长江口悬沙锋及其对物质输移的影响

本文通过长江口水域多次水文测验，取得了大量的水流和悬浮体等资料，又进行了锋面现象跟踪观测。从而表明长江口分布了范围宽广的悬沙场，并形成了含沙量梯度较大的悬沙锋。悬沙锋受自然条件的影响，时空变化较为复杂，可出现内、外两个锋面。锋面是清、浑水接触带，促使悬浮体絮凝和沉积，因此悬沙锋的消长和进退对悬浮体起着过滤效应。长江口外北冲南淤的格局和水下三角洲的廓形与悬沙锋平面形态基本上相吻合，反映悬沙锋对物质输移和冲淤变化起着积极的作用。

海洋动力要素耦合作用对悬浮物质输移的影响

利用近岸海洋动力要素耦合作用的数学模型提供的水动力条件,对悬浮物质输移扩散规律进行了数值模拟,并与在单纯潮汐风暴潮条件下的悬浮物质输移扩散规律进行了比较.数值模拟结果表明,考虑波浪和潮汐耦合作用的海洋动力参数与实测资料更加吻合,从物理机制上看也更加合理;考虑近岸海洋动力要素耦合作用的悬浮物质输移扩散规律明显不同于单纯潮汐风暴潮情况下的悬浮物质输移扩散规律.因此,在考虑悬浮物质输移扩散时,不应只考虑潮流,必须考虑近岸海洋动力要素的耦合作用.

太湖流域1960年代营养物质输移的模拟评估研究

通过数理统计、动力模拟等方法,结合社会经济的统计资料,确定了1960年代的工业点源排放、土地利用/覆盖等模拟数据输入,利用分布式机理性的流域模型SWAT,模拟了太湖流域1960年代营养物质输移的时空分布,并在敏感性试验的基础上,对营养物质输移的影响因子进行了分析,从而得出了1960年代营养物质输移的时空分布基本态势.研究结果表明,在工业点源、生活污水、牲畜养殖、农业化肥和土壤营养本底等5个敏感性因子中,生活污水对入湖营养物质的贡献最大;非点源形式排放的营养物质(总氮和总磷)约占入湖总量的3/4,是流域营养物质排放的主要形式;同时,结果还表明,人类活动造成的营养物质排放是太湖流域营养盐入湖总量的主要来源.

物质输移方程解的数值方法

本文探讨了经典的物质对流反应汇方程的整体数值解,文内给出的数值格式能适应于求解对流和反应汇较强的物质输移问题,且有计算步长大的特点.

一维河网物质输移模型质量不守恒问题及其修正

质量守恒是数学模型的基本要求。然而,国内一些较为广泛应用的一维河网物质输移模型却存在明显的质量不守恒问题。本文在分析该问题产生原因的基础上,对原模型提出了修正,进而建立满足质量守恒的一维河网物质输移模型,并对修正后的模型进行质量守恒检验。研究结果表明,原模型产生质量不守恒问题的根本原因在于模型的求解变量(物质浓度)定义于河段断面上,而非河段控制体中心,这一不当的设置导致模型在水流转向或者顺逆流的情况下出现质量不守恒的现象;质量等恒测试结果显示,修正后的模型成功解决了原模型质量不守恒的问题,其在计算过程中能够保证质量守恒。

环境泥沙对于生态防治的意义探析——评《基于环境泥沙的营养物质输移机理与生态防治》

随着国家发展进入新时代以来,生态保护、可持续发展成为当前发展的时代主题。作为人类发展的根基,水土、泥沙资源保护要求紧迫。由杨文俊等编著、科学出版社出版的《基于环境泥沙的营养物质输移机理与生态防治》一书,以基于环境泥沙的营养物质输移为主线,辅以科学有效的研究技术和严谨数据分析编著而成,该书的出版对当前环境治理取得实质性进展具有较大的社会经济效益。

流域侵蚀产沙和物质转移

联系当前全球土壤流失的现状,本文阐明研究侵蚀产沙和物质输移规律的重要性,从侵蚀产沙和物质输移的流域系统概念出发,并结合我国黄土高原的治理,扼要介绍国内外这一领域的研究概况。

感潮河网二维水流-输运耦合数学模型

感潮河网水流不仅受径流、潮汐动力的双重影响,还常受水闸调度等人类活动的影响,水动力条件极为复杂。针对水闸调度影响下感潮河网复杂水动力及其伴随物质输移扩散模拟,提出了考虑水闸调度并集成输运对流项的水流-输运通量耦合求解器,建立了基于非结构网格Godunov格式的二维水流-输运耦合数学模型。采用具有时空二阶精度的MUSCL-Hancock预测-校正格式,结合变量重构限制器技术,在保证计算精度的同时避免了数值振荡。运用斜底三角单元网格表达水闸线状地形,并通过地形调整模拟了水闸启闭过程。算例研究表明,该模型计算精度高,可有效模拟水闸调度影响下感潮河网水流运动及污染物输运过程,具有较好的推广应用价值。

泥石流颗粒组成的分形特征

泥石流是主动的流域物质输移形式,土体的颗粒组成决定了泥石流的活动。不同地区、不同流域、不同密度的泥石流样本分析表明,高密度(如籽s>2g/cm3)泥石流的颗粒分布曲线总体上具有指数形式,指数呈现出显著的区域性差异。泥石流多发生在一定的指数区间;颗粒组成具有良好的分形特征,不同密度泥石流颗粒的分形区间不同,这个区间可以认为是形成泥石流结构的颗粒区间,从而也确定了泥石流基质的颗粒界限;颗粒的分维随密度变化,密度越大(大颗粒含量越多),分维越大。颗粒的分形结构也是颗粒孔隙的分形结构,它决定了土体的液化,因而也决定了泥石流所表现的特征。

