珠江三角洲河网与河口区CBOD及TN和TP通量的模拟

基于一维河网与三维河口耦合水质模型,以1998年6月(丰水期)、1999年1月(枯水期)为案例计算分析珠江三角洲河网与河口区的碳质生化需氧量(CBOD)、总氮(TN)和总磷(TP)通量。结果表明,河网和河口区的污染物通量呈现明显的季节变化。在丰水期,河网区污染物的外源输入主要由上游输入的污染物通量(上游通量)贡献;经八大口门输入河口区的污染物通量(入河口通量)是河口区污染物的主要来源。在枯水期,河网区污染物的外源输入主要由河网污染负荷贡献;入河口通量是河口区TN、TP的主要来源,而河口区的CBOD主要来自河口污染负荷。丰水期的污染物上游通量、入河口通量分别是枯水期的8.0~20.2、15.1~21.5倍,同时,丰水期输入南海的污染物通量(入海通量)是枯水期的6.4~9.1倍。污染物主要经东四口门输入河口区,就各口门而言,虎门、磨刀门和蕉门是最主要的输入口门。总体上,河网和河口区对于CBOD、TN、TP均表现出"汇"的作用。     

珠江三角洲河网与河口区CBOD、TN和TP通量模拟

基于一维河网与三维河口耦合水质模型,计算1998年6月（丰水期）、1999年1月（枯水期）珠江三角洲河网与河口区的碳质生化需氧量（CBOD）、总氮（TN）和总磷（TP）通量。结果表明,河网和河口区的污染物通量呈现非常明显的季节变化。在丰水期,河网区污染物的外源输入主要由上游输入的污染物通量（上游通量）贡献;经八大口门输入河口区的污染物通量（入河口通量）是河口区污染物的主要来源。在枯水期,河网区污染物的外源输入主要由河网污染负荷贡献;入河口通量是河口区TN、TP的主要来源,而河口区的CBOD主要来自河口污染负荷。丰水期的污染物上游通量、入河口通量分别是枯水期的8.0~20.2、15.1~21.5倍,同时,丰水期输入南海的污染物通量（入海通量）是枯水期的6.4~9.1倍。污染物主要经东四口门输入河口区,就各口门而言,虎门、磨刀门和蕉门是最主要的输入口门。总体上,河网和河口区对于CBOD、TN、TP均表现出“汇”的作用。     

深圳湾水质时空分布特征及污染源解析

基于深圳湾、珠江口、水质净化厂尾水、面源与截排溢流水体等水质数据,系统分析深圳湾水质时空分布特征及其污染物来源。结果表明:深圳湾现状水质不达标,关键污染因子为无机氮(DIN)和活性磷酸盐(DIP);雨季水质普遍劣于旱季,内湾水质明显劣于外湾。污染物入湾途径包括:6个入湾河口(后海河、大沙河、小沙河、凤塘河、新洲河、深圳河)、1个污水排放口(福田水质净化厂尾水排放口)、34个雨水排放口和深圳湾湾口。经过旱季污水收集、尾水提标改造等水环境治理措施后,深圳湾主要污染源为面源与截排溢流污染,其入湾氮、磷营养盐浓度可达地表水V类标准,是深圳湾现状水质的5～15倍,雨季面源与截排溢流水体的氮、磷入湾总负荷达到76.2 t和283.8 t,将对已无氮磷营养盐剩余容量的深圳湾水质造成严重冲击。     

珠江三角洲河网与河口夏季水沙通量模拟研究

本文利用一、三维水动力与泥沙耦合模型,计算珠江三角洲河网与河口夏季水沙通量,构建其收支模式,并分析水沙迁移路径与泥沙沉积特征。研究表明,西江为最主要的水沙输入源,磨刀门为最主要的水沙输出口门,蕉门次之。夏季泥沙以淤积为主,上游汇入的泥沙,有39.4%沉积于河网区,其余60.6%经八大口门输入珠江口后,有59.5%发生沉积,另外1.1%输入外海。河网区的水沙输送由径流控制,而河口区的由径流、潮汐、季风等因素控制。河网区各区域的沉积特点因动力条件的差异而呈现不同的规律,大量泥沙在西江干流、虎门水道淤积。珠江口中以内伶仃洋与磨刀门海域的沉积量最大,泥沙在西滩周边和磨刀门海域快速沉积,其中磨刀门海域淤积最为强烈。     

