Characterisation of pore fluid salinity dependent evaporative dewatering of kaolin using dielectric spectroscopy

Realising the importance of pore fluid salinity on the dewatering behaviour of fine-grained porous systems,the present study systematically investigated such impacts on temporal moisture dynamics of kaolin subjected to evaporative dewatering.A detailed discussion is provided pertaining to the background processes dictating evaporative dewatering response and corresponding alterations in the dielectric behaviour of kaolin.Frequency dependent dielectric spectra of soil,which can be considered as the fingerprint of the transient changes in the condition of water phase within the pore system of the soil and associated densification,are monitored in real time during dewatering using an open-ended coaxial probe with a vector network analyser.The spatial sensitivity of the coaxial probe has been quantified through layered media approach.Combining the results of volume change behaviour of the material along with its moisture loss response,the study characterised the hydro-mechanical response of the material from the windows of frequency dependent dielectric spectroscopy.

基于三种水质指数方法的万泉河口健康评价

为了解海南万泉河口的水质变化特征现状,以2021年5月至2022年5月的溶氧量、氨氮、总氮、总磷以及五日生化需氧量为水质指标,分别采用单因子评价法、综合污染指数法和改进的灰色关联分析法对水质状况进行了分析与评价,并对三种评价方法的结果进行比较.结果表明:万泉河口各个位点都受到了不同程度的污染,多数位点的溶氧量和总氮含量超过中国Ⅲ类水环境质量标准,其中以位于沙美内海最南端的位点和位于河口北侧狭窄河道的位点污染最为严重,总氮和生化需氧量含量超过中国Ⅲ类水环境质量标准,并且污染程度呈现明显的季节性变化,旱季的污染程度较雨季更高.同单因子评价法与综合污染指数法相比,改进的灰色关联分析法能够较为全面且客观地评价污染物的影响,并能判断主要的污染物类别,可有效地进行水质评价.

钱塘江河口细颗粒泥沙絮凝沉降特性研究

钱塘江口河口上游河流和海域来沙多为细颗粒泥沙,粘性细颗粒泥沙由于其特殊的表面电化学性质遇到强电解质海水而产生絮凝沉降,是形成河口淤积的原因之一。影响絮凝的因素很多,除了电解质,还有泥沙粒径的大小、盐度、含沙量、PH值、温度、有机质含量、矿物成分、水流速度及紊动情况等。本文通过粒度分析、静水沉降、动水沉降等各种实验手段分析钱塘江口泥沙的基本特性,找出最佳絮凝盐度以及泥沙不淤流速等值,初步探讨了细颗粒泥沙的絮凝机理,为治理钱塘江口提供科学依据。

基于典范对应分析的滨海湿地土壤季节性盐渍化特征

为了更好地开发利用黄河三角洲湿地土壤资源和生态环境建设,运用单因素方差分析(One-way ANOVA)和典范对应分析方法(CCA),对黄河口湿地0—10 cm土壤全盐量(TS)、盐分离子组成、pH、钠吸附比(SAR)、电导率(EC)的季节性变化特征及数量关系进行了分析。结果表明:该区土壤属于盐土类型,春季(5月)、夏季(8月)、秋季(10月)全盐含量均高于17.9 g/kg,且春季、秋季的含盐量高于夏季,造成春、秋季积盐,夏季脱盐。盐分阳离子以Na+为主,阴离子以Cl-为主,除Mg2+在夏季、秋季和Cl-在秋季表现出强烈的变异性外,其余离子在不同季节均表现出中等强度的变异性。春季,Cl-与Na+、Mg2+,SO■与K+;夏季,Cl-与HCO-3,SO■与Mg2+、Ca2+,Ca2+与Mg2+;秋季,Cl-与SO■,SO■与Mg2+,Ca2+与Mg2+,均有很好的关联性。pH值均介于7.7—8.1之间,各个季节受盐分离子的影响较小,分布较为均匀。SAR介于3.08—5.29之间,春季受控于HCO-3;夏季受控于K+;秋季受各离子的影响均较小,分布较为均匀。EC介于7.16—13.04 mS/cm,春季受各离子的影响均较小,其空间分布较为均匀;夏季受控于SO■、Ca2+、Mg2+;秋季受控于Na+。TS与Cl-、Na+、Mg2+在季节变化上的差异性一致,且各个季节均受控于Cl-。故通过合理的措施控制或减少Cl-来源是一条减轻黄河口湿地土壤盐渍化的合适途径。

