垂向环流作用下湖泊沉积物磷迁移行为

以巢湖十五里河入湖河口原位底泥为研究对象,通过室内模型实验,模拟了垂向环流的动水条件下,溶解态无机磷(DIP)在泥水界面的释放-吸附过程,探讨了不同强度环流对河口底泥DIP迁移的影响行为.结果表明:垂向环流扰动会引起上覆水中溶解氧(DO)和悬浮颗粒物(SPM)含量明显上升,且其平衡浓度与扰动强度均呈正相关,但悬浮物中值粒径(D_(50))则随扰动强度的增大而降低;垂向环流作用下沉积物DIP的释放量随时间呈“Λ”型分布,显著区别于其他动水扰动情形,释放峰值与环流强度成显著正相关(P=0.047<0.05),但平衡值则与之呈显著负相关(P=0.034<0.05);环流扰动的增强促进了DIP在沉积物上的吸附,并构建了耦合天然水动力效应的沉积物DIP Freundlich等温吸附经验公式:lgQe=2.7074e^(1.3487τ)+0.9463e^(-1.4830τ)lgCe.

侧向有界条件下垂向环流井水动力场模拟

分析现有的侧向无界条件下垂向环流井水动力场数学模型与解析解,基于MODFLOW建立侧向有界条件下的数值模型,模拟多组不同抽注流量和抽注段间距的情景,绘制水头误差分布图、前向追踪流线图和地下水流量占比图,通过对比分析论证了侧向边界对水头、流线形态和流量占比的影响。结果表明:随着流量增大以及抽注段间距增大,垂向环流井水动力场循环范围增大,边界对垂向环流井水动力场影响逐渐明显,流线越接近侧向边界,其形态由椭圆形趋近于矩形,且最外围均衡区内地下水交换量占比降低趋势明显;提出无量纲参数,进一步定量地分析侧向边界对流场的影响。

垂向环流井溶质运移试验及参数灵敏度分析

为表征垂向环流井运行过程中弥散度对溶质运移情况的影响。开展室内垂向环流井水动力场试验和溶质运移试验,研究了垂向环流井地下水循环流场的形式,绘制水头高度变化曲线分析出水动力场变化规律;通过污染羽扩散形态绘制不同时刻溶质迁移距离,得出溶质迁移规律。基于MODFLOW建立试验数值模型,利用弥散度参数反演,得出试验过程中的弥散度参数,根据弥散带内溶质浓度变化绘制浓度穿透曲线,选取不同弥散度做参数灵敏度分析,对比弥散度对浓度穿透曲线的影响。结果表明:纵向弥散度数值约是垂直横向弥散度的十倍;随着纵向弥散度αL和垂直横向弥散度αV增大,溶质运移形成的弥散带变宽、弥散性增强,弥散带内溶质浓度减小,穿透曲线上升段斜率减小,波峰降低,曲线形态提前发生变化,拖尾程度更明显;两者对比,纵向弥散度对水动力场内溶质运移影响效果较大。

咸潮上溯期磨刀门河口垂向环流动力机制

为研究垂向环流在磨刀门咸潮上溯过程中的作用,该文引入淡水输运速度分析潮周期平均水流特征,获得了河口垂向环流结构在咸潮半月周期波动过程中的时空变化。通过改进环流强度与密度弗劳德数的计算,分析了两者的内在关联,且探讨了径流量、垂向盐度分层和地形等动力因素影响垂向环流的机理。结果表明,小潮期间垂向环流强于大潮期间,环流强度的增减与盐水头部(2‰等盐度线)的上移和回落同步;垂向环流形成的动力学条件为密度弗劳德数大于等于1;垂线平均淡水输运速度代表的惯性力及表底层盐度差和水深代表的密度梯度力,对磨刀门水道垂向环流结构起决定性作用;这两种作用力的相对优势转换,是引起咸潮上溯周期变化的主要原因。

乐清湾悬沙输移机制分析

以乐清湾海区特征测站实测资料为据,运用机制分解法将悬沙净输移通量分解成多个动力项并讨论不同区域悬沙输移的时空分布特征,认为潮泵输沙在湾内贡献均较大,在浅滩附近占明显优势,垂向净环流输沙在小潮期中、内湾作用显著,平流输沙在开阔水域及中湾深槽起主要作用。从余流分布、流速与含沙量的相位关系、垂向余流结构与悬沙浓度垂向梯度变化等方面探讨了主要输沙项的动力机制,结果表明:(1)欧拉余流输沙与潮动力强弱呈正相关;(2)潮汐捕集输沙与悬沙再悬浮、潮流不对称性及涨、落潮背景含沙量密切相关;(3)垂向净环流输沙与垂向拉格朗日余环流发育及悬沙浓度垂向梯度相关。

珠江口伶仃洋水沙纵向输移特征分析

根据实测资料，运用物质纵向输移模式探讨了丰水期伶仃洋河口湾余流的垂向结构。结果表明，东、西两槽均存在由湾口表、中层冲淡水和底层上溯流构成的垂向环流，平均流、斯托克斯漂移效应以及垂向净环流是净输沙的主要贡献项。

