珠江河口区复合洪水事件多要素非一致性的时变遭遇分析

利用1988—2017年珠江河口三灶站潮位、澳门风速、上游流量日极值数据,基于广义可加模型(GAMLSS)的非一致性频率计算方法与时变Copula函数,对上游洪水、台风和天文潮的复合洪水事件重现期及其主控因子展开研究,结果表明:1)珠江河口区潮位、风速、流量均为非一致性序列,构建的时变Copula模型相比传统恒定参数的Copula更符合实际情况。2)1988—2017年珠江河口区典型复合洪水事件发生周期随时间不断缩短,发生概率增大,未来极端复合洪水事件发生概率增强。“黑格比”台风引发的复合洪水事件重现期从1988年的13.06 a一遇减小到2017年的10.80 a一遇,“韦森特”“天兔”引发的复合洪水事件在1988—2017年重现期缩短了1.06和0.97 a;3)当3种因子重现期为5 a一遇时,珠江河口区复合洪水事件主要受台风风速影响较大;重现期为10、20、50 a一遇时,复合洪水事件主要受天文潮潮位影响较大。

新世纪以来珠江河口滩涂演变及保护对策探讨

珠江河口滩涂演变对河势稳定、生态保护和粤港澳大湾区经济社会发展具有重要意义。对新世纪以来珠江河口滩涂演变特征研究显示:-5 m以浅滩涂面积大幅减少,由1999年的1062 km^(2)锐减为2019年的799 km^(2),伶仃洋和黄茅海河口湾平均侵蚀厚度分别为1.06 m和0.29 m。内伶仃洋西滩呈现高滩侵蚀、低滩淤积的滩面坦化和底质粗化现象,-3 m以浅高滩面积缩减9.6%,最大侵蚀厚度达1.57 m。流域来沙减少、潮汐动力增强、波浪掀沙作用增强、人类活动干扰是近期高滩侵蚀的主要原因。提出了口门调水补沙、河口湾治导带修复、高滩保滩固沙、疏浚土资源化利用的治理对策,为新时期滩涂保护提供参考。

基于CNN-LSTM的珠江河口台风过程实时滚动修正预报

为改善台风预报精度,基于实时滚动修正预报思路,利用卷积神经网络嵌套长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)和误差校正(EC)技术,搭建了珠江河口台风实时预报模型。研究结果表明:“滚动预报”比单次预报有更好的路径和强度预报效果,随着模型滚动时间的延长,预报整体精度有逐渐改善的趋势。路径预报结果的均方根误差比单次预报减小了25.67%,强度预报结果的平均绝对误差比单次预报减小了65.04%;考虑误差校正的CNN-LSTM-EC的路径、强度“滚动预报”效果均优于CNN-LSTM,前者的路径预报误差较后者减小了22.57%,强度预报误差减小2.5%。

变化环境下珠江河口区复合洪水事件遭遇分析

受全球气候持续变暖影响,沿海城市受到上游洪水、热带气旋、天文潮等海陆要素联合驱动引发的复合洪水事件频发,严重威胁该地区人民生命财产安全。以1986—2018年间影响珠江河口区的135场台风为统计样本,采用Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法分析复合洪水事件的发生趋势和变化情况,并通过Vine Copula拟合复合洪水事件潮位、风速、流量三变量的联合分布函数,采用Copula似然比检验法对联合分布函数相关结构进行变点检验。研究结果表明:考虑Vine Copula函数突变的情况下三个变量间的相关性增强,能更好地反映各个变量间随事件变化的相依关系,提高了复合洪水事件重现期评估的准确性。近三十年来热带气旋数量呈现出下降趋势,而风速则呈现显著增强的趋势且风速在2002年发生突变,即热带气旋事件呈现“出现次数下降、等级增强”的特性。在变化环境下“天鸽”“山竹”等极端复合洪水事件联合重现期计算结果相比传统固定参数的Copula重现期计算结果小,即未来极端复合洪水事件发生概率在增大。

