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    2020年, 第2020卷, 第3期 刊出日期:2020-05-25 上一期    下一期
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    2020 (3):  0-0. 
    摘要 ( 197 )   PDF(311KB) ( 67 )  
    相关文章 | 计量指标
    河口海岸学
    潮控型分汊河口分流过程探讨——以长江北支口为例
    陆佳玉, 葛建忠, 丁平兴
    2020 (3):  1-12.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941015
    摘要 ( 329 )   HTML ( 449 )   PDF(1350KB) ( 67 )  
    长江北支口是典型的潮控型分汊河口,其水动力及其汊道分流过程是影响潮控河口物质输运和地貌演变的主要因素. 本文基于2018年春季在北支口各汊道的坐底三脚架资料与断面走航资料,计算各汊道的优势流. 结果发现:大潮时,北支三条港与顾圆沙南水道均呈现涨潮优势,水流净向陆输运;顾圆沙北水道则呈现落潮优势,水流净输运方向指向口外. 同时,结合FVCOM高分辨率数值模拟,对北支口分流过程进行模拟. 结果表明,由于顾圆沙南水道近海口断面面积远大于北水道,且方位与涨潮时潮波传播方向一致,大部分外海潮波经过顾圆沙南水道上溯,涨潮量在南北水道空间上分配的差异性极大;同时,一部分经顾圆沙南水道上溯的潮波会越滩至北水道,与上游径流汇合后,共同经顾圆沙北水道下泄,北水道的落潮量增加,落潮量在空间上分配的差异性减小. 当大潮时,顾圆沙北水道的涨落潮分流比为29.7%、47.2%;小潮时,顾圆沙北水道的涨落潮分流比为41.6%、43.1%. 北支口余流基本态势为南水道进、北水道出. 这些指标及分流特征可为河口的物质输运、地貌演变及各汊道的发育、维持和衰亡过程的预测提供关键的指示参数.
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    长江河口北支建闸对减轻盐水入侵的数值模拟
    朱建荣, 鲁佩仪, 唐川敏, 陈晴, 吕行行
    2020 (3):  13-22.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941017
    摘要 ( 257 )   HTML ( 141 )   PDF(1119KB) ( 60 )  
    枯季长江河口盐水入侵的最大特色是北支盐水倒灌,它是南支东风西沙、太仓和陈行水库盐水的唯一来源,也是青草沙水库盐水的主要来源. 考虑潮汐和气候态1月和2月的径流量与风况,采用已严格验证过的长江河口盐水入侵三维数值模式,模拟和分析北支上段建闸前后盐水入侵的变化. 模拟结果表明:在北支上段建闸后,整个南支全为淡水,北支盐水倒灌南支的现象消失,北支上段盐度明显下降;在东风西沙、太仓和陈行水库取水口盐度接近0;在青草沙水库取水口盐度大幅下降,几乎所有时间盐度都低于0.45,全为淡水. 数值试验中,闸门的运行方式采用两种方案:全天落潮流期间开闸、夜里涨潮流期间关闸、白天涨潮流期间开闸,以及全天落潮流期间开闸、夜里和白天涨潮流期间关闸. 两者的试验结果中南支盐度变化几乎一致,原因在于前者的运行方式已经使得北支上段盐水入侵大幅减弱,出现盐度接近0.45的淡水区域;即使白天涨潮流期间开闸,其间进入南支的也是淡水,并且增加了南支向海的总余流. 从数值模拟的结果和闸门运行的成本考虑,推荐前者的北支建闸运行方案. 北支建闸极大地提高了上海东风西沙、陈行和青草沙水库取水时间,同样极大地提高了江苏太仓水库的取水时间,保障了两地的供水安全.
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    长江河口水位上升对流场和盐水入侵的影响
    唐川敏, 朱建荣
    2020 (3):  23-31.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941001
    摘要 ( 244 )   HTML ( 229 )   PDF(1379KB) ( 49 )  
    基于长江河口水动力和盐水入侵三维数值模式ECOM-si,通过数值模拟分析长江河口水位上升对径流、潮流和风生流的影响,以及在多种动力因子综合作用下对流场和盐水入侵的影响. 数值实验结果表明,在长江河口水位上升30 cm 的情况下,各河道横截面面积增大,向海的径流流速减小;潮流随水深增深略微增大;枯季北风作用产生的北港进、南港出的水平风生环流加强,在北支向陆的风生流有所加强. 水位上升后,北支盐水入侵增强;南支中段盐度变化不明显;北港、北槽盐水入侵随水位增加变化最为显著,小潮期间盐度增大值大于1,大潮期间增幅有所降低,北港北汊受水深增加盐水入侵变化最为强烈;南槽口门处滩地由于水位增加,非线性效应减弱,盐度不同程度的降低. 水位上升后南支水源地三个水库取水口盐度均有所上升,减少了可取水时间,不利于供水安全.
