三峡水库蓄水前后下游河床沉积物渗透系数的变化分析

三峡水库蓄水改变了下泄的水沙条件,引起坝下游水沙过程及泥沙输移特性发生变化,影响下游河床沉积物的渗透系数。基于黄河花园口实测沉积物渗透系数与颗粒粒度参数,拟合了渗透系数K关于平均粒径d50及分选系数σ的经验公式,并用该公式分析了三峡水库蓄水前后下游河床沉积物K的变化。结果表明:(1)三峡水库蓄水前、后三峡大坝下游渗透系数K整体上均呈向下游减小趋势,且越接近河口,变化幅度越小;(2)城陵矶以上河段,水库蓄水运用之后,渗透系数K值较蓄水前明显增大;(3)大通至徐六径断面间河段,水库蓄水后较蓄水前渗透系数K值变化幅度存在减小趋势。     

变水头入渗试验推求垂向渗透系数的计算方法

在Philip与Nestingen土壤水运动计算方法基础上,推导出描述单环变水头入渗试验中水深变化过程的计算公式,提出了确定土壤垂向渗透系数的MP方法.利用土壤非饱和数值模拟及室内土槽入渗试验得到的单环水位变化过程,验证了MP方法推求土壤垂向渗透系数的可靠性.结果表明:MP方法推求的土壤垂向渗透系数比目前采用的Philip方法、Nestingen方法及Green-Ampt方法精度更高,具有广泛的应用前景.     

太湖沉积物中微生物多样性垂向分布特征

运用化学分析方法和PCR-DGGE技术,从沉积物化学及分子生物学角度对太湖沉积物理化性质(pH、Eh)、营养盐及微生物多样性的垂向分布及相关性进行研究。结果表明:沉积物-上覆水接触界面处于轻度还原状态,在表层8.0cm左右以下,Eh随沉积深度的增加迅速下降,还原性逐渐增强,到15.0～22.5cm深度区间内,Eh值基本稳定,还原性最强,之后随深度的进一步增加,Eh呈"之"型缓慢升高。沉积物pH随深度的增加先降低后缓慢升高,pH在整个剖面上变化幅度不大,在7.2～7.6变动。沉积物中含有丰富的营养盐,总氮(TN)、总磷(TP)最高含量分数和有机质(OM)的最高百分比分别为2.436mg/g、0.731mg/g和3.817%,其剖面特征表明,沉积物表层TN和OM远高于底层,其含量随深度增加而降低。TP随着沉积深度的增加呈"之"型缓慢减少。不同深度沉积物的微生物群落呈现出明显的空间分布多样性差异,不同深度沉积物的微生物群落结构之间的相似性和动态性存在差异。多元相关分析结果显示,TN与OM显著相关,理化指标、营养盐中任一指标含量与微生物群落多样性指标之间存在相关性,但不显著,微生物多样性是营养盐及环境物理、化学和生物等多方面共同作用的结果。     

沱江流域沉积物中氮赋存状态及其垂向分布特征

2004年2月发生在沱江的特大水污染事故给沱江流域的生态环境造成了严重的危害,近年来受工农业和沿岸居民生活的影响,沱江的生态环境依然遭受着一定程度的污染,但对沱江流域氮的地球化学研究甚少。沉积物是水环境中污染元素的重要蓄积库或释放源,为揭示沉积物中氮赋存状态迁移转化特征,并评估该地区生态环境修复状况,本文参照Mackin应用的沉积物中吸附态氨氮提取方法和Smart建立的沉积物中总氮提取方法,采用分光光度法针对沱江流域金堂地区冬季沉积物,开展了河流沉积物中总氮(TN)、可交换态氨氮(AN)、有机氮(ON)赋存状态分析,并对比了十年前后该地沉积物中氮赋存状态的变化情况。实验结果表明:TN含量为518.913~4386.899 mg/kg,ON含量为101.531~3793.683 mg/kg。在-3 cm以上,TN和ON含量较高,且ON是TN的主要组成部分;随着深度增加,两者含量迅速减少,AN含量略有降低。与十年前该地区沉积物中氮的相关数据对比,TN含量增加,其中AN含量增加明显;在-3 cm以上,ON、TN在表层沉积物中增加明显。研究认为:沱江流域沉积物中的氮已经作为内源氮释放至间隙水甚至上覆水中,同时存在外源污染,致使沉积物表层有机氮以及总氮含量升高明显。     

