分层水体对表层辐照度比影响的蒙特卡罗分析

众多海洋观测数据表明,在真光层深度范围内,海水固有光学特性和光学有效组分的剖面分层分布是广泛存在的,而很多遥感反演模型的建立基于均一分布假设,尤其是在经验模型的建立中,往往只利用某一深度或各深度平均的光学有效组分浓度与水体光谱的统计关系。文章通过模拟平静水面水下光的辐射传输,分别研究了叶绿素、无机悬浮物浓度垂直分布结构对水下辐照度比的影响,并对比了两类分层水体权重函数等效浓度计算式及相应水下辐照度比,结果表明,对于分层水体,透射深度和层化强度是影响等效浓度值计算误差的主要因素,透射越深,表层层化越强,水体层化对水下辐照度比的影响就越大,但其计算误差也越大。Gondon等效浓度计算结果比较接近实际值,而Zaneveld计算式则高估了分层水体的等效浓度值。

异重流原理快速制取分层水体模拟研究

根据异重流原理,提出一种基于开闸式异重流的快速制取分层水体方法,结合数值模拟,证明了该方法的可行性。通过数值计算模拟了该方法制取分层水体过程,结合理论分析给出异重流运动速度仅与初始时刻隔板两侧水深有关,水深越大速度越快,而运动速度过快会导致盐、淡水分界面较大幅度波动,因此给出了水深限制原则,该方法使常规水槽进行内波研究成为可能。

水下滑坡运动诱导形成的内波特性及破坏分层特征

为改善湖库因季节性水温分层而导致的水质恶化现象,通过水下滑坡体扰动的方式人工诱导产生内波,探究了水下滑坡运动诱导形成的内波特性及其对水体温度分层结构的破坏特征,结果表明:水下滑坡破坏水体温度分层结构主要通过扰动引起上下层水体交换实现,在此过程中内波作用效果持久且较为平缓;滑坡倾角和滑坡体运动速度对分层水体破坏效果有重要影响;滑坡倾角为45°工况相较60°工况诱导的内波规模更大。

南亚热带特大型水库季节性分层特征研究

新丰江水库是典型的南亚热带深水贫营养水库。为了解其水库的季节性分层特征,于2020年3月—2021年2月,对水库的水温,溶解氧(DO),pH值,总磷(TP),总氮(TN),高锰酸盐指数(I_(Mn))和叶绿素a浓度(Chl.a)季节动态和垂直分层结构进行分析。结果表明,水库分层时间较短,混合期为1—4月和11—12月,热分层期为5—10月,夏季和秋季出现明显分层现象。水体分层结构对DO,pH值,TN,I_(Mn)和Chl.a的垂直分布有一定影响作用。水库未出现较明显的DO分层和季节性缺氧现象,水库表层水体DO值大于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中I类水质标准值(7.5 mg/L),但是水体温跃层内DO值从Ⅰ类下降为Ⅱ—Ⅲ类,说明其可能面临潜在的生态风险,不利于水生态环境系统的稳定。

一种分层收集自然水体释放气体装置的应用效果

介绍了一种分层收集自然水体释放气体的装置,该装置可以实现连续原位收集水柱剖面特定水层释放的气体,结果可靠,组装与拆卸方便快捷,应用性广,尤其适用于野外自然水体水柱分层释放气体的时空动态研究,特别是水体氮气和氧化亚氮气体释放的研究。

水下曝气对水体分层效果的研究

针对分层湖泊或水库底部因溶解氧不足而引起的水质恶化等问题,将水下曝气技术应用到水体分层破坏工程中。在实验水池中,展开了曝气流量、曝气孔径大小和曝气时长对水体分层破坏的实验研究,测量了曝气开始后不同时刻,水下1 m,2 m和2.3 m处水体中溶解氧含量,其中,曝气头垂直方向位于水下2 m处,水平方向上位于该矩形的中心位置。分析了曝气参数和曝气时长与水体分层破坏程度之间的关系。研究结果表明:曝气流量越大,水体分层破坏越快;曝气孔板直径越小,水体分层破坏越快。随着曝气流量的增加,水体中溶解氧的增量并不随之增加;随着曝气孔板孔径的减少,水体中溶解氧的增量逐步增加。同时,曝气头以下水体的溶解氧浓度与曝气无关。该研究结果为工程实际中的曝气法改善水体分层提供了依据。

