潮汐对沿海城市下水道硫化氢污染的影响

沿海城市下水道易受潮汐影响,使得部分海水周期性地进出城市排水管网,从而改变下水道中的硫化氢产生与转化过程.为此,通过实验和数学模型评估香港排水管网某感潮管段受潮汐作用影响.实验结果表明:潮汐作用显著提高了下水道污水的硫化物峰值,导致硫化氢污染情况明显恶化;硫化物质量浓度与潮位呈反比,出现周期性变化;海水入侵带来的溶解氧和稀释作用一定程度上缓和了这一影响,体现为大潮时的硫化物峰值质量浓度相对提升较少;建立的下水道感潮管段水质数学模型可以较好地模拟、再现这一过程.由此可见,潮汐作用使下水道的硫化氢污染问题恶化并使硫化物质量浓度随潮汐涨退呈周期性变化,通过数学模型优化控硫药剂投加方案可以实现更有效、更经济的感潮管段硫化氢污染控制.     

潮汐周期在潮坪沉积中的记录

选择平静天气泥质潮滩相对淤积期进行现场直接观测每个潮周期的沉积物特征。结果表明潮汐层偶的厚度变化与大小周期潮差旋回性变化密切相关。原始数据平滑后曲线更清晰地展示出大小潮周期，反映随机的非潮汐因素的影响可以通过地定的数学方法予以去除。现代潮坪观测表明潮汐沉积可以记录潮汐能量呈周期性变化的特性，因此，可通过研究保存较完整的潮汐韵律层的层偶组来提取古潮汐信息。但这种蕴含潮汐信息的韵律层可能只局限于一些基本不受风浪影响的沉积环境，而在长江三角洲开敞型泥质潮坪难以保存。     

淡化海水进入市政供水管网的铁稳定性

该文针对常规地表水源切换为淡化海水对既有供水管网水质铁稳定性的影响开展研究。选取中国市政管网系统中常用的灰口铸铁管和球墨铸铁管,利用实验室制作的管段模拟反应器,分析不同氯离子质量浓度的淡化海水对两种管材管段铁释放的影响。结果表明:供水管网铁释放量与淡化海水中氯离子质量浓度具有显著相关性,氯离子质量浓度从50mg/L增加至240mg/L,8h滞留水的总铁释放量最大增加灰口铸铁管约8.00mg/L,球墨铸铁管约0.40mg/L。供水管网内部腐蚀产物特性与管材密切相关,因而不同管材应对水质变化的耐受性有明显差异。淡化海水由于其水质不稳定,具有强侵蚀性,进入灰口铸铁管的供水管网前,需与常规水源水勾兑使用,严格控制淡化海水的氯离子质量浓度,以免引发严重的管网"黄水"问题。     

感潮型重污染河道内源硫、铁与氮行为的耦合作用

为研究感潮作用对重污染河道内源硫、铁与氮变化的影响及其耦合关系,本研究以上海重污染感潮型河道为对象,通过模拟感潮型河道以探究稳定水位期泥水界面不同形态硫、铁和氮的动态变化,并借助于黑色关联度分析来解析内源硫、铁与氮行为的耦合作用.结果显示感潮模拟组上覆水NH_4~+-N削减率高达(82.2±1.92)%且TN削减率高达(86.49±2.31)%,表明感潮作用会影响泥水界面形成的好氧-缺氧-厌氧动态分布并促进硝化-反硝化耦合过程,有利于泥水界面总氮与氨氮的削减.灰色关联度分析结果显示间隙水硝态氮与还原态硫和铁的关联度最高为0.910 5和0.858 7.表明硫化物与二价铁对硝态氮的影响最为显著,推测感潮型重污染河道内源硫、铁与氮存在硫自养反硝化和铁自养反硝化的耦合作用.该研究有望为重污染感潮型河道修复与治理提供理论参考.     

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。     

潮汐河流溶解氧数学模型的探讨

本文根据河流一维水质对流扩散方程和潮汐河流的特征,建立了潮汐河流潮变溶解氧数学模型.该模型考虑了有机污染物质的碳化和硝化耗氧过程,通过模拟实测的溶解氧,确定了由流速和水深表达的复氧系数公式中的有关参数.计算值与实测值的比较结果表明,本模型能较好地模拟黄浦江潮汐过程中溶解氧的时空变化过程,对进一步探讨潮汐河流的水质变化规律有一定的参考价值.     