珠江河口多类型海滩沉积物中微塑料的空间分布特征

河口海滩是微塑料的重要汇聚地之一,珠江河口多种类型海滩沉积物中不同深度微塑料的分布特征仍需进一步深入研究。以珠海市不同类型的海滩为例,探究珠江河口多类型海滩中微塑料的垂向分布及其空间变化特征。选取了珠海市沙质海滩唐家湾沙滩、金沙滩以及淇澳岛红树林为例,通过分层采样的方法总共采集了57个沉积物柱样品,对多个深度的微塑料进行了详细的分析。唐家湾沙滩表层(0~5 cm)和深层(5~15 cm)沉积物中微塑料丰度分别为1107.6、821.94 n/kg,金沙滩为694.0、457.0 n/kg,淇澳岛红树林采样区为835.0、556.7 n/kg;淇澳岛红树林更深层(15~45 cm)沉积物中微塑料平均丰度为302.6 n/kg。对海滩沉积物中微塑料的颜色进行统计分析,黑色是最为常见的颜色。此外,微塑料的形状主要分为纤维状和块状,其中细长的纤维是最为常见的形状,0.315~0.500 mm是3个海滩中微塑料最常见的尺寸范围。赛璐芬和聚乙烯是3个海滩微塑料中最为常见的2种塑料类型。研究初步揭示了珠江河口海滩微塑料垂向分布特征,为进一步制定珠江河口海滩微塑料的科学防治策略提供了重要依据。

珠江河口沉积物粒度特征及其对底层水动力环境的指示

珠江口伶仃洋及邻近海域沉积物粒级变化大。频率分布曲线形态的变化揭示了珠江河口不同区域泥沙来源的差异。在平面分布上 ,粗粒级含量从西北部和北部向东南部迅速降低 ,而细粒级含量高值往往出现在河口中部。表层沉积物平均粒径梯度变化方向与珠江口悬浮物的运移方向大致吻合。反演获得的底层海流不同区域的优势速度与实测资料相符。两者较好地指示了沉积物多年平均优势海流速度和方向 ,表明利用沉积物粒度数据比较成功地反演出了珠江口沉积物推积前的搬运水动力环境。

珠江河口水生生物中多溴联苯醚的分布

对珠江河口生物样品中多溴联苯醚（PBDEs）的含量进行了检测。所采集的鱼类（鲬鱼，大黄鱼、银鲳、舌鳎、龙头鱼），虾类（刀额新对虾．近缘新对虾）及虾蛄类生物样品肌肉组织中10种PBDEs（BDE28，47，66，100，99，85，154，153，138，183）的含世分别为37．8～407.1ng·g^-1（脂肪归-化浓度）．49．0～239．1ng·g^-1和142～444.5ng·g^-1．所有样品中，BDE47相对含量最高，其相对于∑10PBDEs的贡献为53．7％～66．9％，不同类别的鱼、虾之间PBDEs含量及组成的差别可能与不同物种之间的食性、栖息环境以及对PBDEs吸收、代谢能力的差异有关。鱼肝中PBDE含量与肌肉组织中PBDE含量的对比分析表明，多溴联苯醚在鱼肝中的富集能力高于鱼肉。

珠江河口沉积物中石油烃分布及其与河口环境的关系

采用紫外分光光度法对 1999年夏季珠江河口的表层和柱状沉积物中石油烃含量进行了分析 ,同时探讨了石油烃污染与环境地质的关系。结果表明 :表层沉积物中石油烃含量在 (15～ 92 3)× 10 -6,平均值为 2 0 8×10 -6,珠江口表层沉积物石油烃含量仍在最高允许值以下 ,其含量在一定程度上随着冲淡水流向不断降低。沉积柱中的垂向分布上石油烃含量与沉积物中细颗粒含量成正相关。影响珠江口沉积物中石油烃的因素是复杂的 ,其中主要受沉积物类型、粒度和冲淡水混合过程中物理化学因素影响。另外 ,一些站位柱状样层位中石油烃含量的跃变 ,主要是由于珠江口沉积分异所致。