珠江河口区盐度变化周期特征分析——以磨刀门水道为例

珠江河口区具有三江汇流、八门入海的复杂河网,水动力条件存在多种不确定性,加之河口区水资源系统受快速城市化、河口挖沙与河道整治、上游水利工程调度、海平面上升等多重因素影响,盐水入侵现象异常复杂。选取磨刀门水道广昌站近10年来(2001―2011年)枯水期逐日及逐时盐度序列,应用小波分析方法,研究了珠江河口区―磨刀门水道盐度序列多时间尺度周期特征。研究结果表明:磨刀门水道盐度变化周期特征与潮汐周期特征一致,存在明显的日周期(24.6h)、半月周期(14.8d)及不明显的半日周期(12.3h)、月周期(30d)。

长江河口北支倒灌盐水输送机制分析

基于三维数值模式ECOM-si,采用通量机制分析的方法,对长江河口北支倒灌盐水的输送机制进行了定量研究.模式计算了南北支分叉口和南支河段的潮平均单宽盐通量、各叉道上10个断面的潮平均盐通量和上述两者的机制分解项.基于计算结果讨论了北支倒灌盐水输送的动力机制,发现Lagrange余流输送和潮泵输送在倒灌盐水的输送中起主导作用.讨论了南支各叉道输送倒灌盐水的数量关系,给出了北支盐水倒灌输送的主要路径.

海洋盐度分布的插值方法应用与对比研究

空间插值在海洋环境评价中有着广泛的应用,常用的插值方法有:线性插值、最近邻点插值、自然邻点插值、三次多项式插值、反距离权重插值、克里金插值等。盐度是海水重要的环境因子,基于2012年8月份的北海区盐度监测数据,采用空间插值分析表层盐度分布,并通过开展不同插值方法的插值实验,对插值结果进行曲面分析和误差分析,对比各插值方法的特点与适用性。结果显示:基于本次海洋环境监测的站位与盐度数据,克里金插值、自然邻点插值曲面趋势符合较好,而且相对其他插值方法误差也较小,是相对适用于海水盐度的空间插值方法。

长江河口径流与盐度的谱分析

根据大通水文站的流量和引水船站的盐度系列资料，应用谱分析方法研究长江口径流、盐度的变化规律及两者的相互关系．分析表明，长江口径流存在4～8a，2～3a，1．5a，1a，30～60d及20d的及化周期；盐度存在5～10a，2～3a，1．5a，1a，0.5a，40～50d，26～30d,14～15d7～8d及3．5d的变化周期．径流和盐度的谱结构在各水文年基本一致，均以1a周期变化占优势，但盐度谱结构在高频部分较径流的谱结构具有更大的振荡．盐度与流量的5～10a，2～3a，1．5a，1a的周期振动上存在高相关．径流对盐度变化的影响主要体现在低频部分．在低频变化中表现为盐度变化滞后于径流变化，在高频带呈同步变化．

强潮河口环境和生态需水及其计算方法

针对钱塘江河口以海域来沙为主的强潮河口特点,提出其环境和生态需水,包括维持河口冲淤平衡需水、防止河口咸水入侵需水、维持河口水功能区水质达标需水及最小生态需水。研究了各部分需水的计算方法,在一定计算条件下给出了定量的计算结果。根据分时段考虑原则、兼容性原则和区域性原则,对环境和生态需水的综合计算方法进行了探讨。研究表明,钱塘江河口环境和生态需水年总量主要由维持河口冲淤平衡需水决定,占多年平均来水量的80%,而年内不同时期需水的主要控制因素不同,并随计算条件发生转化。