河床沉积物渗透系数空间变异性研究——以滦河下游为例

河床沉积物的渗透系数是水文地质关键参数之一,其大小直接影响河水与地下水之间的转换关系。采用水头下降竖管试验法对滦河下游3个不同断面,共32个测试点河床垂向渗透系数Kv进行研究。结果表明:滦河床沉积物Kv值总体在0.17~2.93m/d之间变化,近似服从正态分布;沿不同地貌单元(冲积平原-海积平原-入海口)、不同河床断面以及在较小的1m×1m范围内沉积物Kv值均存在明显差异,变异程度由冲积平原向入海口处递增,表明河床沉积物的渗透性在空间上具有较强的变异性;河床两岸沉积物的Kv值明显小于河流中心,而在较短的流程内Kv值沿河流流线方向基本不变。颗粒分析结果显示沉积物颗粒的大小与分布是造成渗透系数差异性的主要原因。此外,河床中的淤泥质层会极大地降低沉积物的渗透能力,减弱河水与地下水之间的水量交换能力。研究结果对滦河流域河水和地下水转换关系研究提供了理论和数据支持。     

波浪载荷导致黄河口潮坪沉积物垂向运移现场观测研究

2005年8月7~8日,现代黄河三角洲刁口地区经历了一次由台风麦莎引起的风暴潮过程。通过对比分析风暴潮前后受保护潮坪滩面沉积物的粒度特征变化情况,发现了风暴潮期间在强烈的波浪载荷导致的渗流作用下,粉质土海床出现了极细粉粒由下向上运移并输出滩面的现象。结合现场试验期间采集到的孔隙水压力监测数据,本文基于海床动力响应的观点分析了其成因机制。     

一种现场测定海底沉积物渗透系数的新方法

介绍了潮间带地区,海潮引起海水位变动时,一种原位测定海底沉积物渗透系数的新方法.该方法不仅可以测定海底沉积物水平和垂向的渗透系数,还可对海底沉积物中任意倾斜方向的渗透系数给予测定,这一点是传统测定沉积物渗透系数的方法所无法达到的.通过所测数据,我们可以画出表征含水层渗透系数的椭圆,从而确定海底沉积物各相异性的性质,这一结果对于研究地下水流动、河水泄流及海底沉积物中污染物的运移意义十分重大.该方法能有效的用于不同海洋地质情况,并且相比颗粒分析、渗透仪、和抽水试验等其他方法更经济,更实用.     

南极半岛西北海域表层沉积物中微植物有机质分布特征及其意义

南极半岛西北海域表层沉积特中，微植物有机质颗粒包括五种类型：现代孢粉、再沉积孢粉、具结构有机质残骸、无结构有机质颗粒以及海藻类。按成因可分为陆生物质和海生物质两大类。本文分析陆生微植物有机质、特别是再沉积孢粉和无结构有机颗粒的组分、丰度、时代及分布格局，指出区内表层沉积物可能属于近源补给成因，半岛陆架、南设德兰群岛岛架和岬湾等的水动力条件强于海峡中央，并探讨了物源与海流的关系。     

美国内布拉斯加州普拉特河河床沉积物渗透系数的现场测定

竖管测定法可现场测定河床的渗透系数.采用人工梯度法和自然梯度法两种方法,对普拉特河位于卡尼市(KearneyCity)东南河段河床的垂直、水平和任意方向的渗透系数进行了野外现场测定.10个测点的垂向渗透系数的平均值为30.51m/d,一个测点的水平方向渗透系数为97.2m/d,其各向异性比率约为3.结果表明:普拉特河床沉积物剖面上具有一定的各向异性,平面上为非均匀介质.     