基于CE-QUAL-W2模型的三峡水库神农溪库湾水流水温特性分析

三峡水库蓄水以来,库区干、支流水文水动力变化显著。通过现场观测和构建三峡水库神农溪支流库湾立面二维水动力模型(CE-QUAL- W2),对比研究了三峡水库不同时期水流、水温时空分布特征。研究结果表明:神农溪库湾水体整体流速缓慢,不同时期均存在不同强度的异重流现象,包括干流倒灌异重流和上游入流底部顺坡异重流;枯水运行期和汛前消落期干流水体从表层潜入库湾,强度较弱;汛期和汛末蓄水期存在中层倒灌并且强度较大,影响整个库湾;上游入流处由于来流水温一般低于库湾,存在入流底部顺坡异重流现象。库湾水温呈春夏升温、秋冬降温的变化趋势,一年四季均存在水温分层现象;但冬季分层相对较弱,其它季节水温分层明显;水温分层模式因异重流的存在,明显不同于一般水库的水温分层。对比分析表明,CE-QUAL-W2模型可较为准确地反映神农溪库湾水流及水温时空分布特性。研究可为更细化分析三峡水库神农溪库湾水流水温特性、开展水华预报提供技术支撑。     

珠江三角洲河网与河口夏季水沙通量的模拟

本文利用一、三维水动力与泥沙耦合模型,计算珠江三角洲河网与河口夏季水沙通量,构建其收支模式,并分析水沙迁移路径与泥沙沉积特征。研究表明,西江为最主要的水沙输入源,磨刀门为最主要的水沙输出口门,蕉门次之。夏季泥沙以淤积为主,上游汇入的泥沙,有39.4％沉积于河网区,其余60.6％经八大口门输入珠江口后,有59.5％发生沉积,另外1.1％输入外海。河网区的水沙输送由径流控制,而河口区则由径流、潮汐、季风等因素控制。河网区各区域的沉积特点因动力条件的差异而呈现不同的规律,大量泥沙在西江干流、虎门水道淤积。珠江口中以内伶仃洋与磨刀门海域的沉积量最大,泥沙在西滩周边和磨刀门海域快速沉积,其中磨刀门海域淤积最为强烈。     

珠江河口区水环境整体数学模型研究

根据珠江河口区的特点，建立了珠江河口区水流，泥沙及含氟度的整体联解数学模型，探讨了联解的计算模式；利用珠江三角洲和河口区水流泥沙、含氟度连续条件，把珠江三角洲网河区一维水沙、含氟度输移数学模型和河口区二维水沙、含氟度输移数学模型进行联解。同时采用最新的地形资料并选用洪、中、枯水及大、中、小潮等多种水文组合条件对该模型进行分区验证和整体验证，模型验证成果满足精度要求。     

A modelling study of residence time and exposure time in the Pearl River Estuary,China

This paper presents an investigation into two transport timescales, i.e. the residence time and exposure time, of a conservative matter in the Pearl River Estuary (PRE) using a depth integrated hydrodynamic-dispersion model. The model has been verified against field measured tidal and salinity data in three typical seasons, including the wet, dry and average rainfall seasons. The model predicted distributions of tidal wave amplitude and salinity level agree generally well with the field measurements. The model is then enhanced by including capabilities for calculating the two timescales. The numerical model predictions show that both the freshwater discharge and tidal water elevation affect significantly the values of residence time and exposure time. The return coefficient is found to be about 0.5. Using a regression analysis, an exponential function has beenderived to correlate the timescales to the freshwater discharge. In the dry season the average residence time and exposure time are up to about 6 days and 12 days, while in the wet season these values are reduced to 3 days and 5 days, respectively. Generally, in all three types of seasons, the exposure time is about two times greater than the residence time, which demonstrates that there is a high possibility for water to re-enter the PRE after leaving the estuary. Both the residence time and exposure time decrease as the initial water elevation increases, which indicates that a contaminant will stay in the PRE for a longer time if it is released at a low tide. The effects of monthly averaged wind forcing on the resident time and exposure time are also investigated.     