深型水库溶解氧分层规律及其机制探究——以万安水库为例

溶解氧(DO)是衡量生态状况的重要指标,探讨深型水库DO分层规律与营养元素生物地球化学循环间的关系,可为维护库区水生态健康提供科学依据。2022年监测了九龙江万安水库的理化指标及营养元素的垂向分布,并分析了库区的DO分层规律及影响因素。结果表明:2月属万安水库混合期,呈贫营养状态,DO垂向平均浓度高达6.70 mg/L,DO变化受浮游植物分布及“翻库”影响;5月属热分层形成期,处中营养状态,水体在内源产氧减少和原位DO消耗驱动作用下出现温跃层溶解氧极小值,36 m以下水体处于缺氧状态;8月为热分层稳定期,处中度富营养化,表层DO最大浓度达12.00 mg/L以上,在35 m深度出现DO极大值,水体热分层阻碍DO补充、内源产氧减弱是造成热分层稳定期水体上层大范围缺氧的主要原因;10月为热分层消退期,呈中营养状态,DO垂向平均浓度仅为0.77 mg/L,水深2.79 m以下水层皆处于缺氧状态。热分层时期DO垂向变化受到水体热分层、营养水平、污染状态及浮游植物生长分布等因素的影响,热分层从物理角度影响DO分层,营养水平及污染状态可以影响DO的产耗机制,而库区水体浊度通过影响浮游植物的垂向分布进而对DO浓度产生影响。

伽马蜡烷——水体分层的地球化学标志

密执安盆地等海相蒸发环境伽马蜡烷的分布表明，伽马蜡烷作为咸水环境的生物标志化合物与高盐度环境并没有绝对的对应关系；松辽盆地淡水－微咸水环境较高含量的伽马蜡烷表明其形成与湖海沟通引起的水体分层事件有关。伽马蜡烷重碳同位素值及微生物学证据均表明了伽马蜡烷的形成与水体分层有关，由于高盐环境往往伴随着密度分层，从而解释了伽马蜡烷经常与高盐环境伴生，但并不仅仅局限于高盐环境的现象。

柘林水库污染物来源及水体分层对水质的影响

为探究水源水库污染物来源及水质变化规律,以九江市水源地柘林水库为研究对象,于2013年4月—2014年4月逐月对柘林水库进行水质监测.现场测定水温、溶解氧等指标,分层取样测定水体CODMn、TOC、TN、TP、Fe、Mn等水质指标.结果表明,柘林水库主要污染物来源为上游来水,其对CODMn、TN、TP贡献率分别达88.3%、76.2%和67.6%.在水体稳定分层期,底部水体CODMn、TOC、TN、TP、Fe、Mn质量浓度分别升高至3.8、2.4、1.12、0.14、0.42和0.34 mg/L;藻类计数及藻种鉴定结果表明,此时期主库区最大藻密度达2.25×106L-1,以绿藻为主.水体混合后出现Mn质量浓度超标问题,达0.16 mg/L.

天山天池水体季节性分层特征

于2014年6—10月，对高山深水湖泊天山天池水温、电导率、溶解氧、pH值、叶绿素a浓度和蓝绿藻细胞密度进行垂直剖面的连续监测，通过对其季节动态和垂直分层结构的分析，探讨天池水体季节性分层特征．天池出现明显水温分层的时间短（6—9月），夏季温跃层变化范围为2～18m，而秋季温跃层不断下移，10月在18m水深以下；受水温分层影响，天池水体溶解氧浓度、电导率、pH值、叶绿素a浓度和蓝绿藻细胞密度在垂直剖面表现出明显的季节性分层，尤其是夏季水温分层影响溶解氧浓度、叶绿素a浓度和蓝绿藻细胞密度在水体中的分布，对天池水质变化产生重要影响．天池浅水层（水深小于10m）溶解氧浓度较高（大于8mg／L），而深水层（水深超过18m）溶解氧浓度9月接近4mg／L，季节性缺氧导致底泥营养盐向上扩散，对水体水质产生不利影响．所以，应在夏、秋季节加强水质监测，以防止天池水华发生；天池叶绿素a浓度与蓝绿藻细胞密度的垂直剖面变化趋势相似，均随水深增加呈先增加后减小的趋势，但叶绿素a浓度在2～12m水深处较高，蓝绿藻细胞密度在5～15m水深处较高，表明5～15m深度适合藻类生长，同时，电导率、pH值的垂直变化也说明藻类的生长情况，这为监测天池水体富营养化取样和分析提供依据．

