暴雨径流对海河干流水质的影响及排干水质要求的确定

以天津市海河上游河段为研究对象,模拟计算暴雨径流由二级河道排入海河干流后所造成的影响。采用EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型建立了海河干流上游河段的水动力和水质模型。在不同降雨重现期和干流入口流量的情况下,模拟了二级河道排放污染物COD、DO、NH3-N和TP等在海河干流的迁移转化规律。降雨重现期选取0.5 a、1 a、2 a、5 a、10 a和50 a。海河干流入口流量选取0、10 m3/s、20 m3/s、30 m3/s、50 m3/s、100 m3/s、150 m3/s和200 m3/s。海河干流的柳林控制断面为水质控制断面。当降雨重现期为10 a、干流入口流量为0时,柳林控制断面处COD、NH3-N和TP质量浓度分别超标73%、47%和197%,DO质量浓度只有3.16mg/L,水体污染严重。在保证柳林控制断面处水质满足水质要求的前提下,确定了各二级河道排干水质要求拟合曲线。当固定降雨量时,干流入口流量越小,二级河道排干水质的控制指标就越严;当固定干流入口流量时,降雨量越大,二级河道排干水质的控制指标就越严。根据二级河道排干水质控制指标,可计算各二级河道的排干水体的总截污量和DO补充量,为汛期海河水环境保护提供理论指导。     

科学确定生态流量 加强水利水电工程环境监管

水利水电工程的建设改变了河流的天然水文情势,造成大坝下游河道减脱水现象,可能带来水环境质量恶化和生物多样性降低等一系列河流生态环境问题。国内外研究发现,河流水文情势与河流生境之间存在着复杂多样的响应关系,应保障河流基本的水文过程以维持河流形态和基本生态功能。维持适宜的生态流量是减缓水利水电工程环境影响的重要措施。为减轻水利水电工程对下游生态环境的影响.     

基于InfoWorks ICM模型的城市排水管网与内河耦合模拟

在城市内涝模拟中,通常通过设置排水管网边界水位将河道纳入考虑范围,这种方法不适用排水管网流量对城市内河影响显著的情境。以C市J区中部为例,利用Info Works ICM模型,模拟不同设计暴雨重现期时,城市排水管网与河道之间的相互影响。结果表明,当排水管网出流量对河道影响显著时,会导致管道接入内河处上游的流量和流速下降,降低河道的排涝能力:节点H2处上游流量下降1.6m3/s左右,流速下降0.58m/s左右。同时内河水位的上升也会导致排水管网处于淹没出流状态,重现期从1a增加到10a,管段66的淹没出流开始时间提前10min左右,淹没出流结束时间推迟2 h,淹没时长增加,最大淹没水深也随之增加。因此在城市排水管网建模进行内涝分析时,需要全面考虑排水管网与河道之间的相互影响,建立排水管网与河道耦合的模型。     

栖息地法确定樟溪河生态流量研究

为确定浙江省宁波市皎口水库下游樟溪河生态环境流量,利用栖息地法通过结合月光鱼栖息地适宜度分析和二维水力模型流量模拟开展研究。结果表明,考虑月光鱼在不同生长阶段对水流速度和水深的要求,建议水库在鱼的生长期内最低下泄流量不低于2.8 m3/s,并且在繁殖期内每周有1~2天下泄流量达到2 m3/s以上。另外,每年还需要在丰水期有1~2次大于9 m3/s下泄流量的"洪峰"冲刷河床,以保持有一定范围的深水区供鱼类过冬。本研究为栖息地法在南方地区中小型河流的应用提供了实例和参考。     

西安市城市主干道路面径流颗粒物沉降性能及粒径分布研究

在西安市城市主干道南二环路建立路面径流采样站,利用自制流量等比例采样装置,采集2009年4-9月的16场降雨路面径流,采用累积曲线法试验研究路面径流中颗粒物的沉降性能和粒径分布,并就降雨特征对径流中颗粒物粒径分布影响进行分析.结果表明,沉降可有效去除颗粒物,沉降60 min和2 h平均去除率分别为78.4%和86.3%. 要达到45%、60%和80%的沉淀去除率,表面负荷应分别为1.1～9.3 cm/min、0.6～5.9 cm/min和0.1～2.7 cm/min.沉淀去除率每提高10%,表面负荷相应减少1.3～3倍. 径流中颗粒物粒径分布呈宽幅变化,d10、d50、d90分别为3～23 μm、17～56 μm和40～65 μm,表明径流中颗粒物以粒径3～65 μm的细颗粒为主. 最大降雨强度与颗粒物粒径相关性较强,其他因子与颗粒物粒径相关性不强,降雨强度是影响径流中颗粒物粒径分布的主要因素.     