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    南水北调工程对长江口盐水入侵和淡水资源的影响
    苏爱平, 吕行行, 吴宇帆
    2020 (3):  32-42.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941031
    摘要 ( 288 )   HTML ( 212 )   PDF(1244KB) ( 48 )  
    南水北调工程为跨流域调水工程,其对于长江口淡水资源变迁的影响是当今研究热点之一. 本文应用三维数学模型,研究南水北调东线和中线工程短期和远期调水方案对长江河口盐水入侵和淡水资源的影响. 结果表明,在2月中下旬一个大小潮周期中,东风西沙水库、陈行水库和青草沙水库取水口盐度大于0.45的不宜取水时间分别为7.74、3.08和2.72 d. 同时,在东线和中线工程短期调水1 000 m3/s情况下,长江河口盐水入侵加剧,尤其在北港、北槽和南槽拦门沙区域及其北支上段盐度上升最为明显,出现了量值超过0.5的大面积区域,南支淡水区域减小. 在2月中下旬一个大小潮周期中东风西沙水库、陈行水库和青草沙水库不宜取水的时间分别增长了1.43、2.14和2.13 d. 在东线和中线工程远期调水1 600 m3/s情况下,整个河口盐度的上升更为明显,在北港、北槽和南槽拦门沙出现了盐度超过1的大范围区域,小范围区域盐度超过了1.5,南水淡水范围进一步减小. 在2月中下旬一个大小潮周期中东风西沙水库、陈行水库和青草沙水库不宜取水的时间分别增加了1.49、3.08和3.08 d.
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    崇明东滩鸟类栖息地优化工程区海堤水闸外侧引水渠冲淤数值模拟
    鲁佩仪, 朱建荣, 钱伟伟, 袁琳
    2020 (3):  43-54.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941013
    摘要 ( 245 )   HTML ( 162 )   PDF(1249KB) ( 66 )  
    在河口水动力模式的基础上,耦合泥沙模块和底部冲淤方程,建立了崇明东滩鸟类保护区海堤外侧引水渠冲淤三维数值模式. 模式上游闸门水通量由堰流公式计算,内侧水位由随塘河水动力模式计算,模式下游水位、盐度、泥沙浓度由长江河口大区域数值模式计算. 利用2018年7月28—30日优化工程区水闸开闸冲淤前后实测引水渠底部高程进行验证,模式计算的高程与实测值吻合良好,表明模式能较好地模拟引水渠冲淤变化. 冲淤计算结果表明,闸下引水渠在自然状态下,涵闸关闭60 d后基本淤平,闸口淤积量最大,淤积程度自闸口向外海逐渐减小. 引水渠自然淤积2个月后,随塘河蓄水至3.0 m开闸放水,引水渠平均冲淤量为96 mm;随塘河蓄水至3.8 m开闸放水,引水渠平均冲淤量为133 mm;纳潮冲淤一天,引水渠平均冲淤量为625 mm. 纳潮冲淤是最为有效的冲淤方式. 研究成果可为崇明东滩国家级自然保护区生态修复工程区的保护与管理、引水渠冲淤方案提供科技指导.
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    基于FVCOM的物理—生物地球化学耦合模型构建与应用
    施沈阳, 葛建忠, 陈建忠, 郑晓琴, 丁平兴
    2020 (3):  55-67.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941008
    摘要 ( 335 )   HTML ( 156 )   PDF(1395KB) ( 210 )  
    通过使用FABM框架将水动力模型FVCOM与生态模型ERSEM进行耦合,构建了一个新的适用于近岸复杂地形并完整描述了低营养级生态系统的物理—生物地球化学耦合模型:FVCOM-FABM-ERSEM. 基于该耦合模型分别建立了垂向一维模型和长江口三维模型. 使用欧洲L4站的多年观测资料对垂向一维模型(1DV)进行验证,验证结果良好. 使用长江口三维模型模拟长江口及其附近海域2013—2016年的历史过程,经与营养盐和Chl-a观测数据校验,并利用MODIS卫星遥感的海洋表层Chl-a分布数据对春季藻类暴发的空间分布进行了验证,证明建立的耦合模型能正确刻画长江口区域的温度、盐度、硝酸盐、磷酸盐、Chl-a等物理和生物地球化学过程. 同时,使用模型对长江口锋面区域的特征进行了再现,并讨论了盐度锋、泥沙锋、营养盐锋和叶绿素锋相伴产生与相互作用的关系.