灰口铸铁管输配淡化海水铁释放控制

以灰口铸铁管管段为研究对象,运用管段反应器,研究淡化海水在市政管网输配过程中,灰口铸铁管内壁铁释放现象及探讨如何控制铁释放。研究结果表明:管龄约10 a的灰口铸铁管内壁管垢的主要组成物质为Fe_3O_4,α-FeO(OH)和γ-FeO(OH);采用投加磷酸盐、调整自来水与淡化海水的混掺比及增加硬度的方式控制输配淡化海水过程中的铁释放,其中1 mg/L的磷酸钠对管段内壁铁释放表现出一定的抑制作用,总铁质量浓度平均降低20%,磷酸氢二钠抑制铁释放效果最好;将自来水与淡化海水混掺后进入灰口铸铁管,对于减缓管段铁释放具有一定作用,并且淡化海水比例越低,总铁质量浓度越小;当水中硬度为200 mg/L和300 mg/L时,总铁质量浓度分别减少43%和50%左右;三因素对灰口铸铁管反应器铁释放减缓作用的影响程度从大到小依次为混掺比、硬度、磷酸氢二钠。     

潮褐土镉锌复合污染对小白菜生长的影响

采用盆栽的试验方法,运用正交设计,研究了潮褐土区域土壤重金属Cd、Zn复合污染对小白菜生长的影响.结果表明,重金属Cd单因素处理时,Cd的添加浓度在0～5mg·kg-1范围内时小白菜呈增产趋势,大于5mg·kg-1时呈减产趋势,浓度与产量极显著相关,相关系数为0.8804;潮褐土区域小白菜最大生长量时Cd添加浓度为1mg·kg-1.重金属Zn单因素处理时,Zn的添加浓度在0～760mg·kg-1范围内时小白菜呈增产趋势,大于760mg·kg-1时呈减产趋势,浓度与产量极显著相关,相关系数为0.9823;潮褐土区域小白菜最大生长量时Zn添加浓度为380mg·kg-1.随着Cd、Zn添加量的增大,小白菜吸收Cd、Zn的量呈极显著线性增大趋势.重金属Cd、Zn复合污染时,Zn对小白菜的产量影响极显著,Cd的影响不显著.Zn在低水平时与Cd对小白菜表现为协同增产作用;Zn在高水平时与Cd对小白菜表现为拮抗减产作用;添加Zn使小白菜对Cd的吸收和添加Cd使小白菜对Zn的吸收均表现出明显的抑制作用.     

武汉市臭氧时空分布及环境变量影响分析

武汉是武汉城市群的核心城市,随着经济和城市化快速推进,臭氧污染日趋加重.为探究武汉市臭氧浓度时空分布及影响因素,以该市21个环境监测站点2016年至2018年臭氧观测数据及环境协变量数据为基础,使用时空地理加权回归模型和反距离权重插值法,对该区域臭氧浓度时空变化及其环境影响因素进行了分析.结果表明,武汉市夏半年臭氧平均浓度高于冬半年,而且6月和9月出现两个峰值,年变化呈"M"型;武汉市主城区臭氧浓度普遍低于远城区,并且逐渐形成远城区浓度高主城区浓度低的环状包围结构;气温、边界层高度、总云量、地表压强与臭氧分布有较强影响,因为环境变量的周期性变化导致臭氧浓度亦表现出年际周期性.夏季是武汉臭氧污染高发期,更应加强监管注意防护,尤其是远城区浓度高且污染高发区.     

夏季珠江口水域溶解氧的特征及影响因素

对1996年和1999年夏季珠江口的盐度、温度、溶解氧、营养盐等水质调查结果进行了统计分析,结果表明:夏季伶仃洋水体溶解氧的表底层浓度存在显著差异.表层的溶解氧浓度与表层的盐度和无机氮浓度都显著相关,而表层营养盐的浓度为表层溶解氧浓度水平的主要影响因素.通过一个简单的二元线性回归模型分析,径流冲淡水与外海水之间的盐度层化作用比温度层化作用对底层溶解氧的浓度水平影响更为明显.相关性分析显示,水体的层化作用与底层水体溶解氧的浓度呈极显著的负相关关系;同时层化作用与表底层的溶解氧浓度差极显著正相关.潮汐周期循环对层化作用产生一定的影响.因此,在珠江口水域,夏季表层水体溶解氧的含量水平主要取决于营养盐N的浓度;底层水体溶解氧含量的主要影响因素是咸淡水交汇形成的盐度差的层化作用,潮汐混合通过影响层化作用从而影响溶解氧的浓度.     

