Resistance of the diffusive boundary layer to salt release from saline sediments to freshwater

The diffusive boundary layer （DBL） is the zone for matter exchange between surface water and aquatic sediments. To elucidate the influence of DBL on salt release from saline sediments to freshwater, two experiments with or without wind blowing were conducted. According to the experiments, a 3.5 cm DBL is formed above the smoothed sediments at a steady wind field and this thickness is greater than other studies. The observed flux of salt through the DBL is 6% larger than the calculated value from Fick＇ s first law. The results indicate that molecular diffusion is the dominant mechanism for salt transport through the DBL. The presence of DBL suppresses the hydrodynamic enhancement for matter exchange between sediments and overlying water. Therefore, salts in the sediments of a polder reservoir may influence the water quality chronically.

凡纳滨对虾盐碱水养殖池塘沉积物-水界面氮元素交换通量的研究

为探究凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)盐碱水养殖池塘沉积物-水界面中氮元素的转化规律,于2019年5—7月测定了山东省滨州市3个不同盐度(28、45和55)的池塘上覆水和沉积物间隙水中各种形态氮的含量。利用Fick第一定律估算了池塘沉积物-水界面氮元素交换通量,分析了环境因素与交换通量的相关性。结果表明:(1)总体来讲,DIN、DON、TN由沉积物向水体扩散,即沉积物为DIN、DON和TN的源;NO_(3)^(-)-由水体向沉积物扩散,沉积物为NO_(3)^(-)的汇。在养殖期间,盐度28、45和55组,DIN总交换通量分别为1.69、23.07和19.36 mg/m^(2),DON总交换通量分别为36.60、27.90和19.98 mg/m^(2),TN总交换通量分别为38.09、43.66和32.56 mg/m^(2)。(2)从季节变化来看,DIN、DON、TN在养殖初期(5月)的交换通量显著高于养殖末期(7月);从盐度组来看,在5月,盐度28、45和55组,DIN平均交换通量分别为2.08、6.37和12.47 mg/(m^(2)·d),7月分别为-0.48、0.06和1.47 mg/(m^(2)·d),盐度55组显著大于其他两组(P<0.05);DON交换通量5月分别为13.91、5.32和6.79 mg/(m^(2)·d),盐度28组显著大于其他两组(P<0.05),7月分别为5.82、10.94和5 mg/(m^(2)·d),盐度45组显著大于其他两组(P<0.05);5月TN平均交换通量分别为15.9、8.79和19.16 mg/(m^(2)·d),盐度45组显著小于其他两组(P<0.05),7月分别为5.31、9.1和3.28 mg/(m^(2)·d),盐度45组显著大于盐度55组(P<0.05)。(3)冗余分析结果显示,盐度与NO_(2)^(-)-N、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N交换通量显著正相关;有机质与NH_(4)^(+)、TN通量显著正相关;温度与NH_(4)^(+)交换通量显著负相关;含水率、孔隙度与NO_(3)^(-)-N、DON交换通量显著正相关。综上所述,沉积物是氮的潜在污染源,此污染潜力在养殖末期显著小于养殖初期;高盐度组有利于释放DIN,中低盐度组有利于释放DON。研究结果将有助于认识盐碱水养殖池塘的氮交换通量,为该种养殖模式的科学管理提供数据支撑。

电阻率测深法在咸淡水界面探测中的应用

通过电阻率测深法探测沧州献县的地下咸淡水界面,首先结合水文地质条件的综合研究,通过小四极测试法对工作区内不同岩性地层做了物性测试;根据地下咸淡水界面两侧存在着明显的电阻率差异这一地球物理前提条件,布置了7条测线,并进行反演和解释,查明了研究区地下0~250 m深度咸淡水分布情况。结果表明,区域内咸淡水分界线近NE走向,其西北区面积约1/3范围为淡水区,分界线东南大片面积略超2/3范围为咸水区;咸水区内有3个面积较小的淡水区,咸水与淡水分界面深度总体呈现西浅、逐渐向东变深的趋势,并存在4个下凹幅度不等、影响面积及特征不同的漏斗区。研究证明电测深方法在地下水勘查、咸淡水界面勘查中具有良好的有效性。