基于MIKE11的浑河沈抚段非汛期闸坝分区生态补水量研究

针对高度受控河流——浑河沈抚段非汛期水质差生态需水量不足导致的生态环境恶化问题,研究了非汛期浑河沈抚段闸坝分区生态补水量。采用MIKE11水动力模型对抚顺二站和沈阳三站两个水文站2014年9—12月的实测流量、水位进行模型率定;采用2015年1—4月的实测流量、水位对模型进行验证,在保证模型精准度的基础上模拟研究区域13个断面的水文情况。根据1964—2014年的水文数据,采用月保证率及Tennant法综合计算生态环境需水量。为避免上下游水量重复问题,真实反映各区段生态环境需水量差异,采用一种全新的以闸坝为分区节点的方式计算了12个区段的分区生态环境需水量。通过上下游整合计算方法计算生态环境补水量,通过调控大伙房水库泄水量在改善水质的同时满足生态环境需水量。经计算,浑河沈抚段非汛期大部分区段处于生态需水量缺少状态,12个区段的分区生态环境需水量为4.65×10~8m~3。采用大伙房水库增泄水量的方式来改善研究区域生态环境恶化情况,经计算大伙房水库补水量为2.15×10~8m~3;最小日增泄流量出现在12月,为6.17 m~3/s;最大日增泄流量出现在4月,为27.39 m~3/s。     

水利水电工程最小下泄生态基流量计算方法研析

水利水电工程对下游河道的生态环境影响较大,适宜的生态基流计算方法为快速估算工程下泄生态基流提供有效的途径。通过梳理河道生态基流的概念,提出了水利水电工程最小下泄生态基流的含义。运用生态基流空间插值方法,依据生态基流计算方法的适用性结果,确立了水利水电工程最小下泄生态基流的计算方案。通过对汉江流域进行实证分析,干流宜采用Tennant法、最小流量法,支流推荐采用Tennant法计算,由此计算出干支流控制断面的最小下泄生态基流量,基本处于多年平均流量的15%~20%。     

汉丰湖底栖动物与环境因子间相关性初步研究

2013年3、6、9、12月对汉丰湖调节坝未运行前的底栖动物和环境因子进行了4次调查,调查结果表明:汉丰湖底栖动物平均密度为325.17±140.22 ind./m2。各采样点平均水温为20.62±5.00℃、电导率为493.84±175.51μS/cm、溶解性总固体为0.370±0.143 mg/L、溶解氧为8.03±0.49 mg/L、TN为1.584±0.323 mg/L、氨氮为0.392±0.229mg/L、硝氮为0.912±0.263 mg/L、TP为0.083±0.029 mg/L、磷酸盐为0.049±0.021 mg/L、高锰酸钾指数为3.771±1.57 mg/L、叶绿素为19.15±13.03 mg/L、水深均值为5.63±4.59 m、流速为0.048±0.056 m/s、流量为1.25±1.47m3/s。应用典范对应分析(CCA),环境变量之间存在交互作用,硝氮(F=6.49,P=0.002)、水深(F=4.21,P=0.010)、总磷(F=3.64,P=0.016)是影响汉丰湖底栖动物密度的主要因素;在NO-3-N梯度上,软体动物的最适值比水生昆虫和寡毛类高,在水深和TP梯度上,寡毛类的最适值高于软体动物和水生昆虫。同时对汉丰湖调节坝开始运行,湖体水位稳定后,影响底栖动物的主要环境因子进行了分析预测。     

