长江三峡工程对鄱阳湖生态环境的影响研究

三峡水利枢纽是一项规模宏大的系统工程,它的调度运行对整个长江流域的生态环境都将带来一系列复杂的影响。本文通过分析三峡工程的调度运行方式,研究其对鄱阳湖流域的防洪、冲淤、候鸟保护区、草洲、鱼类资源、血吸虫、水环境质量等方面所可能造成的影响。

环境条件变化对瓦埠湖沉积物磷释放的影响

拟议中的“引江济淮”调水工程涉及到长江、淮河两大河流,瓦埠湖为其中的一个重要湖泊,其水质是否受到调水的影响为该工程关注的环境问题之一。分析了外界环境因子变化对瓦埠湖底泥在不同环境条件下以及干、湿沉积物样品磷释放的差异,环境因子分别选取了不同磷浓度的上覆水、光照、pH、温度、DO、微生物、水体扰动等。结果表明:湿样释磷能力明显高于风干样品;上覆水体磷的浓度对底泥释磷能力有较强的调节作用;光照对底泥释磷影响不明显,但温度对底泥的释磷有较明显的影响,磷的最大释放量与之呈正相关;水动力条件的改变可在短期内使底泥达到最高的释放量,而DO、pH的改变也可不同程度地增加底泥的释磷能力。综合瓦埠湖底泥的释磷特征与湖泊水文状况,认为调水工程使得底泥释磷的地球化学行为较易实现。

水动力条件下藻类动态模拟

藻类动态变化是其内部生理特征和外部驱动因素综合作用的结果.除了藻类自身生理因素及光、温度、营养盐等因素,水动力作用使底泥发生再悬浮所造成的营养盐的内源释放对藻类的影响也非常重要.1999年5月8日～6月24日在太湖湖泊生态系统研究站大型生态实验槽中进行了模拟水动力条件下的太湖藻类动态实验,并应用国外先进的PHREEQC软件从生物化学和生态动力学角度建立了藻类生态动力学模型.模型不仅考虑了氮循环及磷循环,还考虑了水动力条件引起的内源释放问题,根据2003年4月26～4月30日在河海大学环形水槽所做的底泥释放实验结果建立了水流和各形态氮磷营养盐释放的定量化关系.由于目前太湖的野外监测资料存在较明显的时空不一致性,模型参数率定的精度受到了较大影响.从室内模拟实验出发,通过对生态槽实验结果的模拟,确定和验证了模型的各参数值,计算结果显示模拟值能较好地拟合实验测量值,表明所建藻类生态动力学模型能较好地描述藻类及各种营养盐的动态变化,这对揭示藻类'水华'暴发机理有一定的意义.

潮汐作用下盐沼孔隙水流动及溶质运移模拟

滨海盐沼是重要的陆地-海洋交界带生态系统。目前国际上存在关于盐沼的两大假设:盐沼系统输出养分和盐沼植物带状分布。为验证这两大假设,增强对盐沼湿地的了解,盐沼孔隙水流动及溶质运移研究至关重要。为模拟复杂盐沼系统孔隙水流动及溶质运移,改进了美国地质勘测局编制的SUTRA程序。基于假定的潮沟横断面物理条件,对孔隙水流动及溶质运移过程进行了模拟分析。结果表明潮沟附近孔隙水及溶质交换较快,潮水浸淹会减缓潮沟附近出现物质集结。落潮时潮沟附近有明显垂向流和水平流,远潮沟地带主要为水平流。潮沟附近土壤通气条件较好。这些模拟结果较好的吻合了潮沟附近较盐沼内部盐沼植物长势较好的现象。

潮汐模拟及其自动测控系统的设计与实现

为在实验室内模拟天然潮汐波,设计研制一种基于双向泵流量控制技术的潮汐模拟及其自动测控系统。该模拟系统由生潮机械系统和自动测控系统组成,利用工控机与控制器间串口通信对试验过程实时远程控制。本文详细描述了该系统的原理、功能和总体结构,并通过潮汐模型试验对系统进行验证。试验结果表明,该模拟系统具有较高的测试精度、智能化程度高,稳定性好,能够满足实验室内模型试验的要求。

巢湖沉积物中氮与磷赋存形态研究

利用连续提取法研究巢湖沉积物中不同赋存形态P、N的组成和分布特征。结果显示,巢湖沉积物中总P含量为0.1110.655 g.kg-1,平均0.358 g.kg-1,主要由无机P组成(65%72%),赋存形态以铁结合态为主;巢湖沉积物中总N含量为0.2200.922 g.kg-1,平均0.532 g.kg-1,以有机N为主,约占总N的94.7%。有机N含量与有机指数等指标显示,巢湖处于清洁与尚清洁状态。湖泊沉积物中有机质、总N、总P间相关分析表明,湖泊营养物质来源具同一性趋势;有机C/N比值的研究结果显示,有机质主要来源于陆源。

河流中潜流交换研究进展

河水和地下水交换——潜流交换对溶质和污染物的归宿起着重要作用。潜流交换机理主要包括泵吸交换和冲淤交换。泵吸交换是由于河床形态引起的水头梯度,这些水头梯度诱导了对流传输;冲淤交换发生是由于移动河床截留和释放孔隙水。潜流交换的主要影响因素包括:河道流量、河床水力传导性、河床形态、河道弯曲、河床不均匀和背景条件。还探讨了反应性溶质、胶体颗粒共存情况下潜流交换的规律。对潜流交换研究现存的主要问题及未来研究展望提出了看法。