土壤调理剂界面改性对黄灌区盐碱离子迁移特性的影响

[目的]通过调理剂进行亲水和疏水处理,探究调理剂不同界面特性对黄灌区土壤水盐运移规律的影响,揭示粉煤灰基土壤调理剂对盐碱地的改良机理,为不同类型盐碱地改良提供科学参考。[方法]以宁夏回族自治区苏打盐碱土为例,设置土柱试验探究调理剂改性前后土壤中不同盐离子在空间上的运移规律。[结果]添加未改性调理剂、亲水改性调理剂、疏水改性调理剂后,表层脱盐率分别为79.72%,59.91%和84.79%,远高于未加调理剂的12.64%。较添加未改性调理剂组相比,亲水性处理组含水量提高6.59%,全盐量提高了47.13%;疏水性处理组土壤含水量降低了0.67%,全盐量降低了25.22%;pH值分别从10.5降低至8.08,8.71;表层Na^(+)含量分别降低10.39%和30.46%,K^(+)含量分别降低10.22%和45.93%。[结论]调理剂的界面特性可显著影响土壤中水盐运移。疏水处理更能提升调理剂对盐碱地的改良效果,强化盐分随土壤水的下渗对盐碱地改良更为重要。

和川水库沉积物-水界面氮赋存特征及交换通量分析

为明确氮营养盐在沉积物-水界面的交换过程,以和川水库沉积物为研究对象,分析水库整体氮营养盐污染现状及内源释放特征。采集水库不同点位表层沉积物和上覆水,以此分析氮营养盐空间分布特征及差异性;以原位沉积物柱样沉积物静态释放试验获取沉积物-水界面氮营养盐交换通量,并分析和川水库内源释放对水体营养盐的潜在贡献率。结果表明:和川水库上覆水中总氮含量劣于V类水标准,且空间差异明显;上覆水中氮营养盐以硝酸盐氮为主,间隙水中氮营养盐以氨氮为主,沉积物中氮以有机氮为主;沉积物表现为总氮、氨氮的“源”和硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的“汇”;和川水库库区界面交换对上覆水氮营养盐的贡献率较小,TN、NH^(+)_(4)-N、NO^(-)_(3)-N、NO^(-)_(2)-N的潜在贡献率小于10%。

海湾水库蓄水初期底质与淡水盐分交换的试验研究

在现场调查和钻探的基础上,采集了沐官岛水库库区3种典型底质(粉质粘土、泥质粉沙和中细砂)的原状/扰动土样和地表水样,然后分别采用静水土柱和动水水槽试验测定盐分的时-空变化规律,最后定量计算出不同底质盐分的释放通量,从而为该海湾水库蓄水初期水质的评价和预测提供了科学依据。土柱试验表明,在分子扩散作用下高盐分区主要集中在水-沉积物界面之上7.5 cm的范围内,7.5 cm之上的水体盐分较为均一,底质盐分释放通量按粉质粘土、中细砂、泥质粉沙的顺序递减,盐分释放通量符合负的幂指数形式,而且抽排界面之上高浓度水体对降低水体盐分含量效果显著。根据水槽模拟试验,风的吹拂会影响到界面之上水体盐分的分层,有利于海湾水库中盐分的混合作用。