基于水质现场监测参数的于桥水库水体分层特征初步研究

于桥水库是跨流域供水的水库，研究各项水体现场监测参数随水深变化规律，结果表明：于桥水库表层（0～4m）是水体交换活动频繁的区域，水下（4～10m）为于桥水库的温跃层，水下（〉10m）为下层水体。在温跃层，水温、pH值、电导率、溶解氧等指标发生了剧烈的变化，氧化还原电位受水体深度影响较明显，叶绿素a受水体深度影响也较明显。

松辽盆地嫩江组下部水体分层的有机地球化学证据

通过对松科1井样品的测试分析,在松辽盆地姚家组二、三段顶部至嫩江组二段底部地层中检测到了较高含量的伽马蜡烷,并据此确认了对应时期水体分层事件的存在.通过其与总有机碳(TOC)值和δ13Corg值剖面变化趋势比对发现,伽马蜡烷含量的高值与TOC高值和δ13Corg负值对应良好,表明水体分层在一定程度上促进了嫩江组沉积时期缺氧事件的发生,进而对有机质的保存起到了积极的作用.这种水体分层与当时的海侵事件密切相关.

亚深型水库水体季节性分层特征研究

【目的】探究亚热带亚深型水库的热分层结构、水质响应特征以及形成机制。【方法】对2018年的长潭水库(位于台州市境内)的水温、溶解氧(DO)、pH和叶绿素a的垂直方向变化进行现场测定和实验室测试。然后分析热分层的季节性物理结构特征,探讨其对于水质的影响。【结果】长潭水库在5—6月为3层结构分层期,7—11月为2层结构分层期。相对水体稳定性(RWCS) 8月最高,为521;温跃层厚度8月最大,占水深的85.19%,强度6月最大,为0.70℃/m。DO的垂直方向分布在7—9月呈现3峰特征,10—11月呈现2峰特征。表层水体在5—9月呈弱碱性,其他月份呈中性,底层水体在7—11月呈弱酸性,其他月份呈中性。叶绿素a垂直方向分布在12月、1月和2月以及6月离散性较大,其他月份呈现单峰特征。【结论】长潭水库全年呈现单循环的混合模式,在分层稳定期内呈现了不同于深水型水库的结构特征。亚深型水库特殊的分层结构对于水体中DO、pH和叶绿素a的垂直方向变化产生了一定的影响。

三峡水库香溪河库湾水-气界面热交换过程及水体稳定性

水库或湖泊的热分层结构是其动力与环境过程的重要研究方面,虽然很多学者针对水体分层结构和演变机理开展了大量研究,但水体通过水-气界面与大气进行热交换的过程,各气象因子的贡献机理等研究成果还很缺乏。本文基于三峡水库香溪河库湾2019年3月-2020年2月期间的水温、水位及气象等监测数据,针对水-气界面热交换过程如何影响水温垂向结构及表层水体湍流混合作用开展研究。结果表明,(1)香溪河水体年内呈高温期分层、低温期混合的基本特征,高温期混合层深度小于8 m,低温期混合层深度超过30 m。(2)太阳短波辐射是香溪河水体的主要热源,潜热通量和长波辐射是香溪河水体的主要冷源,感热通量贡献极小。(3)香溪河平均风速较弱,约为1.6 m/s,主要通过增强潜热和感热通量的方式影响水体垂向稳定性结构特征,其机械扰动作用较弱。(4)表层水体湍能通量在高温期较低(10^(-7)m^(3)/s3量级),此时水体处于分层状态,风应力大概率主导表层水体湍流发育;低温期表层水体湍能通量较高(10^(-6)m^(3)/s3量级),此时潜热通量和长波辐射主导表层水体湍流发育。