长江口南支沉积物元素地球化学分区与环境指示意义

对采自长江口南支的130个表层底质沉积物样品采用X射线荧光光谱法进行了20种常、微量元素的地球化学分析。在此基础上,应用系统聚类法对该区域进行了元素地球化学分区。研究结果表明,研究区主要可以分为两大地球化学分区:Ⅰ区以相对富集SiO2,Sr,Zr元素为典型特征,主要涵盖5 m等深线以浅的长江三角洲前缘区;Ⅱ区以相对富集Al2O3,TFe2O3(全铁),MgO,Pb元素为典型特征,涵盖了前三角洲的广大区域。从地球化学分区的空间分布来分析,这两个分区元素之间的差异反映的是沉积水动力条件与沉积介质物化性质这两个环境要素空间分布的差异性,即在研究区内,表层沉积物元素地球化学空间分布的差异性实质上反映了沉积环境空间分布的差异性。

高温高压下NaCl-H_2O体系的Raman光谱分析:一种新的流体包裹体盐度测定方法

利用水热金刚石压腔研究了高温高压下0.0%、5.0%、10.0%和20.0%的NaCl-H_2O体系的Raman光谱,研究结果发现:对于盐度一定的NaCl-H_2O体系,当压力不变时,水的Raman伸缩谱峰的波数变化量△v_((O-H))随温度的升高而不断增加;当压力不同时,△v_((O-H))随温度的变化关系(偏移斜率S)不受压力的影响,而只与盐度相关。利用该性质可以用来确定流体包襄体的盐度(W),其计算公式如下:W=123.25S^2-128.11S+32.40,误差为0.46%。

不同培肥措施下盐碱旱地土壤肥力特征综合评价

以黑龙江省肇州县苏打草甸碱土为研究对象,采用随机区组设计,通过不同培肥措施评价不同培肥措施下盐碱旱地土壤肥力特征。分别对2012和2013年各处理的土壤理化性质与玉米产量进行主成分分析,分别提取的2个因子可解释各自总方差的83.53%和88.16%,玉米产量和速效钾在因子1上有较高载荷,代表盐渍化土壤的生产性能与速效养分特征;土壤容重在因子2上具有较高载荷,代表土壤物理性状。比较盐渍化土壤肥力水平综合评价得分可知:2012与2013年各处理盐渍化土壤肥力的综合评价得分具有相似变化趋势,有机肥+盐碱化旱地专用配方肥处理的综合评价得分最高,并且与其他处理相比均达到显著差异,其次是玉米高茬还田+分解菌+有机肥+盐碱化旱地专用配方肥、玉米高茬还田+分解菌+有机肥+无机肥、有机肥+无机肥,无机肥对照处理的综合评价得分最低。研究表明,有机肥+盐碱化旱地专用配方肥是提升盐渍化土壤肥力的有效措施。

长江口及邻近海域富营养化趋势分析及与环境因子关系

依据2007-2009年春、夏季在长江口及邻近海域(包括长江口、杭州湾和舟山渔场)的调查监测资料,采用富营养指数法、潜在性富营养化法和有机污染指数法对该海域的富营养化状况、时空分布特征及与环境因子的关系进行了分析评价。富营养指数法计算结果表明:富营养化覆盖比例很高,达到70%以上;在春季,该海域的富营养化程度呈现上升趋势,所占比例从2007年的77.0%上升到2009年的89.8%,在夏季最低达到89.3%,最高到100.0%。3年来,富营养化在春、夏2季基本上处于逐年增加趋势,富营养化趋势越来越明显。在春季富营养指数平面分布呈由近岸向远海逐渐递减的趋势,梯度分布明显,其中,杭州湾富营养化情况较严重;夏季其平面分布与春季类似,但长江口和杭州湾两个水域的富营养指数的等值线都比较密集,夏季的富营养化情况较为严重。潜在性富营养化法计算结果表明:该海域富营养级主要集中在III级(富营养)和V P级(磷中等限制潜在性富营养);春、夏2季时,长江口V P级所占比例均从0.0%增加到66.7%,受磷限制性富营养化程度越来越高。另外,营养盐结构显示,N/P比值从9.1到50.9,营养盐比例明显不平衡,势必影响浮游生物的生长。有机污染指数法计算结果表明:该海域有机污染指数主要处于5级(重污染),水质污染严重;长江口春、夏2季5级的比例均从50.0%分别上升到83.3%和100.0%,杭州湾分别从60.0%和80.0%均上升到100.0%;舟山渔场分别从22.2%和66.7上升到66.7%和77.7%,说明受污染程度逐年上升。另外,3年来春、夏2季长江口有机污染指数达5级的占50%以上,杭州湾60%以上,舟山渔场20%以上,杭州湾受污染情况最为严重,其次是长江口,舟山渔场最小。在春、夏2季有机污染平面分布表现为污染程度从西向东、从北向南逐渐降低。富营养指数和有机污染指数与盐度、溶解氧、pH均不呈线性相关。调查海域富营养化水平的时空变化主要是由于沿岸入海河流,浮游植物等所引起。