音频大地电磁测深法在锦州海水入侵调查中的应用

锦州大、小凌河区域内的海水、咸水入侵严重影响了当地的经济和人民生活质量,为查明研究区海水、咸水入侵的界线变化及污染范围,在研究区完成了5条音频大地电磁测深(AMT)剖面。剖面数据采用改进非线性共轭梯度(NLCG)法反演,二维反演结果直观反映了研究区咸淡水分布范围,给出了咸淡水的分界线位置。结果表明,L0和L1剖面处的海侵范围未扩大;L2剖面处海侵范围在扩大;L3剖面处地下古咸水已污染部分淡水;L4剖面处存在古咸水但未污染淡水;这与水文地质钻孔及机民井调查资料基本吻合。总之,在锦州地区使用AMT方法研究海水、咸水的赋存状态及变化规律可行、有效,可以为锦州环境水文地质调查提供基础的地球物理资料。

BP网络在研究地下水咸淡水界面波动中的应用——以长江河口地区第二承压含水层为例

论文在分析研究区 78口井的水质资料基础上 ,利用人工神经网络技术中的BP算法对长江河口地区第II承压含水层水质参数 (矿化度 )的分布情况进行了分析、研究 ,且探讨了人为因素影响下其咸、淡水界面的运移规律。结果表明 ,应用人工神经网络技术来研究地下水咸。

影响咸淡水界面水敏性的几个因素

文章通过砂柱的水击试验,对水流速度、盐浓度、pH值对咸淡水界面水敏性的影响进行了研究。试验结果表明,咸淡水界面上存在临界盐浓度值和临界流速值,当入流溶液浓度达到临界盐浓度和流速达到临界流速时,都会产生颗粒释放现象,导致砂柱的渗透率下降,水敏性发生。在相同的盐浓度和进水流速条件下,进水的pH值越低,颗粒释放的速度越慢,释放总量越少;进水的pH值越高,颗粒释放的速度越快,释放总量越多。

音频大地电磁法在海水入侵动态监测中的应用

通过音频大地电磁法在莱州湾地区海水动态监测勘查中的应用成果,结合原有资料的综合研究,对研究区海水入侵现状,有了进一步的认识,并对咸淡水界面进行了详细的划分,取得了良好的环境地质效果。表明EH-4连续电导率成像系统在圈定海水侵染通道,确定咸、淡水界面及监测界面运移规律监测工作中的有效性。

人类开采活动影响下的衡水地区地下水水质特征及演化

衡水地区地下水普遍存在"上咸下淡"的水质格局,受深部淡水持续超采影响,浅层咸水有逐年下移而使淡水咸化的趋势。选择衡水地区典型剖面,通过水质长期监测,结合地下水开采情况,分析2011至2014年该剖面上地下水水位与水质监测资料,总结了衡水地区地下水水化学特征及其演化规律。研究结果表明,浅层含水层中水平径流微弱,地下水水质由西向东逐渐好转,其中西部地下水离子浓度变化较大;深部含水层中水平径流明显,地下水水质整体良好,但有逐年恶化的趋势;人类开采活动一定程度上增强了浅层和深层含水层间的水力联系,使二者中离子浓度随时间的波动呈现出一定的相关性。

虾塘沉积物—水界面的营养盐扩散通量及其在养殖季节的变化

以自行设计的方法测定了对虾养殖环境中沉积物-水界面的营养盐扩散通量。结果表明，营养盐自底质向养殖水体的扩散贯穿于整个对虾养殖季节；该扩散通量的最大值出现在养殖后期的有机质污染区，即投铒区；在污染区，养殖后期的扩散通量大大高于养殖前期，但在非污染区却未见其随养殖季节的明显差异；污染区的扩散通量始终高于非污染区，且随养殖时间的推移，该差异逐渐增大。此外，还比较了新、旧虾塘之间的营养盐扩散通量的差异。初步探讨了底质溶出营养盐对对虾养殖环境的影响。

龙口─莱州地区海水入侵的发展与水化学特征

从大量的野外观测资料出发，总结龙口─莱州地区滨海含水层海水入侵的发展、演化规律；分折该地区海水入侵的基本特征与其水化学特征．研究区海水入侵的主要原因是过量开采地下水。地质因素对入侵地点、途径和方式起着一定的控制作用。海水入侵的发展由孤立的点开始，最终成为连续的面状入侵，其发展和强抽水中心密切有关、有两种类型的界面。过渡带地下水化学成分不是淡水和海水的简单混合，阳离子交换在其中起了重要作用。

