来沙条件对河床结构及推移质运动的影响过程

为了研究来沙条件对河床结构及推移质输沙率的影响过程,认识山区河流的推移质运动规律,选择在云南蒋家沟泥石流堆积体上进行野外试验。试验选择在非汛期进行,在试验河道采用人工加沙模拟上游来沙,对不同加沙率时的推移质输沙率及河床结构强度的变化过程进行连续监测。试验结果表明:上游来沙(或推移质运动)会使河床结构强度Sp降低,对河床结构造成危害,导致推移质输沙率的迅速增加;而推移质连续来沙必须先改变河道的河床结构强度才能增加推移质输沙率。在水流能量和河床结构强度相同的条件下,不同河流的推移质输沙运动相似。     

近底泥沙通量的处理方法及适用性

为了正确理解悬沙运动方程底边界条件即近底泥沙通量的诸多处理方法的物理意义和适用性,避免泥沙理论分析和数值计算带来的偏差,归纳总结了近底泥沙通量的各种表达式,对它们的适用性和合理性进行分析.结果表明:以挟沙力、切应力、参考浓度或临界速度等方法处理近底泥沙通量,表达形式虽然多样,或将临界切应力换成对应的临界速度表示,或加入一些修正系数,但其物理本质不变,只是为了处理一些具体问题而做的简化或修正;挟沙力方法和切应力方法的经典形式用于描述近底泥沙通量更具一般性,这2种方法描述的物理过程有差别.     

基于含沙紊动水流掺混长度的含沙量垂线分布

根据Prandtl掺混长度理论对紊流动量传递的假设,推广得到挟沙水流中泥沙扩散对应的含沙紊动水流掺混长度。类比Prandtl动量传递系数与紊流掺混长度的关系,由含沙紊动水流掺混长度推导出与实测数据吻合较好的泥沙扩散系数,得到新的含沙量垂线分布公式,并利用多个海域实测资料对其进行验证。验证结果表明,新的含沙量垂线分布公式能够较客观地反映含沙量垂线分布规律。     

河道沉积物中重金属的生态修复及根际细菌的原位检测

调查分析了哈尔滨某排污河道化工区段表层沉积物中的重金属（Pb、Zn、Cr、As、Ni、Cu和Cd）含量,通过盆栽试验研究了4种当地具有金属耐性的植物（玉米、酸模叶蓼、龙葵和酸模）对受污染的河道沉积物中重金属的修复效果,进而调查了这4种植物对重金属赋值形态的影响、富集能力及重金属的转运能力.结果显示,排污河道沉积物受到多种重金属的复合污染.表层沉积物中重金属经过两季植物修复后,7种重金属的残渣态均有不同程度的减少,并且金属形态逐渐向铁锰氧化态及可交换态转化,结果说明供试植物能够调节沉积物中重金属的生物有效性.重金属在沉积物中与在植物体内具有相同的总含量趋势：Zn＞Pb＞Ni＞Cr＞Cu＞As＞Cd,该趋势也反映出4种供试植物的生物监测潜能.植物对重金属表现出不同的吸收特性,4种植物对Zn和Ni的富集量相对较大,而Cu在植物地上部分的含量普遍较低,Zn和Ni在植物组织中的含量范围分别为108.4~543.92 mg/kg和36.8~246.91 mg/kg.总体来说,这4种植物主要将金属元素积累在根部,而非地上部分,表现出对重金属的耐受性.酸模叶蓼、酸模和龙葵这3种植物的地上部分分别积累了高浓度的Pb、Zn和Cd,并且具有较高的转运系数（TF>1）,反映出这3种植物对相应的重金属具有植物提取的潜力.采用荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization, FISH）技术,分析对照和经过栽培试验后根际沉积物中真细菌的数量和空间分布,结果表明植物对沉积物中的细菌有明显的活化作用.     

Remobilization of heavy metals during the resuspension of Liangshui River sediments using an annular flume

The release and transport of heavy metals(Ni,Cr,Cu and Pb) from Liangshui River sediments into the overlying water column during the resuspension event were determined using an annular flume with a velocity ranging from 0.15 to 0.35 m/s.It is shown that the suspended particulate matters(SPM) increased as much as nearly 25 times from 165 to 4220 mg/L as the velocity increased.Heavy metals showed an increase in dissolved phase as the velocity increased due to their desorption from the SPM.Acid-soluble heavy metals increased as the velocity increased,indicating that part of the heavy metals transformed from stable phase to labile phase during resuspension.Heavy metal concentrations in the SPM on volume normalization increased by approximately 2-6 times.However,on the mass weighted basis they decreased,approaching the bulk-sediment contents at high velocity,due to the "particle concentration effect".The distribution coefficients(K D) of heavy metals were higher at slower velocity during the sediment resuspension,which could be attributed to the decrease of fine particles(silt/clay fraction) during resuspension.     