三维水动力学方程模拟太湖风生流

运用垂直方向分 3层、时步为 1 2 0s、水平网格距离为 1km的三维水动力模型 ,计算了 8种风向下的风生流。选取典型风向比较分析不同风向下的太湖风生流的结构特征 ,得出结论 :湖区风场决定太湖风生流流型及方向 ,且对峙方位风场形成的风生流流向几乎相反 。

辽东湾沿岸土壤中^137Cs背景值及分布特征研究

在辽东湾沿岸区域采集了20个土壤表层样和7个非耕作土壤剖面样(其中一个为标准剖面),通过对采集的土壤样品中的137 Cs进行测量与分析,确定该区域土壤中137 Cs的背景值,并探讨了土壤中137 Cs的分布特征。结果表明,研究区137 Cs的背景值为(1 704±40)Bq/m2;表层土壤中137 Cs的比活度范围为0.84～19.90Bq/kg,不同土地利用类型表层土壤中的137 Cs比活度有明显差异,比活度高低依次为:草地>盐碱地>耕地;非耕作土壤剖面中137 Cs的总量范围为65～1 535Bq/m2,大部分土壤剖面中137 Cs呈指数递减分布,且剖面中的137 Cs发生不同程度的流失,而受到沉积扰动作用的剖面中137 Cs分布无规律。通过探讨辽东湾沿岸区域土壤中137 Cs的背景值及137 Cs的分布特征,为利用137 Cs示踪技术定量研究该区域物质输移和辽东湾沉积物来源提供依据。

我国不同自然带的化学剥蚀过程

化学剥蚀过程具有明显的地带性.化学剥蚀模数在华南、华中热带、亚热带湿润地区最高,暖温带半湿润区次之,华北暖温带半干旱区最小,东北寒温带半湿润区又有所回升.气温、降水、流域干湿程度、植被状况是决定化学剥蚀强度的主要因子.

生态清淤对于桥水库水质影响的数值模拟

以天津于桥水库为例,建立了考虑沉积物-水界面物质交换的二维水动力和营养物质输移模型,基于率定的参数模拟了不同水质背景条件下,水库库周清淤和全库清淤两种方案对水库中的氮、磷营养盐时空分布的影响。结果表明:模型能够可靠地模拟水库底泥氮、磷营养盐的动态释放及其与外界污染输入共同作用下水库的氮、磷营养盐的含量;底泥是于桥水库水体营养盐的重要来源,底泥清除后水库氮、磷营养盐含量均有所下降,但是不同方案的清淤效果存在差异。库周清淤对沿岸带的浅水区水体氮、磷有很好的改善作用,但对库区的整体改善效果不佳(<2%);而全库清淤后,整个库区水体的氮、磷含量均大幅下降(26%~48%),治理效果相对明显。

水情变化对平原河网水质输移影响模拟研究:以苏州吴中河网为例

平原地区地势平坦,河网复杂,水情变化对水质输移有重要影响。降雨可以增加河网稀释容量,提高水体复氧能力,加速对污染物的输移降解过程;同时在平原区闸站的联合调度下,降雨也改变了区域水动力特征,使得水流和污染物的流通变得复杂。基于太湖水量水质模型,采用丰、平、枯3个典型年的雨情资料,模拟计算了苏州吴中区水质过程,对比分析不同雨型下河网水质的动态变化过程及空间分布特征。结果表明:1)降雨越多,水环境质量越好,在干旱年份河网水量也能够维持稳定,污染物浓度水平与平水年大致相当;2)不同营养盐对雨情变化的敏感性各有不同,敏感性从高到低依次为总磷(TP)、氨氮(NH_4^+-N)、总氮(TN)和高锰酸盐指数(COD);3)与枯水年相比,丰水年水质改善较为显著的河道主要分布在临湖地区,与太湖无水量交汇的河道水质改善的程度稍弱。闸门的调度对水量和水质的变化也有重要影响,闸门关闭会在一定程度上减弱局部河网流通性,形成污染物聚集,恶化局部水质。

于桥水库生态清淤过程中降雨侵蚀出露滩地底泥对水库水质的影响

于桥水库生态清淤施工期间干场作业,水库处于低水位运行状态,多数滩地出露,若遇强降雨,底泥中氮、磷营养物质会进入库区水体,影响水库氮、磷营养物质的含量。利用土壤侵蚀及氮、磷营养物质流失计算公式,求解土壤侵蚀和氮磷负荷源项,采用于桥水库平面二维水动力-水质模型,预测其在不同雨强下对水库水质的影响。结果表明,高强度降雨对于桥水库总氮的影响较小,对总磷影响较大,但总体影响范围仍主要位于库周沿岸浅水域和东部滩地较多的库区。

基于波浪动力效应的泥质河床作用特性研究

针对河床泥质属于非牛顿流体,其受波浪效应影响较为复杂的问题,通过分析波浪的作用过程和机理,从泥质粘性、弹性以及塑性角度分析泥质受波浪动力效应影响的运动特征和迁移规律。结果表明:波浪动力效应使泥质悬浮、运输、沉积;在粘性、弹性和塑性因素下,底泥迁移规律复杂,泥层较薄时的受迫振动是主要影响因素,波压驱动则是影响深层泥质的重要因素;波高越大,物质输移速度越快,波高衰减率基本稳定,河床底泥受到临界波高的影响突出。