瓦埠湖沉积物中氮与磷赋存形态分析

利用连续提取法研究了瓦埠湖沉积物中磷的赋存形态和氮的组成特征。结果显示:瓦埠湖沉积物中总磷含量为293～874 mg/kg,平均为470 mg/kg,总磷主要由无机磷组成;在沉积物的提取磷中铁结合态磷为主要赋存形态;铁磷、钙磷、铝磷的相对百分含量指示出该湖泊的磷源自污染较少的区域。瓦埠湖沉积物中总氮的含量为208～464 mg/kg,平均为265 mg/kg,氮的主要组成为有机氮,有机氮、有机指数等显示该湖泊属于清洁类型,未遭受污染。瓦埠湖流域的社会与自然状况的调查结果、湖泊底泥的有机碳氮比等均表明湖泊营养物质来自面源,各指标含量在空间分布的特点与相关性的差异,说明了物质沉积存在重力分离与水动力作用的过程。

崇明东滩盐沼潮沟水动力过程观测与分析

2007年7月在上海崇明东滩盐沼内部采用复合测量手段进行了现场观测,对取得的盐沼水动力过程数据进行了较系统的分析。崇明东滩盐沼内部的观测及分析结果表明:(1)潮沟及盐沼表面对潮波产生严重阻尼作用,潮波传播至盐沼内部时,潮沟水位波动明显异于外海,水位上升极快,而下降慢。当潮沟有退水时,涨潮初期的当地水位上升并不是潮水进入潮沟的结果,而是流向相反的潮沟进口涨潮水和潮沟内退潮水形成的水位壅高;(2)潮波进入盐沼内部时,风具有一定作用,向岸风可抬高潮沟及盐沼内部水位,离岸风反之;(3)潮沟水流流速与潮沟水位变化率、外海潮位变化率都不存在相关关系;(4)潮沟水位低时,过流断面较小,涨潮水进入潮沟时,潮沟水一旦改变流向,就具备很高的流速并伴随流速峰值的出现。潮沟水向盐沼表面漫溢时,过流断面突变,潮沟流速出现峰值。由于潮沟退潮水位变化慢,盐沼表面水归槽时并没有产生潮沟流速峰值。根据崇明东滩观测结果,概括了盐沼水动力过程的影响因素,指出了以后研究应重视的问题。

大小潮作用下沿海潜水水位波动的数值研究

沿海潜水层具有一个动态的向海边界,水位随海潮的波动而波动.浸润面的存在给向海边界条件的确定带来一定的困难,而以往研究(例如大小潮水位波动的摄动解法)往往忽略浸润面的影响.为此,在考虑浸润面影响的基础上建立了大小潮水位波动的数学模型.模拟结果表明:(a)潜水层周期平均水位高于静止水位;(b)大小潮向内陆传播时振幅衰减越来越明显,但传播距离远远大于半日潮的传播距离;(c)水位随时间变化具有不对称性,水位上升比下降快;(d)在水位下降阶段特别是大潮期间,地下水渗出点水位偏离潮汐水位,即会形成浸润面.

河道内流量增加方法IFIM研究及其应用

河道内流量增加方法IFIM是用于河流规划、保护和管理等的决策支持体系,由一系列水力、水质、水文、生态等专业模型和各类方法组成,模拟流量和水生生物栖息地可利用性之间的定量关系。它不仅有助于河流管理者对水资源进行科学合理的分配,也为河流生态修复的结果提供了有效的评估工具。该方法在国外有着广泛的应用,而在国内尚未见其应用。对此方法进行详细的阐述,给出国外应用的例子。最后指出在国内应用的前景和需要注意的问题。

潮汐对近岸地下水水位波动影响的试验研究

利用自行研制开发的潮汐模拟自动控制系统,对潮汐影响下近岸地下水水位波动和周期平均地下水水位超高进行了试验研究.试验结果表明:近岸任意一点地下水水位随时间变化具有不对称性,水位上升比下降快;潮汐信号在地下水传播过程中会产生周期性的水位波动,随着离岸距离的增加,水位波动振幅衰减加快;潮汐在沿岸潜水层中形成的地下水水位超高最大可以达到含水层厚度的10%左右.潮汐的振幅和频率对近岸地下水水位超高有着重要的影响,在相同条件下频率对地下水水位超高的影响较振幅大;潮汐对地下水水位超高的影响还与近岸潜水层的厚度有关.

滨海盐沼孔隙水动力过程研究综述

滨海盐沼是重要的陆地—海洋交界带生态系统,目前国际上存在关于滨海盐沼系统的两大重要假设:盐沼系统输出养分和盐沼植物带状分布。潮汐影响下盐沼孔隙水动力过程决定着盐沼与近海的物质交换和土壤通风条件,因此为验证两大重要假设,增强科学保护和修复滨海盐沼的能力,滨海盐沼孔隙水动力过程研究至关重要。联系两大重要假设论述了滨海盐沼孔隙水动力过程研究的意义;总结了滨海盐沼孔隙水动力过程野外观测和数值模拟两个方面的研究进展,尤其对模拟潮汐诱导下滨海盐沼孔隙水动力过程的4种数学模型,一维Boussinesq模型、二维饱和模型、二维饱和—非饱和模型、水—气两相流模型进行了系统的探讨;最后,通过对目前研究现状的分析,提出了有关进一步研究的建议。