夏季太湖北岸的波浪组成及演变特征分析

波浪是驱动大型浅水湖泊中水生生态系统演变的关键动力过程.基于太湖北部近岸区的波浪方向谱、同期风速、风向的观测资料,分析了波浪组成及其演变特征.结果表明:太湖北部近岸区的波浪频率谱主要为单峰或双峰型,属于中高频波;风是波浪形成的主要驱动力,风向(或周边地形)对有效波高的调制作用可用三角函数定量表征;风浪的有效波高、谱峰频...     

太湖沉积物再悬浮对双酚A吸附性能的影响

利用PES(particle entrainment simulator)模拟装置,率定PES装置产生的切应力与水浴恒温振荡器转速之间的经验关系,采用批量平衡法测定了不同水动力条件下沉积物对双酚A的吸附解吸作用及吸附动力学行为。结果表明,双酚A在沉积物上的平衡吸附量不随切应力的改变而改变,其吸附行为可用Freundlich模型来描述。吸附以快速吸附为主,吸附量占总吸附量的90%以上,慢速吸附对总的吸附进程的贡献很小。切应力主要在快速吸附阶段发挥作用,快速吸附阶段的平均吸附速率与切应力呈正相关,切应力对慢速吸附阶段的影响很小。准二级吸附动力学方程能够很好地拟合不同切应力条件下双酚A在沉积物上的吸附动力学曲线。     

水动力作用下太湖底泥的再悬浮通量

对太湖梅梁湾水体开展了两次野外实验,利用沉积物捕获器收集沉积物,研究了太湖悬浮物的沉降特征,计算了悬浮物的沉降通量和再悬浮通量,并建立了其与风速的关系。结果表明：太湖无机颗粒沉降是悬浮物沉降的主要形式。太湖平均风速在8m/s以内时,总悬浮物、有机物颗粒和无机物颗粒的沉降通量和再悬浮通量均呈现随风速增大而增大的特性,风速大小直接影响悬浮物在垂向的分布及垂向的沉降通量分布,并且相关性较好。该结论说明Gansith公式法适合于计算太湖再悬浮通量。     

太湖底泥总磷含量特征分析

对2002年10月至2003年1月期间太湖全湖223个监测点不同深度采集的共583个底质样品测定的有机质和总磷含量数据进行了分析．分析表明,不同深度处底泥总磷含量平均值相差不大．除第六层以外,不同深度处底泥总磷含量最大值相差也不大．综合前人资料,比较可知,20世纪80年代以来太湖底泥表层沉积物总磷含量平均值变化不大,但最大值逐次增加．研究还分析了底泥总磷含量与有机质含量相关性特点．     

内外源共同作用对太湖营养盐贡献量研究

本文根据环太湖25条主要入湖河流的监测结果对入湖水量及污染物输入量进行分析,计算了不同季节外源对太湖营养物质的贡献量。分别于春、夏、秋、冬4个季节对太湖梅梁湾水体开展5次野外试验,利用沉积物捕获器收集沉积物,采用Gansith公式法计算沉积物的再悬浮通量,并建立其与风速的关系;对代表不同风浪作用下的太湖悬浮物进行7次静沉降试验,计算悬浮物的静沉降通量,并建立其与风速关系。以3.7m/s为界对底泥悬浮沉降过程进行分解和概化,并利用近10年的风速资料估算太湖年均内源释放量。计算结果表明,全年外源负荷和内源释放对太湖营养盐的贡献总量COD为24.23万t、总氮为3.80万t、总磷为2 045.20t,其中内源所占比例分别为20.47%,20.44%和13.47%外源、内源对太湖的贡献量在不同季节有较大差异,夏季贡献量最大,春季次之。风浪作用下的COD、TN释放量只相当于外源输入量的25.7%,而TP释放量仅相当于外源输入量的15.6%。外源输入量对营养盐的贡献占据相当高的比重,太湖河道入湖污染负荷的增加是太湖水质恶化的根本原因。     

太湖底泥主要营养物质污染特征分析

为进一步推进太湖流域水环境综合治理工作,给太湖水生态清淤提供决策参考,结合太湖流域管理局2018年组织开展的太湖污染底泥勘察项目调查结果,对太湖底泥中的有机质、氮磷等营养物质的含量及其平面分布、垂向变化情况进行了分析,并与2003年底泥调查结果进行了对比。结果表明:总磷主要集中分布在竺山湖底泥0~30 cm深度内,高含量的总氮和有机质主要分布在竺山湖和东太湖;在外源污染有效控制后,生态清淤工程有利于降低湖区表层底泥的营养物质含量。     