珠江河口演变规律及治理利用问题

现代珠江三角洲形成具有发展的阶段性、形式的多样性和淤积的不平衡性等特点。因而近 5 0 0 0～ 6 0 0 0年来珠江河口演变有如下特征和规律 :(1)在纵向上 ,河口性质发生由废弃河口→河流优势型河口→河流—波浪型河口的转换变化 ;(2 )在横向上 ,向海凸伸的三角洲及其河流优势型河口和其两侧向陆凹入的河口湾或潮汐优势型河口相依并存 ,并随三角洲的发展 ,衍生出“河道”与“潮道”共生的现象 ,此是陆海动力耦合和相互作用的表现 ;(3)“河道”与“潮道”间的横比降愈来愈大 ,其间之横向汊道起着良好的调节作用。目前珠江河口的治理应强调保护利用问题 。

珠江河口咸潮期间浮游植物的群落特征

根据2007年底至2008年初珠江河口咸潮入侵期间大潮和小潮的两次调查资料,对浮游植物的种类组成、种数和细胞密度的分布等群落特征进行了分析,并探讨环境因素对浮游植物群落的影响。共鉴定浮游植物76种,包括38种硅藻、18种绿藻、14种甲藻、4种蓝藻和2种裸藻。浮游植物种数分布有明显的空间变化,一般从河口上段至下段种数减少;大潮时浮游植物的种数低于小潮时,并且各水层之间浮游植物种数分布不均匀。优势种以淡水硅藻为主,如颗粒直链藻Melosira granulata、颗粒直链藻最窄变种Melosira granulata v.angustissima、小环藻Cyclotella sp.和海链藻Thalassiosira sp.等;河口上段的站优势种突出,密度分布不均匀,均匀度值比较低。大潮和小潮期间浮游植物细胞密度的平均值分别为53.80×104个.L-1和62.21×104个.L-1,变化范围为(1.48-290.41)×104个.L-1和(1.52-283.62)×104个.L-1;二者的平面分布趋势基本相同,由河口上段至下段呈递减的格局;硅藻类的细胞密度占明显优势。浮游植物的种类组成、种数和细胞密度的分布受盐度、营养盐等环境因子的影响,并且具有明显的潮周期性。

珠江河口重金属镉的含量与分布的季节特征

对珠江河口水体、沉积物和生物体中重金属镉(Cd)的含量与分布进行调查研究,结果表明,水体中Cd含量范围在0.022～0.047 1 mg/L,并且Cd含量在时间上由高到低依次为:2月、5月、11月、8月,2月Cd含量显著高于5月、8月和11月(P<0.05)。以海水水质标准衡量,珠江河口水体2008年中大部分时间为海水二类水质。沉积物中Cd含量范围在5.062～9.239 mg/kg,平均含量为6.974 mg/kg,并且沉积物中Cd含量均超过海洋沉积物3类标准。与国内外河口比较,珠江河口沉积物中Cd含量处在较高水平,污染比较严重,并且有逐年升高的趋势。生物体中Cd含量范围在0.144～0.430 mg/kg,鱼类Cd含量均超过国家水产品卫生标准,并且肉食性鱼类Cd含量略高于杂食性鱼类,但差异不显著(P>0.05)。与往年调查进行比较发现,珠江河口鱼类Cd含量2000年较1988年有大幅增加,并且2000年以后增加也比较明显。