广西主要海洋灾害风险分析

收集1949~2010年发生在广西沿海地区的主要海洋灾害情况,并对其进行风险影响分析。在影响广西沿海地区的主要海洋灾害中,风暴潮灾害最严重,造成的损失最大,直接危及到国家财产、沿海人民生命生活安全以及社会经济的可持续发展;其次是赤潮灾害和海水入侵灾害。气候变化与人类活动是引发这些灾害的主要影响因素。气候变化影响下的海平面上升使风暴潮的致灾程度加剧,海岸侵蚀、岸线变迁、海水入侵和土地盐渍化加重;人类大规模的围填海活动使潮滩湿地消失、生物多样性减少、赤潮危害加重、生态环境资源遭到破坏,加重灾害的危害程度。应采取工程与生态相结合的立体防护体系,提高海岸自然抗灾能力,将灾害损失及风险降至最低。     

三维理想河口盐水入侵对径潮驱动变化的响应

为探究在人类活动与气候条件改变的影响下,径潮动力以及水深的改变对河口区域盐水入侵的影响,建立了三维理想河口盐水入侵数值模型,分析了纵向环流及盐度的垂向与横向沿程分布,研究了垂向与横向剪切作用以及潮泵效应引起的纵向盐输运对盐水入侵的影响以及盐分输运过程对径潮动力与水深变化的响应。结果表明:盐水上溯程度对流量与潮振幅的变化有明显响应,流量增大与潮振幅增大对盐水入侵均有抑制作用;在较浅的河口,潮驱动增大在河口上下游引起相反的潮平均盐度变化趋势,这与横向、纵向剪切与潮泵效应分别引起的纵向盐输运对径潮水深条件的响应相关。     

泉州湾海水入侵对城市发展建设影响

针对泉州湾存在海水入侵的问题,运用模糊综合评价法,建立适用的综合评价模型,得到较为准确的综合评价结果和海水入侵程度的分布图,并进一步分析海水入侵影响程度、波及范围及入侵方式.研究结果表明:该地区以轻度入侵为主,Ⅱ类水质地下水占比达到69.70%;受海水流向冲击的作用凸形海岸带相比凹形海岸带入侵程度更严重,最大入侵距离达到了1.50 km;其评价结果与实际现场相符.     

广西近海污染物输运模拟研究

近年来广西近海海域赤潮现象越发频繁,对近海生态环境和海洋渔业产生的负面影响不容忽视。探索赤潮发生的机制,研究其形成机理,是有效监控赤潮和准确预测赤潮的关键。本文利用Finite Volume Coast and Ocean Model (FVCOM)模式构建广西近海水动力模型,使用步长为30 m的细网格计算广西沿海及涠洲岛附近环流,同时利用物质输运模型计算广西近海化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的输运扩散情况。涠洲岛周围海域平均潮差约为2.4 m,最大潮差为4.8 m;平均涨潮时为13.1 h,平均落潮时为8.8 h;涨潮时最大流速为1.02 m/s,涨落潮交替时涠洲岛附近流场相当复杂,岛屿周边常常形成众多小型涡旋。污染物试验结果表明,近海河口排放COD对涠洲岛等离陆地较远的海域影响不大,而来自外海开边界的COD浓度对其作用更为明显;高浓度COD经常在涠洲岛南湾中滞留,COD等值线在涠洲岛处向南弯曲,导致涠洲岛西侧COD浓度比东侧高,而南湾和涠洲岛西北侧正是赤潮频发的地方。上述结果从动力方面表明,涠洲岛附近海域多发性的赤潮和水体富营养化与外海海水输送关系更加密切。     