太湖湖流对波浪的影响机制研究

根据基于动谱平衡方程的SWAN模型和湖流三维模型,分别对太湖波浪和湖流的生消过程进行了动态模拟,并研究了太湖湖流对波浪的影响。结果表明:湖流模型和SWAN波浪模型可以较好地模拟风作用下太湖湖流和波浪的生成和传播过程;太湖流场对波浪场具有一定影响,风速越大,影响越显著,同时也受风向影响;沿岸区波浪受湖流影响更加显著;湖流对波浪的影响基本上呈现湖流波浪同向时,有效波高增大,波速增大,波长增长;反向时有效波高减小,波速减小,波长缩短的特征。     

太湖西部湖区滨岸带风浪时空分布特征及其影响

风浪是导致太湖西部湖区的滨岸带出现淘刷侵蚀的主要因素之一,为了明晰太湖西部湖区滨岸带受风浪的影响,利用太湖长序列风场数据,结合浪高计算公式创新性地提出了一种风浪影响指数分析方法,并揭示了该影响指数的时空分布规律。研究发现,太湖西部湖区滨岸带大部分区域受东风和东南风的影响较大,而竺山湖东岸区域浪高却受西风和西北风影响较大。研究成果可以为未来太湖滨岸带修复和环湖大堤防浪工作提供理论支撑。     

太湖湖流、波浪、沉积物的三维数值模拟

运用ECOMSED模拟风速为6.5 m/s定常东南风作用下太湖流场及波浪场,对模型的适用性及可靠性进行验证;在此基础上进行波流共同作用下沉积物再悬浮数值模拟,得出沉积物-水界面切应力及水体中悬浮物浓度分布。结果表明:太湖有效波高范围在9~29 cm之间,有效波高的空间分布与风速、风向和水深有很大的关系,同时波浪对切应力会产生很大影响,而切应力的分布决定了悬浮物浓度的分布,风浪及地形要素是导致太湖悬浮物浓度变化的重要因子。模拟结果与现有实验成果较吻合,说明运用该模型模拟太湖沉积物再悬浮的结果可靠。     

太湖沉积物的分布和动力扰动下最大侵蚀深度的确定

利用 2 0 0 2年对太湖沉积物空间分布的调查数据 ,将太湖划分成 69× 69个网格 ,利用最优插值法对整个太湖的沉积物总量进行了计算 ,得出太湖沉积物的蓄积量大约在 1 8 5 7亿m3左右 ,主要分布在西部沿岸和北部的梅梁湾 ,在湖心和东太湖 ,沉积物覆盖量很小 ,有泥区面积占整个水面积的 47 45 % ,在 60 %的有泥区中 ,沉积物厚度集中在 2 5m以下 ,小于 5 0cm和大于 3 5m的有泥区面积所占比例不大。此外 ,利用Shields方法计算了太湖沉积物上层 1m内不同深度上的临界切应力 ,采用SMB浅水波动模式 ,计算了夏季受东南风和冬季受西北风影响下的波切应力值 ,确定了不同扰动所能引起的最大侵蚀深度。计算结果说明 ,无论上述何种风向情况下 ,能产生悬浮的临界风速大约在 5 0m s左右 ,当风速大于临界风速时 ,悬浮深度随着风速的增加而增大 ,当风速达到 2 0 0m s时所能引起的最大侵蚀深度均在 3 0cm左右。     

太湖波浪特征参数反演计算

为研究声学多普勒流速仪(acoustic doppler velocimetry,ADV)测量的流速与水压数据在湖泊波浪特征参数反演中的适用性,在太湖梅梁湖和湖心区两个区域进行野外观测,利用预处理后的水压和流速数据进行傅里叶变换和转换获得表面波浪谱,取截断频率为0.03~0.5 Hz对表面波浪谱进行反演计算。结果表明,梅梁湾5月和湖心7月使用水压数据反演得到的有效波高分别为0.454 m、0.187 m,有效波周期分别为2.82 s、2.56 s;使用ADV流速数据反演计算得到的有效波高分别为0.451 m、0.181 m,有效波周期分别为2.82 s、2.62 s;与使用压力式方向波潮仪测得的有效波高(0.461 m,0.180 m)和有效波周期(2.77 s,2.60 s)非常接近且变化趋势基本相同,可见ADV的水压和流速数据可用来进行湖泊的波浪的计算。     

太湖风生流特征的数值模拟研究

该文基于对太湖地形和水动力特征的分析,建立了沿垂向平均的太湖二维浅水动力学模型,给出了模型参数和模型的数值求解方法.通过对太湖风生流的模拟,分析了太湖风生环流的基本形态特征,并得到了实测流场的良好验证.进一步对盛行风场下的太湖流场和水动力特征进行数值研究表明,太湖风生流的形成主要由风场、湖泊边界及湖底地形决定;得到了不同湖区的流动规律和水动力特征,并揭示了不同湖区流动差异的形成原因.     

