孤立波与升沉水平板相互作用数值模拟研究     

纪巧玲  刘庆凯  徐成浩 《海洋工程》2021,39(4):70-78

合理的刚度和潜深设计可以使升沉水平板获得优异的消浪性能。基于考虑流体黏性的二维不可压缩Navier-Stokes方程,以高阶紧致插值CIP(constrained interpolation profile)方法求解方程对流项,采用VOF(volume of fluid)方法重构自由液面,构建二维数值波浪水槽。采用试验数据验证模型后,研究孤立波与升沉水平板相互作用,分析相对刚度K*、相对潜深d/h、相对波高H/h对于升沉板的消浪性能和运动响应的影响,揭示升沉板对孤立波的消浪机理。研究表明:在孤立波通过时,升沉板会经历一个先上升后下降的运动,随后非线性自由振动,板下方水体近似均匀流动,且水流的垂向流动与板的垂荡方向一致;升沉板主要通过不对称涡旋脱落、浅水变形、波浪反射与辐射波转化等方式消耗孤立波能量;一定条件下,采用最优相对刚度K*=4.0和最优相对潜深d/h=0.52可以取得良好的消浪效果,此时透射系数最小,同时升沉板的运动响应在合理的范围内。  相似文献   

太湖环棱螺对两种常见沉水植物生长的影响   总被引：2，自引：1，他引：1  

白秀玲  谷孝鸿  张钰 《湖泊科学》2007,19(1):98-102

环棱螺(Bellamya sp.)是太湖常见的一类软体动物.本研究通过室内实验,探讨环棱螺对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata Royle)和伊乐藻(Elodea nuttalli ST John)生长的影响及水体营养盐含量的变化.结果表明,三种处理情况下,单位质量伊乐藻增加的数量分别为:H组0.475 g,L组0.106 g,C组0.021 g,单位质量轮叶黑藻增加的数量分别为:H组0.704 g,L组0.663 g,C组0.478 g.从实验前后两种沉水植物的长度和分蘖数变化来看,H组最高,L组与C组分别次之,所以不论生物量、长度还是分蘖数的变化量,与环棱螺共存的伊乐藻和轮叶黑藻的变化都高于对照组中两种沉水植物的变化.环棱螺新陈代谢促进水体中溶解态氮磷含量增加,三种情况下水生植物的初级生产力都相当,由此可推测环棱螺通过新陈代谢,一定程度上促进了两种沉水植物的生长.  相似文献   

菹草(Potamogeton crispus)附着物对水体氮、磷负荷的响应   总被引：2，自引：0，他引：2  

董彬  陆全平  王国祥  毛丽娜  林海  周锋  魏宏农 《湖泊科学》2013,25(3):359-365

通过实验模拟了10组氮、磷负荷对菹草(Potamogeton crispus)生长期和衰亡期茎叶附着物的影响.结果显示:随着水体氮、磷浓度的升高,菹草附着物的叶绿素a(Chl.a)含量、附着有机物量、附着无机物量和附着物总量均增加,在氮、磷浓度最高的T10组(总氮12.0 mg/L,总磷1.0 mg/L),附着物的总量达到高峰,附着物的Chl.a含量为2.005~4.765mg/g(DW),附着有机物的量为29.027~94.886 mg/g(DW),附着无机物的量为176.881~397.750 mg/g(DW),附着物总量为205.909~492.636 mg/g(DW).在菹草的快速生长期、稳定期和衰亡期,附着物的Chl.a含量、附着有机物量、附着无机物量和附着物总量均存在显著差异,均表现为衰亡期 >稳定期 >快速生长期,且在各营养盐浓度下均存在这一趋势.菹草衰亡期附着物的Chl.a含量、附着有机物量、附着无机物量和附着物总量分别为稳定期的1.046~1.826、1.046~1.638、1.029~1.858和1.106~1.717倍,为快速生长期的2.324~4.059、2.323~3.640、2.101~3.792和2.280~3.584倍.结果表明水体氮、磷负荷的增加促进了菹草茎叶附着物的生长和积累,加速了沉水植物衰亡.  相似文献   

Effect of offshore waves and vegetation on the sediment budget in the Virginia Coast Reserve (VA)     