内陆单斜构造内咸水入侵淡水含水层三维数值模拟——以山西柳林泉区柳林电厂水源地为例

本文建立了内陆单斜构造内咸水入侵淡水含水层的三维可混溶溶质运移模型。同时,为了尽可能提高模拟精度,还建立了区域二维水流模型和水质模型,为三维模型提供边界条件。模型应用于描述柳林电厂水源地成—淡水界面运移特征,模拟效果良好,还据此预报了咸水入侵的可能性并探讨了淡水流的强弱对咸—淡水界面运移的影响。

滨海地带地下水面与咸淡水界面伴随着潮汐波动而变化的规律的探讨研究(Ⅰ) 二维数值仿真数学模型的建立及其效度的验证

在研究海岸带广泛存在的凸凹不平的不透水层的几何及地质特性的基础上,结合地下水渗流运动的特征,运用数理分析的手法,建立了不同于以往的模拟海岸带含水层咸淡水界面变动规律的二维数值仿真数学模型。其后,通过与实验数据的对比验证了其效度。

咸-淡水界面水敏性的机理与应用研究

通过对咸淡水界面水敏性的机理研究,表明盐浓度和水流速度变化引起多孔介质中微粒的膨胀,运移/沉积是导致咸-淡水界面渗透性变化的客观基础。另外,文章还综合论述了渗透性的变化在石油、岩土、环境和化学工程领域的应用及发展状况。指出咸淡水界面水敏性的研究对防止海水入侵具有重要的现实意义。

滨海地带地下水面与咸淡水界面伴随潮汐变化规律的研究(Ⅱ) 数值仿真模拟的咸淡水界面伴随着潮汐波动的变化规律

采用二维数值仿真的手法,系统的探讨了存在于非平坦的不透水层上的海岸带含水层的天然地下水面、咸淡水界面伴随着潮汐波动而变化的规律。即伴随着潮汐的波动,天然地下水面和咸淡水界面振动的振幅及其之间的相位差的大小不但与不透水层的形状有关,而且还与天然地下水面的水力坡度、含水层的渗透系数及不透水层形状变动的幅度有关。

季铵盐三聚表面活性剂在空气-水界面上单分子膜的崩溃压和分子极限面积

利用Langmuir膜天平研究了季铵盐三聚表面活性剂12-2-12-2-12在空气-水界面单分子膜的表面压-分子面积(π-A)等温线,得到它的崩溃压对应的表面张力γcollapse和分子极限面积Alimit.与12-2-12-2-12溶液临界胶束浓度对应的表面张力γcmc和由Gibbs吸附方程得到的分子平均面积Acmc相比较,发现Alimit<Acmc,而且γcollapse>γcmc.分析12-2-12-2-12单分子膜的表面压随时间的衰减,表明这个现象是由于表面活性剂从铺展单分子膜向水中溶解造成的,而且初始表面压越大,表面压的衰减越快.

Wenner法探测日本海岸附近淡盐境界面的实验研究

本文在理论上对电探查法探测由数层地质构造组成的海岸带含水层的淡盐境界面的可能性进行探讨的基础上,对太平洋沿岸某地区进行了实地测量研究。在测量设置在海岸附近及分布于海岸纵深方向的观测井铅直方向电导率的同时,在观测井附近进行了电探查。结果表明,电探查法探测的淡盐境界面的深度与依据井水电导率区分的混合区域上端几乎一致,即电探查法探测的淡盐境界面的位置在混合区域的上端。因此,该方法作为一种监测海水入侵的手段是非常适宜的,且与以往的手法比较也是一种简单、快速、成本低廉的确定淡盐境界面深度的方法。