兴化湾悬沙输移机理分析

运用通量机制分解法处理兴化湾各测站的水沙实测资料,通过探讨平流输沙、潮泵效应输沙、垂向净环流输沙机理,分析研究了兴化湾海域悬沙输移特征,进而讨论了净输沙对研究区域地形变化的影响。结果表明:在潮汐作用下,外海泥沙沿兴化水道与南日水道向湾内输移,但对湾内淤积产生的影响较小;平流输沙和垂向净环流输沙对悬沙的净输移起主要作用,水深相对较大的区域主要受平流输沙的控制,而浅水区垂向净环流输沙影响更强;潮泵输沙以悬沙与潮流变化相关项为主,输沙量小于平流输沙和垂向净环流输沙的输沙量;浅水区垂向各层余流方向不一致,悬沙各层混合均匀,深水区表底层的余流方向基本一致,含沙量垂向变化明显;输沙造成湾顶淤积,造成海湾地形变化的主要原因是陆源泥沙。

伶仃洋低频水流与水沙纵向输运

在分析实测资料（１９７８～１９７９）的基础上，运用物质纵向输移模式讨论了伶仃洋河口湾余流的垂向结构，同时，对同步资料进行低通滤波处理，得到垂向低频水流分布．结果表明，两种分析方法对伶仃洋河口环流与水沙输移的解释基本一致，东、西两槽均存在明显的垂向环流，平均流、斯托克斯漂移效应、以及垂向净环流是净输沙的主要贡献项。

珠江口磨刀门水道枯季咸潮上溯与盐度输运机理分析

以珠江河口磨刀门盐度和流速观测资料为基础,采用盐度输运分解的计算方法对磨刀门盐度输运特征进行分析,对比各分解项动力成因和对盐度输运贡献的大小,分析磨刀门水道盐度分布特征和输运特征,结果表明:(1)磨刀门水道盐度输运主要由径流为主要作用的欧拉输运、潮流剪切输运和由河口密度梯度产生的垂向环流输运为主,其中欧拉输运方向向海,潮流剪切和重力环流输运向陆,两种不同方向的盐度输运在大、小潮期相对强弱的变化,导致了咸潮上溯的增强或者减弱。小潮期间,垂向环流和潮流剪切输运大于欧拉输运,净输运方向向陆导致咸潮上溯;大潮期间,垂向环流输运显著减小,净输运方向向海导致咸潮后退。(2)洪湾水道盐度输运主要以欧拉输运为主,垂向环流输运很小,与磨刀门水道盐度输运具有显著的不同。

伶仃洋西槽洪季水沙纵向输移机制研究

根据2003年实测数据,运用物质纵向输移模式计算了丰水大潮期伶仃洋西槽的水量和泥沙纵向输移量,研究了伶仃洋西槽洪季水沙纵向输移机制及水量输移特征,并针对泥沙输移特征,用底层流速和含沙量的相位变化以及表底层盐度的变化对悬沙输移机制进行了分析.结果表明:伶仃洋西槽垂向环流发育,泥沙输移特征明显;径流、潮流变形以及盐淡水异重流是形成西槽水量输移的主要原因;潮流不对称性和底层泥沙再悬浮对潮汐捕集输沙的贡献明显,盐淡水混合和纵向水体梯度对垂向净环流输沙的贡献明显.

不同风向对珠江东四口门盐水入侵的影响

采用MIKE3构建珠江东四口门三维水动力数值模型,对枯水期各风向下珠江口的水动力进行模拟,分析北风、东北风和东风对河口涨落潮流速、盐度分布、潮通量的影响。结果表明:表层和底层水体的涨落潮流速变化在风的作用下是相反的。北风促进虎门垂向环流的发展,使小潮期垂向净环流出现频次增加且环流强度增大,导致口门内盐水入侵距离增大,垂向平均盐度增大,东北风的影响与北风相似但幅度较小,东风则相反。北风、东北风使东四口门涨潮量减少,东风使涨潮量增加,落潮量的变化则不仅与风向相关,还与河道走向、垂向环流有关,因此4个口门的落潮量对风的响应有所不同。风的持续作用对虎门盐水入侵影响较大,对其他三口门影响相对较小。

福建围头湾悬沙输移机制分析

根据福建围头湾大潮期间潮汐、潮流、悬沙实测资料,分析水流输运,同时利用机制分解法,将悬沙净输移通量分解为平流项、潮泵效应项和垂向净环流输移项,对悬沙输移的动力机制进行分析讨论。结果表明:金门岛东侧余流,部分流向湾口,部分流向安海湾。金门岛与大嶝岛之间的余流,沿涨潮流向湾内,悬沙净输移方向和余流方向保持一致;平流输沙对悬沙净输移起主导作用;水域潮泵输沙贡献较大;垂向净环流输沙影响较小。