春夏季长江口及其邻近海域表层和底层环境因素、氮分布分析

以2007─2013年连续7年长江口及邻近海域(包括长江口、杭州湾和舟山渔场)春、夏两季的调查资料为依据,研究了长江口及其邻近海域表层和底层温度和盐度的空间分布特征、无机氮(DIN)含量的分布趋势及DIN含量的结构特征。研究结果表明:长江口、杭州湾和舟山渔场3个区域春、夏两季表层和底层温度分布均呈现西高东低。表层东西向相差3℃左右,底层东西向相差2.2℃左右,表层和底层温度无显著性差异。3个区域盐度分布不同,长江口盐度分布呈现西低东高,梯度明显,杭州湾盐度变化不明显,舟山渔场东部和南部盐度较高;3个区域表层和底层盐度无明显差别。长江口表层和底层DIN含量有差别,表层含量大于底层;在杭州湾和舟山渔场表层和底层DIN含量变化不明显。长江口、杭州湾和舟山渔场表层和底层的DIN结构均以NO_3^--N(硝酸盐)为主,其次是NH_4^+-N(氨氮),含量最低的为NO_2^--N(亚硝酸盐)。表层和底层的温度和盐度无显著性差异,可能是表层和底层DIN含量结构一致的主要因素。2007─2013年春、夏季表层和底层DIN结构比例变化一致,DIN的结构分布受水深的影响不大。表层和底层的NO_3^--N所占DIN百分比基本在60%以上,NH_4^+-N所占DIN百分比在3%~41%,NO_2^--N所占DIN的百分比均低于5%。因此,DIN含量的变化主要受NO_3^--N和NH_4^+-N的变化影响。

长江口底床沉积物粒度分布特征及测定方法对比研究

通过传统法(吸管—筛析综合法)和激光法(采用美国Coulter激光粒度仪,LS-100Q)两种方法对179个长江口底床沉积物分别进行了粒度测量。结果显示,长江口内上半段和北港要明显粗于南港,以砂至粉砂质砂为主,而由南港至口外及杭州湾北部均以黏土质粉砂为主;而对于口外,粉砂质砂覆盖了北面的大部,要明显粗于南面的黏土质粉砂。南支口外以现代沉积物为主,而北支口外沉积物受控于更新世残留砂。在测量方法方面,传统法与激光法测得结果的相对大小,随着不同样品粒径的变化存在明显的分布规律。同时,对平均粒径、中值粒径、标准偏差、峭度和偏度五个粒度参数进行了回归分析,得出了可靠的换算公式,可运用于今后的粒度参数转换。

三峡工程对长江河口土壤盐渍化演变影响

研究三峡调蓄对长江河口土壤水盐动态和土壤盐渍化演变的影响情况,进行多年数据监测、土样采集和分析,通过对三峡运行前后河口土壤水盐动态变化的对比分析和对该区不同水文年土壤盐渍化状况和特点的主成分分析和聚类分析,探讨三峡工程对河口土壤水盐平衡影响的权重及规律。结果表明：三峡运行后的河口枯水年份北支江水位月均降幅20cm左右,咸潮入侵加剧,雨季地下水和土壤积盐加剧危及作物生产;三峡运行后的枯水年汛末秋季河口土壤盐渍化加剧,土壤呈Na质盐碱化趋势,土壤剖面盐分以表聚为主,丰水年份土壤盐渍化明显改善,土壤剖面盐分以底聚淋洗主;三峡调蓄后河口不同水文年土壤盐渍化演变的较大差异性表明该区土壤水盐平衡的影响因素中气候因素更显著,三峡1012月蓄水易增加河口枯水年份秋冬季咸潮入侵和土壤盐渍化风险,应采取合理的农耕灌排措施和Na质盐碱土改良措施防控河口枯水年份夏秋季土壤盐渍化风险。

