Three Dimensional Baroclinic Numerical Model for Simulating Fresh and Salt Water Mixing in the Yangtze Estuary

For simulating fresh and salt water mixing in estuaries, a three dimensional nonlinear baroclinic numerical model is developed, in which the gradients of horizontal pressure contain die gradient of barotropic pressure arising from the gradient of tidal level and the gradient of baroclinic pressure due to the gradient of salinity. The Eulerian-Lagrangian method is employed to descretize both the momentum equations of tidal motion and the equation of salt water diffusion so as to improve the computational stability and accuracy. The methods to provide the boundary conditions and the initial conditions are proposed, and the criterion for computational stability of the salinity fields is presented. The present model is used for modeling fresh and salt water mixing in the Yangtze Estuary. Computations show that the salinity distribution has the characteristics of partial mixing pattern, and that the present model is suitable for simulation of fresh and salt water mixing in the Yangtze Estuary.

长江河口盐淡水混合的数值模拟计算

建立了河口三维非线性斜压潮流盐度数学模型，数学模型中的水平压强梯度分为水位梯度的正压项和密度变化的斜压项，以反映河口盐淡水混合中的斜压现象。采用欧拉—拉格朗日法离散潮流运动方程中的对流项和盐度扩散方程，以提高计算稳定性和数值模拟精度。提出盐度边界条件、初始条件以及盐度场计算稳定标准的设置方法。针对长江河口水域的盐淡水混合情况进行模拟计算，结果反映了部分混合型河口盐度分布特征，表明所建立的河口三维非线性斜压潮流盐度数学模型能够较好地模拟长江河口盐淡水混合的时空分布。

河口三维非线性Galerkin谱模型

作者应用Galerkin谱方法建立了河口三维非线性数值模型,研究了一个理想河口在迳流和潮汐作用下水体的运动及混合。模型中选用了经验湍模型,并选取了一个特殊的基函数系,使自由表面边界条件得以严格的满足,改进了对垂直结构拟合的收敛性。

咸淡混合水喷灌对土壤水盐运移及小麦、玉米产量的影响

探究不同矿化度咸淡水混合喷灌对冬小麦、夏玉米生长及产量的影响,并通过监测土壤水盐分布状况来选择适宜矿化度的咸淡水灌溉方式。在河北低平原地区开展大田灌溉试验,研究了淡水畦灌、淡水喷灌、2 g·L^(-1)和3 g·L^(-1)咸水与淡水混合喷灌对小麦、玉米生长及土壤水盐运移的影响。结果表明:与淡水喷灌相比,连续两年灌溉后,小麦收获时2 g·L^(-1)和3 g·L^(-1)矿化度咸淡混合水喷灌处理的根层(0~40 cm)土体含盐量平均分别增加了17.8%和42.7%,0~100 cm土体含盐量平均分别增加了32.9%和74.3%,玉米收获时根层土体含盐量平均分别增加了40.3%和86.9%,0~100 cm土体含盐量平均分别增加了39.0%和88.9%,且3 g·L^(-1)矿化度咸淡混合水喷灌处理的盐分累积已超出小麦和玉米生长的盐分阈值。2 g·L^(-1)矿化度处理的冬小麦产量较淡水喷灌处理降低了9.8%~11.4%(差异不显著),但3 g·L^(-1)矿化度处理比淡水喷灌处理的产量显著降低了25.0%~25.9%(P<0.05);2 g·L^(-1)矿化度处理的夏玉米单株穗粒质量和产量较淡水喷灌处理分别降低了5.1%~10.4%和6.6%~10.5%(差异不显著),3 g·L^(-1)矿化度比淡水喷灌处理的百粒重、单株穗粒质量和产量分别降低了18.6%~22.4%、18.2%~25.9%和14.7%~15.3%(P<0.05),3 g·L^(-1)矿化度对冬小麦和夏玉米的产量构成因素影响显著。因此,咸淡混合水矿化度不大于2 g·L^(-1)的喷灌模式用于该地区冬小麦-夏玉米田间灌溉是可行的。

应用混合理论分析雷州半岛东岸海水入侵Ca^(2+)的迁移

依据雷州半岛东岸的东寮岛滨海地下水测井潮周期取样测试数据,以Cl-为保守离子,应用海水稀释方法,探讨了在海水入侵过程中Ca2+的迁移性。结果显示,Ca2+含量随海水进退呈现波动势态,含量很高,远高于背景值和雷州半岛东岸其它测井,也明显高于海水中的含量;Ca2+表现出明显的非保守性和迁移性,实际数据点位于理论稀释线TDL的上方,存在明显的阳离子交换现象;Δ表示测井实测值与理论值的差异,可体现出海水入侵过程中孔隙介质对离子的吸附和释出。ΔCa2+平均为527.26~574.85mg/L,ΔNa+、ΔMg2+、ΔK+均<0,ΔCa2+与这三者逐时变化存在着反相特征,ΔNa++ΔMg2++ΔK+绝对值很高为阳离子充分置换提供了基础,ΔNa+当量比例超过50%,三种阳离子共同参与对Ca2+的置换,但以Na+为主;ΔCa2+时间变化趋势为基本不变,线性或者对数缓慢单增;Ca2+的阳离子置换促使Na+滞留于孔隙介质,降低了测井地下水的总溶解性盐类含量,但同时大量钙离子的迁出又使得测井地下水硬度增高。