大口黑鲈慢性气泡病的组织病理观察以及水体分层对发病的影响

在池塘环境下,对自然发生鱼气泡病时水体的溶氧过饱和度进行了调查,结果发现,在池塘水平均溶氧值相差不大的条件下,水体分层不明显的池塘比水体分层严重的池塘更易发生慢性气泡病。在实验室中模拟出各种与调查池塘溶氧过饱和度相似的环境,将鱼体质量均为50 g的100尾大口黑鲈Micropterus salmoides随机分为4组,在不同溶氧饱和度条件下(50%~100%、100%~150%、150%~200%、200%~250%)饲养20 d,对自然发病和人工条件下发病的大口黑鲈进行临床检查和组织病理观察。结果表明:自然发病鱼和人工条件下发病鱼的临床症状一致,均表现为眼球角膜突出、不透明,鳃丝、眼球后极和鳍条基部等处出现气泡;两者的组织病理变化一致,均表现为眼球视网膜与脉络膜脱离,视网膜色素上皮细胞肥大、增生,随后坏死消失,脉络膜丛出现大量气泡,角膜血管化;肝脏、肾小管、肠道微绒毛和鳃丝复层上皮等处细胞空泡化,未成熟血细胞增多,血细胞破裂后含铁血黄素沉着,导致炎性细胞浸润。

不同气体流量下曝气去水体分层的研究

本文通过实验和数值仿真,研究了气体流量对水下曝气去水体分层效果的影响。首先在实验室通过实验发现,气体流量越大,曝气去水体溶解氧分层的效果就越好,水体越快达到平衡状态。随后,使用Fluent软件,对不同气体流量下,去水体温度分层的效果进行了模拟,验证之前实验的结论。

汾河水库水体分层及对策

介绍了汾河水库概况和水体分层,分析了水体分层的危害,提出了解决汾河水库水体分层的对策。

实验室条件下不同盐度水体去分层试验

水产养殖中水体分层在水中形成屏障,阻碍质量和能量交换,进而导致水质恶化,影响水体中生物的生长。针对此问题,该研究在实验室条件下对玻璃水槽中2种不同盐度水体(淡水和4%NaCl溶液)染色,仅依靠浮力作用,观测水体去分层过程的准备、起动、混合和均匀4个阶段;在压力差的驱动下,形成“上升流”式的上涌对流,发现流体上浮至分层界面发生混合并使跃层增厚,最终引起分层水体失稳破坏。依据试验结果总结出水体分层破坏过程分为准备、起动、混合和均匀4个阶段,在给定工况下,100L/h输水流量混合作用最强且完全混合的时间最短,25L/h输水流量混合作用最弱且完全混合的时间最长。该文发现在一定盐度差异下,水体去分层起动时间和完全混合时间的变化规律对水产养殖产业有促进作用。

水体密度分层对沉管沉放对接施工的影响分析

管段沉放对接是沉管隧道施工过程的关键节点,为了保障工程的质量和进度,沉管隧道施工过通常对管段沉放对接有着很高的精度要求。由于受到温度、盐度以及泥沙含量不同等因素的影响,自然界中水体往往在空间分布上存在密度梯度。为了保障管段沉放对接的精度,控制水体密度变化对管段所受浮力的影响,指导管段内压载水的实时调整,必须精确测量沉管周围水体的密度分布,准确分析水体密度梯度对管段浮力的影响。本文以南昌红谷隧道E2管段沉放前水体密度检测为例,首先对水体密度检测的方法进行了论述,然后结合测量结果对E2管段沉放过程中的浮力变化进行了分析。通过实例分析了水体密度梯度对沉管浮力的影响,为沉管沉放对接施工过程中压载水的调节提供了依据。

水体分层监管无人船的关键技术研究

本文为了解决复杂水域环境的水质监管问题,设计了一款水体分层监管无人船。水体分层监管无人船采用小水线面双体船的船身设计,融合了自主航行功能、水体的采样与检测功能、无人机的协同作业功能。该水体分层监管无人船的水体采样模块可以实现水体的分层采集,相比现有水体采集器具有显著的创新点和优势,真正实现水域范围内的水面、水下、空中的立体化监测,彻底解放人力的同时提高水质监管的科学性,促进水环境的可持续发展。