变化环境下韩江生态流量演变特征分析

选取位于粤东、闽西南地区的韩江流域为研究对象,基于CA-Markov模型对2050年流域土地利用空间格局进行预测,构建SWAT分布式水文模型,以未来土地利用情景和气候变化情景为变量进行水文模拟,分析不同情景下韩江生态流量的时空演变特征。结果表明,未来城镇化扩张将使梅江支流中上游成为韩江流域内生态流量对土地利用变化最为敏感的区域;土地利用和气候变化将导致韩江流域枯水期流量整体减小,枯水期流量对环境变化更加敏感;韩江流域生态流量变化特征将呈现从西南到东北由升到降的趋势,梅江支流中上游地区的生态流量将得到改善;梅江和汀江两大支流上游区域生态流量对气候变化更为敏感;韩江流域径流总量下降,但丰枯流量分化加剧,长期来看枯季生态流量保障风险可能进一步增大。     

珠江河口潮流流量变化控制指标初探

随着珠江河口地区滩涂岸线资源开发和涉水工程建设,河口边界形态及动力环境产生了巨大的变化;动力环境变化必然引起河口河床形态的调整,对潮汐河口稳定产生深远的影响。以珠江河口潮汐通道稳定性分析为基础,探讨潮汐河口的河相关系,初步提出了河口潮流变化控制指标。研究建立了珠江河口口门断面面积与多年平均落潮流量之间的关系,并建立了近期口门均衡断面的河相关系;在此基础上,预测了河口潮流变化引起的口门河床冲淤变化。根据河床冲淤变化与口门行洪能力调整的关系,提出了河口口门落潮流量变化控制指标为1%~2%,研究成果为河口涉水工程管理提供了定量指标参考。     

黄河自净需水量研究

自净需水量是环境水量的重要组成部分，是河流接纳合理污染物量所对应的、河流必须蓄存的满足良好水质要求的最小水量及水量过程。本文通过建立黄河自净需水量模型，分别对黄河花园口以上河段以及利津断面的自净需水量进行计算。计算结果表明，在现状入黄城镇点源超标排放、入黄支流污染严重的情况下，实现黄河水质目标所需的稀释水量较大，黄河现状水资源无法满足要求；在入黄城镇点源达标排放、入黄支流实现入黄水功能区水质目标的前提下，黄河自净需水量随季节年内变化整体不大，枯水低温期所需自净需水量稍高，其中90％保证率最枯月平均流量能够基本满足黄河自净需水量，但青铜峡、石嘴山、潼关等污染严重河段所需自净需水量仍然较大，对应最枯月平均流量保证率介于8.5%～87%之间。     

2010-2011年度枯季珠江水量调度效果分析

2010-2011年枯季珠江来水偏枯,珠江三角洲地区咸潮上溯加剧,珠江防总组织实施了枯季水量调度,确保了珠海、澳门等地供水安全,有效改善了广州亚运期间珠江三角洲地区的水环境,实现了供水、水环境、电力、航运等多方共赢,充分体现了流域水资源统一管理的重要性和迫切性,彰显了新形势下水利的战略地位.同时,分析结果表明,珠江水资源调控能力不足,应尽早建设西江大藤峡水利枢纽工程,以实现珠江水资源效益最大化.     