沙颍河河床沉积物渗透性规律分析

河床沉积物的渗透性是影响河水与地下水水量交换大小的一个重要因素。以沙颍河为例,采用原位竖管法测定了沙颍河界首-阜阳段河床沉积物垂向渗透系数 Kv和任意方向渗透系数 Ks,并采用变水头渗透仪法测得界首、太和实验点河床沉积物渗透系数。通过对比分析两种实验结果,得到沙颍河河床沉积物渗透性很小,但呈现从上游到下游逐渐变小的趋势,且呈明显各向异性,局部受采砂等人类活动的影响。     

哈素海沉积物中氮和有机质的分布特征

针对哈素海富营养化日趋严重的现实,系统开展了湖泊沉积物中不同形态氮及有机质的空间分布和污染特征研究。结果表明,表层沉积物中TN、Org N、NH+4 N及有机质的水平分布均表现经向分异特征,Org N的分布特征主导了TN的水平分布格局,有机质与TN具有强相关性。沉积柱芯中TN随深度增加而递减,有机质和Org N与TN的垂向分布相似,尽管 NH+4 N的垂直变化分异较大,但仍表现于表层富集的特点。Org N为表层沉积物和沉积柱芯中氮的主导形态,NH+4 N为无机氮的主导形态,成岩过程中,沉积物中TN只有极少部分在发生矿化。沉积物中有机质主要来源于湖中芦苇等大型挺水植物及陆源输入。哈素海表层沉积物的氮污染对底栖生物已经产生了严重的生态毒性效应,对底栖生物群落及整个水生生态系统构成了严重威胁。     

黑龙江省主要类型土壤中微量元素含量的垂向分异研究

黑龙江省主要类型土壤中微量元素在剖面中的变化趋势是不同的，这与不同类型土壤的成土母质、成土条件、土壤有机质和土壤中粘粒含量等有关。各种类型土壤表层中微量元素Fe、Mn、Zn、Cu、Co的有效量均大于其有效态临界值，并且Cu、Zn、Mn全量与有效量之间呈明显的相关关系。     

西安市浅层地温场垂向分布特征及其影响因素分析

根据西安市内布设的12口长观孔监测的一年内的月平均地温,绘制不同时期地温随深度变化曲线,系统分析西安市浅层地温场垂向上的分布特征及其影响因素。分析得出：西安市垂向上的分布特征有两种类型：渐变升温型和升温降温交替型。影响其分布的主要因素是地质构造、地下水活动以及岩性。在开发利用过程中要针对浅层地温场不同的变化类型因地制宜地进行调查评价工作,合理开发西安市浅层地温能。     

基于MODFLOW-SUB建立变渗透系数的地下水流-地面沉降模型

在基于MODFLOW-SUB建立的地下水流-地面沉降模型中,设定黏性土夹层内垂向渗透系数为常数,但黏性土夹层在压缩过程中,其垂向渗透系数会随之变化,因而运用该模型预测长期地面沉降可能与实际情况有较大差距。本次研究通过结合沉降过程中黏性土夹层内垂向渗透系数与水头的变化规律对SUB源代码进行改进,建立变渗透系数模型,并以美国地质调查局建立的加州羚羊谷典型结构为基础设计算例,分别对常渗透系数模型和变渗透系数模型进行模拟。结果显示：在开采初期的前20 a,两模型具有较好的一致性;随着开采的持续进行,变渗透系模型计算的累计沉降量逐渐小于常渗透系数模型,80 a内沉降量减少了约15.6%;随着开采量的增大,两模型产生差异的时间逐步提前且最终沉降差值增大;随着夹层厚度的增大,两模型产生差异的时间逐步滞后但最终沉降差值增大。由此表明,常渗透系数模型和变渗透系数模型在开采初期都具有很好的适用性,可以满足模型精度,但随着开采时间的延续,变渗透系数模型可以更好地反映实际压缩沉降过程。     

太平洋西部深海沉积物中有机质、氮、磷的初步研究

本文通过对太平洋西部(南纬2°-8°,东径170°-173°20')水深在3800-5200米7个站位柱状样中有机质、氮、磷的含量分析,并与沉积物中粒度、微古、底栖生物、矿物资料的对比研究,指出了太平洋西部深海沉积物中有机质、氮、磷的分布规律,控制因素及地球化学特征。资料研究表明:有机质、氮主要来自海水的化学作用及生物作用的沉淀物,而磷同时又有火山喷发时颗粒无机磷的加入;有机质、氮的含量分布与沉积物类型密切有关,在某种程度上,对太平洋西部的沉积环境起了标志作用。     

载体垂向扰动对轴对称型金属弹簧海洋重力仪的影响

轴对称型金属弹簧海洋重力仪在动态测量中不可避免地要受到载体扰动加速度的影响,以中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研制的CHZ-Ⅱ型海洋重力仪为例,在建立其测量模型的基础上,着重分析了载体垂向扰动对重力仪的电容微位移检测以及动态非线性误差的影响.结果 表明:载体垂向扰动加速度的大小直接影响电容微位移检测的输出,且垂向扰动加速度是海洋重力仪非线性误差的直接影响因素.这对提高海洋重力仪的动态测量精度有重要意义.     