珠江河口沉积物中拟除虫菊酯类农药污染及毒性评价

拟除虫菊酯农药是一种广谱、高效、低毒、低残留的亲脂性杀虫剂,它会随农田排水、降雨淋洗进入水体,最终进入沉积环境,故沉积物是其最终归宿之一。本研究针对珠江河口沉积物中菊酯类农药的污染状况进行调查,研究它们的含量、组成比例、污染来源及其潜在毒性,为珠江渔业水生生态环境管理及掌握环境中有机污染情况提供依据,对保护渔业环境安全有十分重要的意义。2012年5月采集珠江河口表层沉积物,采用气相色谱法-电子捕获法(GC-ECD)对表层沉积物中联苯菊酯、甲氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、氯菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯进行残留检测,并利用其对钩虾的生物毒性来评价沉积物的潜在毒性。结果显示,表层沉积物(以干质量计)中7种菊酯类农药质量分数介于ND^6.59μg·kg-1(ND表示未检出),平均值为0.75μg·kg-1,其总质量分数与有机碳质量分数呈现一定的正相关性;组成比例表明,氯菊酯最多,占总量的57.63%,它的检出率为61.90%,甲氰菊酯其次,约占总量的16.39%,检出率为28.57%,氯菊酯占主要组成部分,可能与其在珠江三角洲居民生活中被大量使用及其降解速率有关;珠江桥采样点高浓度的菊酯类农药的检出(6.59μg·kg-1),可能与其靠近人口密集和经济发达的广州有关;与国内外其他地区相比,珠江河口沉积物中菊酯农药处于较低水平;采用毒性单元TU(选用钩虾Hyallela Azteca的LC50)进行毒性评估,∑TU值范围为0~0.09,远远低于1,表明珠江河口拟除虫菊酯不存在生态风险。

珠江河口底边界层湍流特征量研究

通过高频流速仪ADV和脉冲相干声学多普勒剖面仪PC-ADP对珠江河口崖门底边界层进行了三个测次潮内(25 h)顶点连续观测,利用观测数据计算分析了潮流底边界层内的湍流特征量及其时空变化。结果表明:1)对于半日潮流占优的河口,各湍流特征量均具有明显的四分之一周日的变化规律;2)湍流强度、床底应力和摩阻流速在潮内的平均值以位于河口湾的测点所测值最大,依次向上游递减,而湍动能耗散率则沿河口湾至上游逐渐增大;3)三个测次边界层内涡动粘滞系数的平均值分别为2.42×10-3m2/s、2.20×10-4m2/s和6.16×10-4m2/s,拖曳系数的均值为7.89×10-3、1.63×10-3和1.99×10-2,两者潮内的变化均非常显著,相差可达一到两个数量级;4)在充分混合的潮流底边界层内,湍动能生成与耗散基本处于局部平衡状态,三个测次湍动能耗散率均值在8.89×10-5W/kg^7.43×10-6W/kg之间。

珠江河口氮和磷循环及溶解氧的数值模拟 Ⅰ.模式建立

为了研究珠江河口营养物质循环和溶解氧,建立了一个生态型水质模式.在该水质模式中营养物质以溶解无机态、碎屑有机物质、底栖物质、浮游植物和浮游动物等5种形态出现,而每种形态均分氮和磷两种形式.水质模式采用三维形式,并与斜压水动力和泥沙模式联立运行.

珠江河口滩涂围垦动态及其影响

针对围垦给珠江三角洲地区带来大量土地的同时,也会影响河口水文及滩涂发育的实际问题,利用多时段卫星影像资料及水动力模型,对20世纪70年代末至21世纪初珠江河口滩涂围垦进程进行了分析,模拟并定量研究了不同径流与潮流耦合水文组合下,海岸自然演变及按规划围垦等对河口水文情势所产生的影响.结果表明:在充分考虑海岸自然演变形态条件下进行有序适度的围垦,仍可保证河口的水文及水力学要素按自然演变规律演化.