基于半隐欧拉-拉格朗日法盐水入侵数学模型

建立了适合河口复杂边界的二维潮流盐度数学模型.其中,网格模块是通过多元最小二乘重构的无结构三角网格;潮流模块基于消除了稳定性条件限制的半隐的欧拉-拉格朗日法,并用干湿判断法实现动边界的处理;盐度输运模块采用有限体积法进行离散,并通过用周围单元平均浓度值重构界面浓度的方法得到与连续性离散方程相协调的二阶对流扩散离散方程.通过纯对流和纯扩散数值测试对模型进行了验证,结果表明模型能够较好地模拟盐度输运的对流扩散问题,且具有较高的精度.最后,将模型应用于长江口盐水入侵的模拟计算,计算结果表明:模型计算的潮位、流速和盐度过程与实测资料一致.

长江口北槽中段枯季输盐输沙特征研究

基于2012年4月15日至23日在长江口北槽中段获得的枯季水文泥沙定点观测资料,运用通量机制分解法探讨了测点处从小潮到大潮连续16个潮周期的输盐输沙特征。结果表明,从小潮到大潮,测点处向海输盐中,欧拉余流输移项贡献最大;向陆输盐中,小潮时以"潮泵效应"输移项为主,中潮和大潮以斯托克斯漂移输移项为主,垂向净环流输移项次之。在向海输沙中,欧拉余流输移项贡献最大;在向陆输沙中,以斯托克斯漂移输移项为主,垂向净环流输移项次之。由于盐水楔的出现,北槽存在重力环流,这对北槽泥沙输运过程具有重要影响。小潮时水体垂向混合弱于大潮,盐水楔主要出现在近底部水层,这是导致垂向净环流输沙项对向陆输沙的贡献率从小潮向大潮不断减小的一个重要原因。

海平面上升对珠江口水位影响的分析

珠江三角洲水位变化存在着大量不确定性、不精确性,这些特性既具有模糊特征,也具有灰色特征。在分析珠江三角洲灯笼山站年平均水位的变化特征和闸坡站海平面变化趋势的基础上,利用灰关联法分析代表站灯笼山站年平均水位与流量、海平面、潮差等8个因素的关系,年平均水位与影响因素之间的灰关联度均大于0.7,说明各因子对年平均水位均产生显著影响,其中海平面变化与年平均水位的灰关联度为0.736,说明海平面变化是年平均水位的重要影响因素。选取灰关联度较大的(马+三)流量、闸坡站海平面、灯笼山站的年最高水位、年最低水位、年平均低潮、年平均潮差这6个指标进行主成分分析。结果表明:第一主成分为径流潮汐作用,第二主成分的代表因素为海平面上升,第三主成分的代表因素为年最高水位;其中海平面上升为代表的第二主成分对年平均水位的贡献率为20.1%。因此,海平面上升对灯笼山站年平均水位的影响虽然弱于径流潮汐作用,但其影响也是显著的。

东海30°N断面冬季温盐分布及年际变化特征分析

根据东海30°N断面1976—2013年历年2月份表、底层温度、盐度资料,采用经验正交函数(EOF)、谱分析等方法分析了断面温盐的空间分布特征和时间变化特征。结果表明:断面温度空间变化趋势可分为西段和东段,盐度变化可分为西段、中段和东段;表层温度第一模态呈现准平衡趋势且近海比外海温度变化幅度大,底层温度第一模态呈现下降趋势;表层盐度有降低趋势且近海比外海降低趋势大,底层盐度在近年来表现出降低趋势。该断面水温年际变化和El Nio关系密切;盐度短期震荡和El Nio有关系,而长期变化与PDO有关。