人类重大工程改变河口潮波传播方向引发的灾害与恢复

珠江河口网河密布,地貌形态极其复杂.人类为改变环境而进行许多重大工程,但有时因为对工程引发的复杂河口水动力特性的变化认识不足,导致工程带来严重的负面灾害性影响.有些影响通过长时间自然演变得以恢复,有些则不可逆转.五十年前珠江河口白藤堵海工程造成当地严重的内涝灾害,却又在十年后自然恢复,其动力变化原因始终不明,值得研究.采用河口整体数值模拟对白藤堵海工程及其水动力特征进行了计算.通过河口整体大区域计算的流动过程分析发现,堵海工程后鸡啼门水道因通潮能力不够,造成了潮波由竹银经泥湾门水道至上而下的逆向传播,引起了工程前后泥湾门区域水动力特征的极大变化,引发严重的内涝灾害.十年后鸡啼门水道自然冲刷,通潮能力的增强,使潮波逆向传播现象消失,该区域水位过程基本恢复到工程前状态,洪涝灾害自然消除.     

风应力和科氏力对长江河口没冒沙淡水带的影响

应用改进的三维数值模式ECOM,考虑径流、潮汐潮流、地形、混合和口外陆架环流等多种动力因子,研究风应力和科氏力对枯季长江河口南槽没冒沙淡水带形成的影响.枯季没冒沙区域存在着淡水带,其形成的动力机制主要是长江径流和振荡的潮流.本文的数值计算结果表明,在分叉的长江河口,枯季北风产生向岸的埃克曼输运,导致北港流进南港和南槽流出的水平风生环流,阻挡了南槽外海盐水的入侵,有利于没冒沙水域淡水带的形成.在北半球科氏力使水流运动向右偏转,上游径流带来的淡水沿南汇边滩下泄,有利于没冒沙水域沿岸淡水带的形成.     

基于BP神经网络的黄河口海水入侵程度评价研究

基于BP神经网络,以Cl-、矿化度、电导率和地下水位为黄河口区域海水入侵评价指标,建立了具有8个隐含层节点、3层网络的海水入侵程度评价模型。应用海水入侵程度评价指标的各级评价标准作为模型的训练样本和检验样本,对BP神经网络进行训练和检验,并对黄河口区域的海水入侵程度进行评价。结果表明,BP神经网络对检验样本的模拟输出和期望输出一致,黄河口区域海水入侵程度比较严重。     

潮汐分汊河口盐水入侵类型探讨—以长江口为例

长江河口具有分汊、心滩、串沟和江心沙岛等地貌形态，系典型的潮汐分汊河口。咸潮入侵形式有外海直接入侵、倒灌、漫滩归槽和浅滩通道水体交换等四种类型，形成其特有的盐度时空变化规律，导致南支主槽存在一个氯离子含量比其上下游均要高的高氯度带，以及大潮期盐度低，小潮或寻常潮期间盐度反而高等特殊现象。     

潮汐力的连续性特征

将地球的潮汐力分解为两个分力 FC1,FC2 ,在黄道坐标系内分别讨论其连续性特征 ,针对各分力振幅的连续性俯视特征 ,映射出各潮汐分力的全球性特征分布 ,进而讨论了各个特征曲线交点的属性 ;在直角坐标系内研究了海潮等振幅曲线的表示方法 ,论述了潮汐振幅极大点在地球公转过程中的位置变化 ,及在自转过程中的时间、地点变化特点 .最后指出 :1由潮汐分力导致潮汐波的振幅具有对称性 ;2潮汐等振幅线为环形线 ;3海潮极大点的绝对振幅主要受所在海域的海水质量控制 ;4大气、地幔潮汐振幅的连续性特点与海潮具有相似性 .     

闽江河口三维潮流和余流特征及污染物运动轨迹的数值模拟

基于河口、陆架和海洋沉积物(ECOMSED)模型,将干湿网格判别技术引入潮汐潮流的漫滩过程,建立闽江河口的三维斜压潮流数值模型;开展闽江口潮流、余流的三维动力学特征研究,并基于Lagrangian粒子示踪法进行污染物迁移轨迹的模拟.结果表明:潮流受闽江径流作用影响明显,落潮流速大于涨潮流速;与涨急时相比,落急时的流速呈现明显的分层现象,且随水深的增大而逐渐减小,流速减小的幅度较大;北支水道余流强度大于南支水道;垂向上,表层余流流速大于底层余流流速,表、中层余流以落潮余流为主,而底层余流则以涨潮余流为主.粒子追踪的模拟结果表明:涨憩时刻是较理想的排污时间,梅花水道与川石水道以南沿岸是较理想的排污口位置,表层排放的污染物更容易且更快向闽江河口外迁移.