William Nardin  Sara Lera  Jaap Nienhuis 《地球表面变化过程与地形》2020,45(12):3055-3068

The potential for rapid coastline modification in the face of sea-level rise or other stressors is alarming, since coasts are often densely populated and support valuable infrastructure. In addition to coastal submergence, nutrient-related water pollution is a growing concern for coastal wetlands. Previous studies found that the Suspended Sediment Concentration (SSC) of coastal wetlands acts as a first-order control of their sustainability, but SSC dynamics are poorly understood. Our study focuses on the Virginia Coast Reserve (VCR) Long Term Ecological Research (LTER) site, a shallow multiple tidal inlet system in the USA. We apply numerical modelling (Delft3D-SWAN) and subsequent analyses to determine SSC dynamics within the VCR. In particular, we consider two important controls on SSC in the system: vegetation (seagrass and salt marsh) and offshore waves. Our results show that vegetation colonies and increased wave energy lengthen water residence time. The reduction in the tidal prism decreases SSC export from the bay via tidal inlets, leading to increased sediment retention in the bay. We found that alongshore currents can enhance lagoon SSC by importing fine sediments from an adjacent inlet along the coastline. Our numerical experiments on vegetation seasonality can improve the understanding of wave climate impact on coastal bay sediment budget. Offshore waves increase sediment export from coastal bays, particularly during winter seasons with low vegetation density. Therefore, our study can help managers and stakeholders to understand how to implement restoration strategies for the VCR. © 2020 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

中国苦草属(Vallisneria)植物萌发与生长的影响因素     

王瑞  何亮  张萌  曹特  张霄林  刘颖  倪乐意  葛刚 《湖泊科学》2021,33(5):1315-1333

由于人类生产生活对众多淡水水体的扰动、污染,我国苦草属(Vallisneria)植物的种群规模出现了严重的退化.明确苦草属植物萌发和生长的影响因素,阐明苦草属植物退化的原因,是保护和恢复该属植物亟需解决的科学问题.通过对已发表的文献进行收集和分析,总结了影响苦草属植物萌发和生长的主要因素,并通过挖掘文献中的数据,对重要环境因子与苦草属植物萌发和生长参数的关系进行了分析.结果表明:(1)涉及苦草(V.natans(Lour.) Hara)的研究较多,而涉及刺苦草(V.spinulosa Yan)和密刺苦草(V.denseserrulata Makino)的研究较少;(2)苦草属植物种子的萌发受到温度、光照强度、水深、掩埋深度、基质情况和储存方式等因素的影响;(3)苦草属植物生长受到光照强度、水深、水体营养水平、底泥营养水平、底泥有机质和动物牧食等因素的影响;(4)其他条件适宜时,苦草和刺苦草种子在20～30℃都保持较高的萌发率(均值 50%);(5)苦草种子萌发率随着掩埋深度的增加而快速下降;(6)苦草的相对生长率随光照强度的增加而升高,随水深增加而下降;(7)苦草的相对生长率随着氨氮浓度增加而下降;(8)水体和底泥中高含量的总氮和总磷对苦草属植物生长的抑制作用主要是通过促进浮游植物和附着藻生长导致的遮光,而不是直接毒害作用.未来需要进一步加强苦草属植物萌发、生长参数与环境因子关系的定量研究,更好地服务于该属植物的保护和恢复.  相似文献   

工具种轮叶黑藻的组织培养与快速繁殖   总被引：1，自引：1，他引：0  

蒋金辉  周长芳  安树青  关保华  蔡颖 《湖泊科学》2008,20(2):215-220

利用组织培养技术对工具种轮叶黑藻进行快繁研究,建立无菌体系后,在0.5和l倍MS培养液中添加0.5-2mg/L BA及O.1-0.2mg/L IAA进行芽诱导;在0.25、0.5和l倍MS培养液中添加0.1-0.2mg/L LAA进行根诱导.结果发现,1倍MS lmg/LBA 0.1mg/LIAA培养基获得最大芽数及芽生物量,最适合芽诱导;0.5倍Ms O.1mg,LIAA或l倍MS 0.2mg,LIAA培养基最能促进根的发展.芽增殖使轮叶黑藻繁殖效率达每季度1800倍以上;再经根诱导,快速形成完整植株,提高定居能力.在室外水体中以两种密度(100株/m2,320株/m2),三种底质(沙,泥,泥 沙(1:1V/V))上进行移栽,成活率100%.21d后,高密度群落覆盖度大于70%.表明该技术不仅可在短期内获得大量种苗,且种质优,为沉水植被恢复工程奠定关键的基础.  相似文献   

黑藻对沉积物及土壤中不同形态磷的利用与转化   总被引：3，自引：0，他引：3  

赵海超  王圣瑞  金相灿  步青云  刘景辉 《湖泊科学》2008,20(3):315-322

利用同一区域湖泊和河流沉积物及土壤培养黑藻,运用化学连续提取法对底质中磷的不同形态进行分离,同时分析黑藻生物量及底质中上覆水和间隙水中磷浓度的变化,并对底质中生物可利用磷进行了估算,揭示沉水植物对底质中不同形态磷的利用与转化规律。结果表明,底质中弱吸附态磷、可还原性磷（RSP）是黑藻利用的主要磷形态;土壤与沉积物相比不利于黑藻生长,营养水平高的河流沉积物有利于黑藻初期生长,但容易使其早衰;沉积物作底质上覆水和间隙水磷浓度主要受底质中RSP含量的控制;土壤作底质上覆水和间隙水磷浓度主要受弱吸附态磷控制;黑藻能促进底质中磷向可利用态转化;黑藻对土壤中生物可利用磷的利用率比沉积物低。  相似文献   