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    纳米银对河口潮滩硝酸盐异化还原成铵过程的影响
    张梦霞, 郑艳玲, 尹国宇, 董宏坡, 韩平, 高娟, 刘程, 常永凯, 刘敏, 侯立军
    2020 (3):  68-77.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941005
    摘要 ( 242 )   HTML ( 295 )   PDF(906KB) ( 40 )  
    人类活动会导致纳米银(AgNPs)毒性污染物在河口海岸环境富集,但AgNPs赋存和累积对河口氮转化过程的影响尚不清楚. 为此,以长江口作为研究区域,对不同粒径(10 nm、30 nm和100 nm)及不同浓度(0.1 mg/L、5 mg/L和10 mg/L) 的AgNPs进行暴露实验,探究AgNPs对河口潮滩硝酸盐异化还原成铵(DNRA)的影响. 结果表明,添加AgNPs对不同盐度沉积物DNRA速率均产生一定程度的抑制效应,但其抑制率并没有随时间增长而明显增大. 受沉积物理化性质的影响,AgNPs对中盐度(8.0‰)沉积物DNRA速率抑制效应总体上高于其余盐度沉积物. 沉积物环境中AgNPs的粒径及浓度均是影响其毒性的重要因素:当浓度不超过5 mg/L时,10 nm粒径AgNPs毒性大于30 nm和100 nm粒径,其在不同盐度沉积物中抑制率最高达16.03%、20.27%和15.36%;但当AgNPs浓度为10 mg/L时,30 nm和100 nm粒径的AgNPs对DNRA速率抑制程度明显增大,毒性效应大于10 nm粒径AgNPs,不同盐度沉积物中最大抑制率分别为17.48%、33.18%和26.45%. AgNPs释放的Ag+ 浓度与DNRA速率的抑制率未存在显著的正相关关系(p > 0.05),反映AgNPs释放的Ag+对DNRA存在一定的抑制作用,但并不能完全解释AgNPs的毒性作用特征. 研究结果对于客观评价金属纳米材料对河口氮循环的潜在影响具有重要科学意义.
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    沉积物再悬浮对长江口潮滩上覆水体脱氮过程的影响
    张红丽, 尹国宇, 郑艳玲, 高娟, 高灯州, 常永凯, 刘程
    2020 (3):  78-87.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941007
    摘要 ( 203 )   HTML ( 196 )   PDF(1291KB) ( 44 )  
    以长江口潮滩作为研究区域,采用15N同位素示踪技术,模拟研究了沉积物再悬浮过程对水体反硝化和厌氧氨氧化的影响. 结果表明,沉积物再悬浮引起的上覆水体反硝化和厌氧氨氧化速率与水体浊度呈显著的正相关关系,这说明沉积物再悬浮能够促进水体脱氮过程的发生. 在沉积物再悬浮条件下,采样点反硝化与厌氧氨氧化速率受不同站位理化因素的影响,存在明显的空间差异,且主要受沉积物总有机碳含量的控制. 此外,随着沉积物再悬浮浊度的增加,水体中反硝化细菌nirS基因与厌氧氨氧化细菌16S rRNA基因丰度均呈增加趋势. 这说明沉积物再悬浮可增加水体脱氮功能菌群的丰度,进而增加脱氮速率. 研究结果表明,评价河口潮滩沉积物再悬浮对氮转化过程的影响具有重要的科学意义.
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    源自青藏高原的大河流域近期入海物质通量变化及其影响分析
    章啸程, 蒋雪中
    2020 (3):  88-97.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941006
    摘要 ( 209 )   HTML ( 206 )   PDF(979KB) ( 45 )  
    亚洲多条大河源自青藏高原地区,各流域水资源的变化一方面反映了青藏高原的变化,另一方面与流域国家间的水资源利用关系密切. 基于1995年和2015年两期土地利用现状遥感监测数据和源自青藏高原的6条主要河流水沙及氮、磷、硅等营养盐通量数据,尝试分析不同流域河流入海物质通量变化及影响因素. 结果表明:1995—2015年,印度河和布拉马普特拉河径流显著减少,长江入海径流阶段性下降,恒河增加而黄河和湄公河径流总体变化不大. 长江、黄河和印度河输沙量显著减少(p < 0.05). 营养盐通量方面,黄河、湄公河溶解无机氮呈上升趋势而长江略有下降. 氮磷通量主要受径流量的影响,硅酸盐通量主要受输沙影响,与输沙变化一致. 坝库兴建、土地利用类型变化和农药化肥使用减少了泥沙输送且改变了营养盐输送. 社会经济发展阶段更高的流域,氮磷总量增加,输沙减少. 研究河流入海物质通量,掌握各流域本底数据,为实现流域水资源调控及建设流域命运共同体提供基础.