贵州红枫湖沉积物有机质的酶及微生物降解

文章通过DNA、α-葡萄糖苷酶和硫酸盐还原菌等的变化,研究了贵州红枫湖沉积物中有机质的酶及微生物降解.有机质在微生物及其分泌的胞外酶的作用下被降解,在沉积物深度11cm以下被降解到相对较低的含量.DNA的分布表明表层9cm的沉积物深度内微生物的活动较为强烈,是微生物降解有机质的主要位置.α-葡萄糖苷酶在悬浮层含量最高,达0.75μmol/min*g干沉积物,提示有机质中的淀粉和糖原等物质在悬浮层降解较为激烈,被大量分解;随着沉积物深度的增加α-葡萄糖苷酶活性减弱,在有机质降解明显开始变缓的11cm沉积物中,α-葡萄糖苷酶活性已降低到0.17μmol/ming干沉积物.分子生物学的研究表明红枫湖沉积物表层7cm是硫酸盐还原菌的主要分布位置,结合有机质和SO2-4含量的研究结果,提示红枫湖沉积物中SO2-4不可能成为有机质氧化的主要电子受体,硫酸盐还原的限制因素也不是有机质供应.     

河流中污染源垂向紊动混合过程研究

着重研究了河流中点源及线源污染物的垂向紊动混合过程.根据大江河中污染物在排放口近区范围内的垂向紊动混合过程,提出了部分均匀混合水深的新概念,建立了点源及线源的垂向紊动混合过程基本方程.通过求解方程,得到部分均匀混合水深随纵向距离变化的基本规律和全水深垂向均匀混合距离的理论公式,且用相关实测资料进行了验证.将所建立的垂向紊动混合过程基本规律引入数值模型中,建立了部分均匀混合水深平均二维水质模型,并用现场罗丹明示踪实测资料进行验证,表明该模型较传统的全水深平均模型在近区具有更高的计算精度,与三维模型相比则有更高的计算效率.     

从水体到沉积物:探寻有机质的沉积过程及其意义

自然界中有机质分布广泛、类型多样且性质各异,不论在水体还是在沉积物(岩)中都扮演着重要的角色。因此,探讨各类型有机质聚集和沉积过程的差异性,对深化认识有机质沉积特征和演化规律具有重要的意义。生物体在生长过程中产生了许多有机质,包括生物体自身、生物残体、动物排泄物以及生物分泌的有机分子等,各类型有机质的性质差异极大。由于研究方法的不同,可将海洋中有机质划分为颗粒有机质(particulate organic matter,POM)和溶解有机质(dissolved organic matter,DOM),而DOM又可划分为胶体有机质(colloidal organic matter,COM)和真溶解有机质;从聚合体形式上看,又有海雪和悬浮体等存在形式。进一步分析发现有机质的形态包括生物体、生物残体、排泄物和有机质聚合体等,并且各类型有机质与无机矿物以不同的形式共存。此外,DOM与POM间存在一定的转化关系。这些性质和特征架起了不同类型有机质间聚集和沉积的桥梁。在沉积物(岩)中通过粒度或密度分级分离及孢粉相分析,也发现不同类型的有机质,如生物体、生物残体和无定形等,它们常与特定的无机矿物共生,如无定形多富集在黏粒级颗粒中,而生物体和生物残体多富集在粗颗粒中。进一步溯源发现沉积物(岩)中的各类有机质与生物有机质或海洋中有机质的类型极具相似性,这些特征展现各类型有机质在沉积过程中的差异性。综合有机质的形态、性质以及与矿物共生关系,认为有机质可通过机械沉积、化学沉积和生物沉积等3种不同的方式沉积保存,其中机械沉积的有机质以惰性的生物残体为主,化学沉积的有机质以活性极强的无定形为主,生物沉积有机质以活性较强的微生物和粘附物为主。有机质沉积方式及有机质特征、矿物—有机质间关系和保存条件的差异,决定了有机质的演化命运的不同,进而对有机质生烃以及碳循环产生重要的影响,因而应引起人们的高度关注。