珠江三角洲一维盐度与三维斜压耦合模型

本文将珠江三角洲河网区、河口区以及近岸海域视作一个整体,耦合一维盐度模型与三维斜压模型,并在连接过程中考虑三维模型的分层边界条件,从而构建了珠江三角洲的耦合斜压模型。采用1999年7月和2001年2月的实测资料对模型进行率定及验证,分别模拟了珠江三角洲径流和潮汐共同作用下的洪季、枯季流场及盐度分布。其后分别从验证效果和与单独计算相比是否发生明显变化这两个角度来检验连接计算的效果。研究结果表明,所建立的耦合斜压模型模拟结果与实测值吻合较好;连接计算与单独计算的模拟结果相当接近,模型成功复演了河口区的特征流态与盐度的分布态势。综合分析表明该模型成功描述了珠江三角洲典型的水动力过程,可用以研究咸潮入侵、污染物通量等问题。     

珠江河口口门区滩槽演变及对泄洪的影响研究

受流域来水来沙和高强度的人类活动的影响,珠江河口口门滩槽演变规律复杂,对泄洪安全的影响有待深入研究。本文阐明了珠江河口滩槽近期演变总体特征,揭示了河口拦门沙演变动力机制,评估了不同类别大型涉水工程对泄洪的影响和贡献率,提出了珠江河口径潮控制敏感区的划分方法,量化了涉水工程防洪影响关键控制指标。研究发现:(1)在来沙大幅减少背景下,珠江河口滩涂存在侵蚀后退的可能,滩槽近期演变总体上有利于口门泄洪;(2)季风成沿岸流和洪水径流是塑造磨刀门拦门沙东、西汊发育的主动力,洪水与波浪共同作用是形成拦门沙内、外坡冲刷,拦门沙顶淤高的主要成因;(3)涉水工程对河口洪潮水位、分流比、净泄洪量、纳潮量等影响的群体效应,伶仃洋东四口门桥梁工程群对潮位影响贡献率大于围垦工程,而在西四口门围垦工程对潮位影响更大;(4)引入径潮动力比概念,提出珠江河口径潮控制分区,识别了防洪敏感河段,建立基于单宽流量概念的工程阻水效应判断方法,划分防洪影响敏感水域;(5)综合分析提出了各敏感河段或水域的涉水工程的允许壅水高度,基于口门均衡断面的河相关系,提出涉水工程引起的潮量减幅应控制在1%~2%以内。     

基于pair-copula结构的珠江三角洲河网区水位空间依赖性分析

基于1957—2016年珠江三角洲河网区15个水文站月平均水位资料,利用pair-copula结构构建水位空间依赖性模型生成样本数据,并采用F-madogram方法定量评估不同时期、不同时间尺度和不同距离范围内珠江三角洲河网区的水位空间依赖性。结果表明:珠江三角洲河网横向发育区域比东南45°方向发育区域水位空间依赖性弱；夏季丰水期水位空间依赖性比冬季枯水期水位空间依赖性显著增强,且季节尺度下水位空间依赖性比全年尺度下水位空间依赖性弱；受人类活动影响,在远距离情况下夏季丰水期1987—2016年的水位空间依赖性比1957—1986年显著增强；在较小距离范围内年极小月水位1987—2016年的空间依赖性比1957—1986年显著减弱,在远距离情况下年极大月水位1987—2016年的空间依赖性比1957—1986年显著增强。     

多年围填海工程对湛江湾水动力环境的影响

湛江湾为一半封闭海湾,从2003年开始湛江湾进行了多次围垦造地工程,水域面积已减小3.2%,围填海工程必将造成湛江湾水动力环境的变化。采用平面二维水质数学模型,在对潮位、潮流实测数据验证的基础上,对湛江湾不同年份围填海工程实施后的潮流动力变化进行模拟,对比了湾内流态分布和特征点流速变化,计算了海湾纳潮量的变化,分析了围填海对于湾内水交换能力的整体及局部影响。模拟结果表明,围填海工程对湾内流场的影响仅限工程附近水域,对湛江湾主航道流速影响较小;纳潮量随湾内水域面积的减小而减小,2015年湛江湾纳潮量与2003年相比总体减小3.4％。对于深水区围填尤其是伸入到主流区的围填海工程,由其引起的水动力环境改变和纳潮量变化都比较大,应引起足够重视;湛江湾多年围填海对于工程附近局部水域的水交换能力的影响显著,其中宝满港区由于位于深水区且伸入到主流区,导致水交换率变幅较大,在远期岸线规划应结合污染物治理方案进行。     