扰动土与非硬化道路侵蚀产沙规律研究

对扰动土与非硬化道路土壤侵蚀规律进行了研究。通过野外放水冲刷试验,分析扰动土与非硬化道路含沙量、产沙速率与冲刷流量之间的关系。扰动土的含沙量呈下降趋势变化,非硬化路面的含沙量在某一水平线上下波动;不同坡度下平均含沙量随放水冲刷流量变化不同,基本上呈上升趋势,有平缓式上升、快速上升、梯形上升。扰动土累计产沙量呈抛物线式上升,非硬化道路累计产沙量呈直线上升;在部分坡度下,扰动土与非硬化道路的产沙速率相近;不同坡度平均产沙速率随放水流量的增长速度不同;特别是扰动土坡面坡度大于11°,产沙速率有大幅度的增长,工程建设中应特别注意扰动土坡度大于11°的坡面。     

动水条件下泥沙絮凝体粒径变化分析实验研究

絮凝体广泛存在于自然界水体中,而在河口海岸动水环境下的黏性细颗粒泥沙的絮凝变化过程是一个重要且有待完善的研究课题。利用长江口北槽现场悬沙样本开展了系统的室内絮凝实验。采用粒径分布与有效粒径两种分析方法,研究了在水流紊动、盐度和悬沙浓度等不同絮凝因子条件作用下对长江口北槽泥沙絮凝体粒径变化的影响。实验结果表明:紊动剪切率对絮凝体粒径作用为先促进后减小,临界值出现在23. 09 s~(-1),此时最大有效粒径为50. 26μm;而悬沙浓度会抑制絮凝体生长;同时长江口北槽悬沙的絮凝饱和盐度要大于高岭土,约为14. 4 ppt。     

广西北部湾局部海域海洋沉积物细菌多样性及生物活性评估

为有效探究海洋新型天然微生物资源,本研究以广西北部湾局部海域海洋沉积物样品为研究对象,采用高通量测序技术和纯培养分离方法分析海洋沉积物样品中细菌群落组成及多样性,利用双层琼脂扩散法检测纯培养菌株的抗菌活性,通过PCR扩增法筛选基因组中含有7种功能基因的阳性菌株。高通量测序结果显示：海洋沉积物中检测到1407个操作分类单元（Operational Taxonomic Units,OTUs）;在门水平上,变形菌门（Proteobacteria）的物种丰度最高,其次是厚壁菌门（Firmicutes）和酸杆菌门（Acidobacteria）。纯培养分离纯化鉴定出278株菌,分布在3门5纲16目24科31属,其中YIM 150853为1个潜在新分离单元。生物活性评估实验表明,76.34%的纯培养菌株至少对1种指示菌有抑制作用,其中链霉菌YIM 150601、YIM 150634抑菌谱广、抑菌活性强,放线菌的功能基因检出率高于非放线菌。广西北部湾局部海域海洋沉积物中蕴藏着丰富的细菌资源,纯培养菌株具有抗菌及合成生物活性产物的潜力,是开发新型天然产物的新菌源。     

城市化建设人为弃土引发的侵蚀产沙过程研究

通过人工模拟降雨实验,研究分析了强降雨条件下人为弃土的侵蚀产沙量及侵蚀过程．结果表明,人为弃土斜坡的侵蚀产沙量最大,裸露的自然荒坡次之,人为堆积在较平缓地面的土堆产沙量最小．人为弃土斜坡在次降雨过程后,其侵蚀产沙量是自然荒坡的１０．８～１２．２倍．     

第二松花江流域水体表层沉积物多环芳烃的污染特征与暴露风险评价

考察第二松花江表层沉积物中16种多环芳烃类化合物（PAHs）的质量比. 结果表明: 16种PAHs的总质量比为350.0～3 877.4 ng/g, 平均质量比为1 322.6 ng/g, 4～6环相对丰度为58.5%, 2～3环相对丰度为41.5%; PAHs在上游水区的质量比最高, 与长江河口相近; 除河源区外, 大部分水域沉积物中PAHs人为来源为化石燃料的燃
烧, 少部分为石油源; 除表层沉积物中芴和苊烯可能具有一定的暴露风险外, 其他PAHs存在的暴露风险较小, 即第二松花江沉积物PAHs总量远低于风险评估低值(ERL), 存在的暴露风险较小.