基质类型和物种丰度对沉水植物模块化生长及根系发育的影响     

郭晶晶  蔡国俊  陈瑶琪  吴舟航  侯晓丽  葛依立  符辉 《湖泊科学》2023,35(5):1562-1572

沉水植物恢复是富营养化湖泊生态恢复的关键,基质类型和物种丰度对沉水植物生长和群落稳定具有重要作用,本研究旨在探索不同基质类型和物种丰度对沉水植物生长及根系发育的影响,为富营养化湖泊沉水植物恢复技术研究提供基质筛选和物种配置的技术参数。研究选取苦草(Vallisneria natans(Lour.) Hara)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus A.Bennett)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)、伊乐藻(Elodea nuttallii(Planch.)H.St.John)4种沉水植物,根据物种丰度(1、2、3、4个物种)配置了11个物种组合,且选配了4种基质类型:无疏松层(a1、a2)和有疏松层(b1、b2),总计处理数为44(n=11×4)。测定了地上生物量、地下生物量、总生物量、株高、最大根长、总根长、总根表面积、总根体积、根平均直径、总根尖数、根分枝数、根交叉数、根冠比、根比表面积等14个生长及根系功能性状指标。结果表明:(1)随着沉水植物丰度的增加,地下生物量、总生物量、株高、最大根长、总根长、总根表面积、总根体积、总根...  相似文献   

洪泽湖3种沉水植物附着细菌群落结构及多样性   总被引：1，自引：0，他引：1  

马杰  范婤  王国祥  韩睿明  董彬  冀峰  彭云 《湖泊科学》2016,28(4):852-858

沉水植物茎叶表面附着的藻、菌及其他物质,不仅影响沉水植物自身生长,而且影响水体物质循环过程,附着藻类的研究已经有不少报道,但附着细菌的报道相对较少.采用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,研究洪泽湖典型沉水植物——菹草(Potamogeton crispus)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)在生长旺盛期叶表面附着细菌的群落结构及多样性特征,并采用冗余分析法探讨环境因子对附着细菌丰度的影响.结果表明,(1)3种沉水植物附着细菌群落结构有明显的差异性.143 bp T-RF在菹草和篦齿眼子菜中的相对丰度平均达到了20%和11%,而在金鱼藻中的相对丰度小于1%;89 bp T-RF在金鱼藻中的相对丰度平均约为13%,而在菹草和篦齿眼子菜中相对丰度小于5%.94 bp T-RF在菹草样品中相对丰度超过15%,而在其他样品中未被检测出.(2)从多样性角度分析,3种沉水植物附着细菌多样性大小依次为篦齿眼子菜菹草金鱼藻.(3)部分限制性片段的丰度受环境因子的影响较大,如89、94、143和227 bp T-RFs.而如167 bp T-RFs在3种沉水植物中的相对丰度分布较为稳定,受上述环境因子的限制较小.根据细菌比对结果,洪泽湖附着细菌的优势菌群可能属于拟杆菌门(Bacteroides)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)3个门类.  相似文献   

水位波动的幅度与频率对刺苦草(Vallisneria spinulosa)生物量和形态特征的影响     

丁明明  黎磊  金斌松  陈家宽 《湖泊科学》2021,33(1):192-203

沉水植物是维持浅水湖泊清水稳态以及湖泊生态系统结构与功能的关键生物类群.近年来,气候变化和人类活动的双重作用造成湖泊水文情势的明显改变,对沉水植物的生长、繁殖和演替有着较大的影响.本文选取2个水位波动幅度与2个波动频率(逐渐改变水位),以恒定水位作为对照,研究湿地中具有重要生态功能的沉水植物刺苦草(Vallisneria spinulosa)的生物量及地上和地下营养器官形态结构对水位波动的响应.结果表明,相对于恒定水位,波动水位(低幅度低频率、低幅度高频率、高幅度低频率、高幅度高频率)对刺苦草的总生物量和获取限制资源相关器官有显著影响.相比于对照组,水位波动能够显著降低刺苦草分株数、叶片数、根数、根长、匍匐茎数、总匍匐茎长以及叶、根、地上和地下生物量,但会显著增加其株高和比叶面积.不同波动频率(低频率和高频率)和幅度(低幅度和高幅度)对光合器官的形态特征都没有显著影响,但叶和地上部分的生物量积累均受到波动幅度的显著影响.水位波动幅度显著改变了刺苦草的根数和根长,而波动频率的影响不显著.因此,对浅水湖泊受损刺苦草群落进行重建时,应避免较大幅度的水位波动,从而有利于增强植株快速恢复的能力.  相似文献