黄河口盐沼湿地植被群落适宜生境模拟Ⅱ：应用

在径流和潮汐的共同作用下,黄河口三角洲天然盐沼植被具有明显的带状分布特征。本文基于盐沼植被对土壤水盐的响应机理构建地下水动力-种群动力学生境耦合模型,模拟了径流和潮汐共同作用下,黄河三角洲不同土壤水盐条件下盐沼植被适宜生境及生物量的时空分布。以不同年份黄河利津站的水资源量为依据,模拟了最大年、丰水年、平水年和枯水年和最小年5种水文年时间序列方案,模拟不同河流径流过程对河口盐沼植被的影响。研究发现盐沼植被在研究区内的适宜生境在黄河两岸呈带状分布,在距离黄河较远的区域呈散点状分布;芦苇的生物量积累主要发生在较窄的条带上,而翅碱蓬和柽柳的生物量积累均匀分布在面状区域,3种盐沼植被在散点状适宜生境上均无生物量积累;丰水年情景下生长季内适宜生境月均面积最大,达研究区总面积的16.66%;而枯水年情景生长季内月均生物量最多,最大达13.86万t。研究构建了地下水动力-种群动力学生境耦合模型,能够定量化模拟不同径流情景下河口湿地地下水、土壤水盐条件及盐沼植被适宜生境与生物量分布规律,以期服务于河口三角洲盐沼植被保护与修复。     

三峡水库香溪河库湾水环境容量研究

三峡水库蓄水后,水库回水区的水文情势发生了显著变化,香溪河库湾受回水顶托,营养物质大量富集,致使该库湾的许多污染指标超标,直接威胁流域生态、经济的可持续发展.欲有效地改善香溪河库湾水环境质量,必须研究库湾的水环境容量,并以此作为污染防治的依据,对主要污染物实行总量控制.通过对香溪河库湾水质野外监测和数据分析,表明主要污染物为PO4、NH4.应用WASP水质模型,对三峡水库香溪河库湾进行水质模拟.根据水质模拟结果,采用解析法、功能区段首控制法定量计算出了香溪河库湾各功能控制区段的水环境容量,各控制区污染物应削减量或可新增加量,并初步地提出了一些相应的污染治理措施.     

太湖进出水量变化对水环境的影响

利用环太湖水文巡测资料和湖西区、澄锡虞区主要入湖口门水质资料,对2000年前后的太湖水环境进行对比分析。结果表明,2000年以来太湖湖西区和澄锡虞区由于受引长江水的影响,入湖水量大增,导致河网污染物大量入湖,使输入太湖的污染物量远远超过其本身的纳污(自净)能力,太湖富营养化有加剧的趋势。建议严格强化陆域控源减排,优化"引江济太"调度方案,适度控制引长江水量,以减少竺山湖、梅梁湖、太湖西部沿岸区乃至整个太湖的污染物入湖量。     

山西汾河复流前后水环境承载能力分析

在对汾河水质、入河排污量监测的基础上,选取计算模型及相关参数,以掌握汾河复流前后水环境承载能力为主要目的,以各水功能区为基本计算单元,分析计算水功能区不同来水条件下的水域纳污能力,进而提出汾河复流后各行政分区的污染物限排总量及污染物削减率。结果表明:复流后各功能区COD和NH3-N限制排污总量分别为25 139 t/a和1 158 t/a,污染物削减量分别为24 704t/a和7 857 t/a,平均削减率分别为49.6%和87.2%。若各入河排污口达标排放后,COD、NH3-N仍要削减15 936 t/a和4 356 t/a。