健康太湖的概念内涵分析

基于太湖湖泊管理需求,从人水和谐治理太湖的角度出发,在太湖湖泊现状及存在问题系统分析和诊断的基础上对影响太湖湖泊健康的决策因素进行了判定,从自然属性和社会属性两方面针对性地分析界定了健康太湖的概念和内涵,认为健康太湖是在开发和保护中应维持太湖良性循环的一种平衡状态,是自然形态稳定、水体质量优良、生态系统平衡、服务功能健全的太湖。对如何科学保护、开发、治理和管理太湖指出了较为明确的方向,具有非常重要的意义。     

太湖底泥的生态疏浚工程

指出:①太湖底泥是湖体水生态系统的基本要素,也是重要的内污染源.②在湖泊外源污染得到一定控制后,以减少内源污染负荷为目的的生态疏浚是控制内源污染效果较为明显的工程措施.③太湖底泥疏浚属水生态整治工程,以最大可能取走污染物、改善水生态环境为控制目标,生态疏浚是局部的薄层精确疏浚.经采用生态调查方法,查明太湖底泥总蓄积量为19亿m3.主要疏浚范围是底泥厚且污染重的重点功能湖区,如梅梁湖、贡湖等.依据太湖底泥的污染特性,疏浚深度以40～50cm为宜,并应为后续生物修复技术介入创造必要的生态环境条件.密闭无扰动抽吸式头部掘进是关键,冬初至春末为最佳施工期.排泥场防渗、尾水处理达标后排放、淤泥安全处置和资源化利用是生态疏浚的环保要求.     

Prediction of sediment resuspension in Lake Taihu using support vector regression considering cumulative effect of wind speed

Sediment resuspension is critical to ecosystem function in shallow lakes. Turbidity is one of the most commonly used indicators of sediment resuspension and has proven to be strongly related with wind. However, it is still difficult to predict sediment resuspension due to its complicated mechanisms. In this study, a support vector regression (SVR) model considering the cumulative effect of wind speed was trained to predict sediment resuspension based on intensified field observations at two sites in Lake Taihu. The accuracy of the SVR model was evaluated, and the initial turbidity was introduced to the model to illustrate its contribution to sediment resuspension. The critical wind speed was also evaluated based on this model. The results indicate that the SVR model considering the cumulative effect of wind speed can increase the accuracy of prediction in comparison with traditional fitting methods. The root-mean-square error (RMSE) of the predicted turbidity dropped to 11.36 NTU at one site and 16.78 NTU at the other, and the maximal information coefficient ($c_{\mathrm{i}\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}$) for the relationship between wind speed and turbidity increased to 0.56 for both observation sites. The introduction of initial turbidity significantly improved the performance of the SVR model, with an RMSE value lower than 8.00 NTU and a $c_{\mathrm{i}\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}$ value higher than 0.95. Analysis of the critical wind speed using the SVR model shows that the critical wind speed generally increased with the rise of initial turbidity. The critical wind speeds at initial turbidities of 30, 40, 50, and 60 NTU were 5, 6, 7, and 7 m/s, respectively.     

浅论太湖在太湖流域防洪中的作用

太湖位于太湖流域中心,是我国第三大淡水湖泊,也是太湖流域防洪的调蓄中心。分析论述了太湖的自然、社会特性,以及在太湖流域历史洪灾中的调蓄和削峰作用。随着流域经济社会的快速发展和对太湖的进一步开发、利用和治理,流域防洪形势依然严峻,进一步分析和展望了太湖在未来流域防洪中的地位与作用。     

太湖底泥生态疏浚技术的初步研究

太湖底泥生态疏浚是湖体生态修复工程之一．工程注重生物多样性保护，并为后续生物技术介入提供基质条件、综合分析底泥污染物垂直分布、沉积相特征、主要污染物分布受人为干扰影响程度、沉水植物生物特性、淤泥土壤水动力学、沉积地球化学特征和疏浚后基面高程控制等参数，太湖底泥疏浚深度控制40～50cm为宜、施工总体设计强须注重建立物种保护区和排泥场淤泥的安全处置及尾水达标排放．依据底泥的不同密度选择不同的疏浚机械，疏浚挖掘头部设备的密封和抽吸是关键．竣工时应做好基底修复．     

2007～2008年引江济太调水对太湖水质改善效果分析

在对引江济太调水工程前期研究的基础上,对2007年无锡供水危机事件和2008年冬春季引水中引江济太工程的作用进行了系统分析。在2007年无锡供水危机爆发1周内,随着引江济太调水工程的进行,贡湖水厂水源地溶解氧和氨氮等水质指标从劣Ⅴ类转变为Ⅲ类,小湾里水厂和锡东水厂水质也有好转;在2007年下半年和2008年上半年调水条件下,2008年5月与去年同期相比,贡湖高锰酸盐指数、总磷和总氮质量浓度分别从7.04 mg/L、0.106 mg/L、4.10 mg/L下降到3.35 mg/L、0.087 mg/L、2.87 mg/L,氨氮水质指标保持在Ⅲ类,表明引江济太调水工程对改善太湖局部湖区水质、保障太湖供水安全具有重要意义。最后提出了进一步推动引江济太调水工程长效化运行的对策措施建议。