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    基于生态系统服务的海岸带生态修复工程成效评估——以鹦鹉洲湿地为例
    吴威, 李彩霞, 陈雪初
    2020 (3):  98-108.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941027
    摘要 ( 280 )   HTML ( 172 )   PDF(692KB) ( 89 )  
    鹦鹉洲湿地作为上海首个国家级人工海岸线修复试点项目已运行接近3年,现阶段了解工程修复成效对决策者、建设者和管理者至关重要. 本研究基于生态系统服务,选取植物供给、水质净化、固碳、气候调节、抗风消浪、生物多样性维持、休闲娱乐和科研教育8项关键性评价指标,开展工程成效评估. 评估结果显示,鹦鹉洲2018年生态系统服务总价值为437.6万元·a-1,单位面积价值为18.9万元·hm-2·a-1,其中文化服务(45.6%) > 调节服务(41.9%) > 支持服务(12.4%) > 供给服务(0.1%);实施生态修复后鹦鹉洲岸段生态系统服务价值显著提高,其服务类型以文化、生态为核心,服务区域具有本地化特点,对金山岸线生态环境质量的改善作用明显. 本次研究成果直观显示了鹦鹉洲的修复成效,研究方法可为类似海岸带生态修复工程的评估提供参考.
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    地理学
    IPBES土地退化与恢复驱动因素审视
    郭晓娜, 陈睿山, 李强, 潘真真
    2020 (3):  109-118.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941009
    摘要 ( 223 )   HTML ( 138 )   PDF(782KB) ( 33 )  
    土地退化是全球性重大生态问题之一,危及32亿人的福祉,威胁粮食、水安全,降低生物多样性,同时引发地区冲突、大规模人口迁徙和疾病传播,近年来受到UN、IPBES、IPCC等组织的广泛关注. 理解土地退化的驱动因素是防止土地退化和恢复退化土地的根本. 本文以生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(IPBES)土地退化与恢复评估报告为基础,审视了土地退化的驱动因素. 具体包括:土地退化的直接驱动因素,即牧场经营,农田和农林管理,森林和人工林改造,非木材自然资源开采,林火变化,外来物种引进,采掘业发展,以及基础设施建设、工业化、城市化共8类;间接驱动因素和作用机制,包括人口、经济、科学知识和技术、制度与管理及文化5大间接驱动因素间的交互作用、情境依赖、非线性剧变和远程耦合式驱动机制. 并指出气候变化也可导致多种类型的土地退化. 最后聚焦我国典型地区土地退化的驱动因素,并提出相应的防范和应对措施. 对土地退化驱动因素的深入理解,将为我国“山水林田湖草”土地系统的统筹治理和“美丽中国”建设提供决策支持.
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    “保基”原则下上海市养老机构服务可达性评价
    陈洁, 吴健平, 郭珮珺, 姚申君
    2020 (3):  119-128.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201841038
    摘要 ( 208 )   HTML ( 38 )   PDF(1266KB) ( 57 )  
    科学评价上海市养老机构服务可达性是判断其服务区域差异和优化其空间配置的重要前提. 考虑到上海市养老机构须在“保基”原则的政策影响下提供服务,本文通过引入幂函数型距离衰减函数、按机构规模设置三级服务半径、加入行政区匹配对传统两步移动搜索法进行改进,并基于供需点之间的实际驾车距离计算上海市各乡镇(街道)的养老机构服务可达性. 结果表明:上海市养老机构服务可达性远不及2020年规划要求,每千人拥有达35张床位的乡镇(街道)机构占比不到三分之一. 对比分析考虑和不考虑行政区匹配两种情景下的服务可达性,结果发现:为养老机构服务设置行政区壁垒后大部分乡镇(街道)的养老机构服务可达性有所下降;老年人口集中的中心城区可达性下降情况最为显著;一定程度上扩大了养老机构服务的城郊差异,加剧了区域发展不平衡现象.
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    城市与区域科学
    城市道路肌理形态多维指标的微气候影响分析——上海实证研究
    姜允芳, 韩雪梅, 石铁矛, 宋丹然
    2020 (3):  129-147.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201941004
    摘要 ( 234 )   HTML ( 26 )   PDF(1423KB) ( 33 )  
    不同历史背景和规划理念下形成一个城市的不同道路肌理形态,不同的道路肌理形态又影响作用于城市微气候因子而形成了独特的局地微气候. 以上海老城厢、古北社区、安亭新镇和新江湾城4个城市肌理为研究对象,利用ENVI-met4.3模拟软件对4个区域的微气候进行模拟,进而从中观与微观方面对比分析城市道路肌理的微气候状况. 在中观层面分析了路幅宽度、走向、间距和连通性与气候环境的关联性;在微观尺度分析了道路的贴线率、高宽比(H/W)和天空开阔度(SVF)指标对道路的微气候因子分布特征的影响. 这一尺度的微气候特征比较分析研究对城市设计及空间形态优化方面将提供气候适应性发展的有益建议.
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