对径流变化的响应特征,提出磨刀门咸潮上溯距离与径流响应模型,继而比较不同咸潮上溯半经验模型在相同水文条件下的应用差异性,评估不同预测模型在磨刀门的适用性。结果表明：在不同的流量动力组合下,珠江口咸界均呈现S形分布特征。咸潮上溯距离L与上游径流量Q在理论上呈现幂指函数关系,利用半经验模型预测磨刀门的咸潮上溯距离是可行的。Savenije模型和L-Q响应模型较好地考虑了实际地形和动力特征的影响,并且模型的计算精度和效率高,可实现磨刀门咸潮上溯距离的快速预测。     

珠江口伶仃洋习见水生动物体内重金属含量测定与评价

应用原子吸收分光光度计,分别测定了珠江口伶仃洋海域部分习见水生动物,包括鱼类、甲壳类、双壳类和头足类体内的镉(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、铬(Cr)和镍(Ni)的含量,并使用标准物作了对照分析.结果显示,不同生物富集金属的能力不同.采用金属污染指数法比较不同生物体间对金属富集能力的差异性,用海洋生物污染评价标准以及有毒、有害物质的限量标准评价海洋生物的污染水平及食用安全性.结果显示,鱼类、虾类、双壳类和头足类都受到了不同程度的重金属污染,有的甚至达到了重污染水平(Cd、Cu、Zn、Pb、Cr),大部分海洋生物体内的某些重金属元素的含量出现严重超出食用标准的现象,如棘头梅童鱼的Cr和Pb分别超标23.93和48.05倍,长蛇鲻的Pb超标52.66倍;近江牡蛎的Cu和Cd分别超标740.27和89.59倍.结果表明,珠江口伶仃洋海域重金属污染情况较严重,应当引起有关部门的高度重视.     

甬江和口外金塘水道水沙特性及悬沙输移分析

根据甬江和口外金塘水道2010年7月实测水文泥沙资料,对水动力、泥沙特性和悬沙输移进行了分析。结果表明,在甬江口及其附近水域潮差较小,潮流强,呈往复流;甬江河道自上游向下游含沙量逐渐增大,金塘水道北部水域含沙量大于南部水域,泥沙主要来自北部的长江口及杭州湾。