珠江河口区罗非鱼养殖池塘中浮游微藻的群落特征

2009年5月至11月,在广州市番禺区海鸥岛对6口罗非鱼河口养殖池塘的微藻群落结构和水质因子进行定期采样分析,共检出微藻7门157种,其中绿藻67种,蓝藻34种,硅藻18种,甲藻5种,隐藻3种,裸藻28种,金藻2种。各池微藻优势种种类丰富,但不同门类优势种单胞体积差异较大,其中:数量优势种多为蓝藻类的威利颤藻、点形平裂藻、褐色念珠藻、圆胞束球藻、坚实微囊藻、不定微囊藻等和绿藻类的蛋白核小球藻、镰形纤维藻、空星藻等;生物量优势种多为裸藻类的鱼形裸藻、秋鳞孔藻、琵鹭扁裸藻、扭曲扁裸藻、糙膜陀螺藻和甲藻类的加顿多甲藻、多纹膝沟藻以及隐藻类的啮蚀隐藻、具尾蓝隐藻等;卷曲螺旋藻既是数量优势种又是生物量优势种。微藻数量和生物量在养殖前中期增加较快,物种多样性丰富,后期多呈较低水平,物种多样性也逐渐下降。养殖前中期各池微藻数量范围为(0.59～72.85)×107ind·L-1,生物量范围为1.12～114.14mg·L-1,多样性指数平均为2.98;养殖后期微藻数量范围为(16.29～67.37)×107ind·L-1,生物量范围为6.57～67.76mg·L-1,多样性指数平均为2.78。各池微藻数量或生物量多与COD、DIN等营养因子呈显著正相关关系。罗非鱼也可通过滤食作用有效影响池塘微藻群落结构和水质因子的变动。

近30年来珠江河口岸线演变时空特征及效应

基于珠江河口近30年来实测水下地形、航测地形以及海图、卫星影像等大量资料,建立多时段、大范围河口岸线图谱,分区研究河口岸线向水域延伸的速度及速率,以定量表征珠江河口岸线演变时空特征,并简要分析岸线演变对河口地貌轮廓、水沙流路、滩涂湿地等产生的效应。结果显示:20世纪70年代至21世纪初,磨刀门岸线延伸速度最大,年均向东南延伸226m;其次为伶仃洋西岸大角山至珠海金星铜鼓角段,年均向东延伸190m;黄茅海西岸崖门出口至烽火角段年均延伸45m,是珠江河口中延伸速度最小的区域。河口岸线延伸对区域泄洪纳潮及水环境造成较大程度的影响。

枯季珠江河口悬浮泥沙絮凝沉降特征的观测与分析

2000年1月，利用LISST-ST现场激光粒度沉速仪。对珠江河口悬浮泥沙的现场粒级与沉速特征进行观测和分析，结果表明：珠江河口悬浮泥沙絮凝沉降特征具有复杂的时空变化，悬浮泥沙颗粒现场中值粒径为10～96μm，各粒级颗粒的现场中值沉速为0．001～0．02cm／s，并可用关系式ωi=k·di^n（0．29〈n〈0．82）来表达；低悬浮泥沙浓度对河口水体中悬浮颗粒絮凝作用影响不大；不同水质环境下的悬浮泥沙絮凝沉降特征有明显差异，在污染严重的河口水体中，絮团相对密实导致沉速增大。

珠江河口区翡翠贻贝中有机氯农药和多氯联苯含量及分布

对分布于珠江河口区海域的翡翠贻贝有机氯农药和多氯联苯的含量进行测定 ,结果显示 :HCHs为ND— 1.1ng·g-1,DDTs为 9.5— 191ng·g-1,PCBs为 82 .8— 6 15 .1ng·g-1.尖沙嘴码头 (维多利亚港 )贻贝积累的PCBs浓度最高 ,珠江河口桂山岛和外伶仃岛的贻贝积累的DDTs和PCBs浓度较高 ,而荷包岛 (珠江河口西海区 )的贻贝则检出含量较高的HCHs和DDTs .贻贝选择性积累含 5— 6个氯原子数的PCB异构体 .

珠江河口富营养化水平评价

本文根据1987年2月至1988年2月在珠江河口的调查资料,选用化学耗氧量(COD)、总无机氮(T-N)、活性磷酸盐(PO_4-P)和叶绿素-a(Chl-a)为指标,采用模糊数学结合营养状态质量指数(NQI)对珠江河口的富营养化水平进行了评价。结果表明,珠江河口水质基本良好,属中营养水平,但是有机物及总无机氮污染严重,西部区域的富营养水平明显高于东部区域,为了防止出现富营养化,必须加强珠江河口的环境管理。