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1、河口物質(zhì)通量是全球海洋通量聯(lián)合研究(JGOFS)和海岸帶陸海相互作用(LOICZ)的重要研究課題。珠江三角洲河網(wǎng)與河口區(qū)是中國(guó)典型的大尺度河口系統(tǒng),也是中國(guó)人口和產(chǎn)業(yè)高度聚集的地區(qū)之一。開(kāi)展珠江三角洲河網(wǎng)與河口區(qū)的物質(zhì)行為及通量研究,具有重要的科學(xué)價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義,不僅有助于加深對(duì)海岸帶陸海相互作用、物質(zhì)輸送與遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制的認(rèn)識(shí),為其它大河流系統(tǒng),尤其是復(fù)雜河網(wǎng)地區(qū)的物質(zhì)通量研究提供經(jīng)驗(yàn)與參考模式,還可為珠江三角洲河網(wǎng)水系污染的治理對(duì)策、
2、河口海洋環(huán)境問(wèn)題的科學(xué)問(wèn)題解決和尋求對(duì)策等提供重要的依據(jù)。 為此,本文將珠江三角洲河網(wǎng)與河口及其近岸海域視作一個(gè)整體,建立了一維河網(wǎng)與三維河口耦合水環(huán)境數(shù)學(xué)模型,以準(zhǔn)確描述河網(wǎng)與河口區(qū)的物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化與通量過(guò)程。耦合模型包括3個(gè)模塊:水動(dòng)力模塊、泥沙模塊與水質(zhì)模塊。利用實(shí)測(cè)資料對(duì)耦合模型進(jìn)行了率定與驗(yàn)證。結(jié)果表明,模擬值與實(shí)測(cè)值較為吻合,耦合模型計(jì)算效果良好,成功描述了河網(wǎng)與河口區(qū)的動(dòng)力與生物地球化學(xué)變化過(guò)程。 運(yùn)用耦
3、合模型模擬了2000年河網(wǎng)與河口區(qū)水—沙—污染物的輸移過(guò)程,進(jìn)而構(gòu)建了河網(wǎng)與河口區(qū)水—沙—污染物通量收支模式,分別對(duì)水—沙—污染物通量的輸送、空間分配情勢(shì)與季節(jié)變化展開(kāi)了探討,并量化各動(dòng)力學(xué)機(jī)制對(duì)污染物通量收支的貢獻(xiàn),以及量化入河網(wǎng)污染物通量與河網(wǎng)污染負(fù)荷對(duì)入河口污染物通量的貢獻(xiàn)。主要結(jié)論歸納如下: (1)河網(wǎng)區(qū)水—沙—污染物通量的空間分布極不均勻,物質(zhì)的輸送及其分配由徑流主導(dǎo)。上游各水系中,高要的水—沙—污染物通量主要輸往磨
4、刀門(mén)和蕉門(mén),石角的主要輸往虎門(mén)和蕉門(mén),老鴉崗和博羅的主要輸往虎門(mén),石咀的主要輸往崖門(mén)。河口區(qū)的物質(zhì)輸送由徑流、潮流、季風(fēng)、沿岸流等眾多動(dòng)力因子共同作用,并形成三支各具特色的海流,分別由不同動(dòng)力機(jī)制主導(dǎo)。其中,西南沿岸流是河口區(qū)水—沙—污染物通量最主要的輸送路徑。 (2)河網(wǎng)與河口區(qū)均以沉積為主。上游輸入的泥沙約有一半在河網(wǎng)區(qū)中發(fā)生落淤,主要集中于西江干流與北江干流等河段,各區(qū)域的沉積過(guò)程因水沙條件的差異而呈現(xiàn)截然不同的規(guī)律。另
5、有47%經(jīng)八大口門(mén)輸入河口區(qū)。河網(wǎng)輸入的泥沙約有89%在河口區(qū)中發(fā)生淤積,主要集中于口門(mén)附近、內(nèi)伶仃洋西灘和磨刀門(mén)海域。后者是河口區(qū)淤積最為強(qiáng)烈的地段。另有13%輸入外海。 (3)河網(wǎng)區(qū)和河口區(qū)對(duì)硝態(tài)氮與亞硝態(tài)氮(NO23)均表現(xiàn)為“源”的效應(yīng),對(duì)碳質(zhì)生化需氧量(CBOD)、氨氮(NH3)、無(wú)機(jī)磷(IP)表現(xiàn)為“匯”的效應(yīng)。其中,河網(wǎng)區(qū)CBOD、NH3、IP的凈消耗量分別為其外源輸入量的64%、51%、10%,另有38%、49
6、%、87%經(jīng)八大口門(mén)輸入河口區(qū);河口區(qū)CBOD、NH3、IP的凈消耗量分別為其外源輸入量的93%、81%、19%,另有12%、25%、84%輸入外海。此外,河網(wǎng)區(qū)污染物通量主要由外源貢獻(xiàn);河口區(qū)污染物通量由外源與內(nèi)源共同貢獻(xiàn),浮游植物動(dòng)力學(xué)過(guò)程亦起重要作用。污染物遷移轉(zhuǎn)化方面,氧化反應(yīng)、硝化作用、沉積機(jī)制分別是河網(wǎng)區(qū)CBOD、NH3與NO23、IP的主控動(dòng)力學(xué)機(jī)制;氧化反應(yīng)、硝化作用、浮游植物攝取作用分別是河口區(qū)CBOD、NH3與NO2
7、3、IP的主控動(dòng)力學(xué)機(jī)制。 (4)入河網(wǎng)污染物通量與河網(wǎng)污染負(fù)荷對(duì)CBOD、NH3入河口通量均有顯著貢獻(xiàn),其中入河網(wǎng)污染物通量對(duì)CBOD、NH3入河口通量的貢獻(xiàn)百分比分別為52%、45%。NO23、IP入河口通量則主要來(lái)自入河網(wǎng)污染物通量,其貢獻(xiàn)百分比分別為89%、68%。此外,磨刀門(mén)、虎門(mén)分別是入河網(wǎng)污染物通量、河網(wǎng)污染負(fù)荷最主要的輸出口門(mén)。 (5)水—沙—污染物通量及其收支呈現(xiàn)顯著的季節(jié)變化,物質(zhì)通量主要集中于洪
8、季。河網(wǎng)區(qū)中,泥沙呈現(xiàn)“洪淤枯沖”的季節(jié)變化;河口區(qū)在洪、枯季均以淤積為主,但其季節(jié)差異十分明顯;枯季的潮流對(duì)河網(wǎng)與河口區(qū)的泥沙沉積格局起重要的調(diào)節(jié)作用。河網(wǎng)與河口區(qū)在洪、枯季對(duì)各污染物表現(xiàn)出的“源匯”效應(yīng)及其主控動(dòng)力學(xué)機(jī)制保持一致,但污染物通量的季節(jié)差異非常明顯,分別有79%~80%的入河網(wǎng)污染物通量、72%~80%的入河口污染物通量、54%~74%的入海污染物通量集中于洪季。 綜合而言,本文較為完整地描述了河網(wǎng)與河口區(qū)水—
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