气候变化和人类活动对黄河中游水文要素的影响研究

河流水文过程的变化与生态环境系统变化之间存在着极强的响应关系,研究河流水文要素的变化趋势对认识河流生态系统演变的规律及机理有重要意义.通过对黄河中游潼关断面径流要素、洪水要素、河流泥沙要素的统计特征进行分析,揭示不同水文指标在长期演变过程中的发展规律及突变特点,分析由此引发的生态系统响应过程,并进一步挖掘影响河流生态水文系统演变的关键因素.结果表明,黄河中游生态水文系统中改变强烈的水文要素主要有大洪水发生次数、径流年际丰枯变化、年内分配以及水文极值发生时间等.受气候变化和人类活动(水库运行及引水)的影响,中游水文系统要素发生了较大变异,将对河道内、洪泛区和湿地的生物数量、多样性以及其繁衍、迁徙、洄游行为产生影响,且这种影响与水库的累积作用和不科学的取用水制度密切相关.     

天津芦苇湿地影响碳储量关键参数的模拟优化

采用室内模拟试验的方法,研究了水位、氮沉降、电导率等单因素对土壤呼吸的影响,以及三因素对土壤碳储量交互影响的响应面优化,并得到了土壤碳储量最大的最优方案。结果表明:对于单因素试验而言,过高或过低的水位及氮沉降梯度均会对土壤呼吸造成不利影响,而电导率的增加对土壤呼吸呈显著抑制作用,当水位、氮沉降、电导率分别为-9 cm、20 g/m2、0.3 d S/m时,土壤90 d累积呼吸总量最大,分别为84.95μmol/(m2·s)、92.88μmol/(m2·s)和85.70μmol/(m2·s);响应面优化分析中,北大港芦苇湿地碳储量的最优方案为水位-5.49 cm,电导率3.52 ds/m,氮沉降13.40 g/m2,在此条件下预测的理论碳储量最大值为8.62 g/kg。该优化方案可为天津滨海湿地资源的合理开发利用及湿地保育政策的制定等提供参考。     

陕北煤炭开采地区河道生态基流的计算与盈亏分析

陕北地区水资源非常短缺,特别是煤炭开采地区。以窟野河流域为例,首先采用基流比例法、Tenent法和最小月平均流量法分别计算了温家川站的生态基流;其次通过对比分析各种计算结果得出基流推荐值,分析了生态基流的盈缺状况,并探讨了造成生态基流缺失的主要因素。结果表明,窟野河温家川站的年生态基流推荐值为3.50 m~3/s,年内丰水期、平水期、枯水期的推荐值分别为6.00 m~3/s、3.50 m~3/s、2.50 m~3/s。1999年之前生态基流还有很大的盈余,但近些年流量明显减少,4、5、6月平均流量都不能满足生态基流,其中煤炭开采是主要因素之一。     

风速梯度对海上可燃气云爆燃特性影响的数值模拟

针对海底输气管道和燃气运输船舶发生泄漏形成可燃气云的问题,基于k-ε湍流模型,并利用涡耗散模型,数值模拟6种风速梯度(1~11 m/s)下海上可燃气云的形成和爆燃过程,研究风速梯度对气云爆燃压力和温度特性的具体影响。结果表明:随着风速梯度的增加,稳定气云面积减小,爆燃最大压力降低,下风向低空区域的最高温度略有下降,火焰逐渐远离高空区域,直至完全停留在低空区域;在低空区域,风速梯度为1 m/s时无法形成大面积气云和持续高温,为3~11 m/s时将形成长时间、大范围的高温区。     

平地型铀尾矿库氡大气扩散数值模拟及环境效应分析

以平地型铀尾矿库为研究对象,采用数值模拟方法,分析了铀尾矿库下风向的氡扩散和浓度分布,并预测了该地区常年主导风向下氡对公众所致的年有效剂量。结果表明,风速从0.5 m/s变化到2.0m/s时,氡在尾矿库下风向的积聚范围由5 000 m缩减为2 500 m,尾矿库下风向2 500 m距离以内的氡浓度降低较快,随着距离的增大,近地面区域氡浓度不断降低,5 000 m外氡浓度变化渐趋平缓。U10=0.5m/s时尾矿库下风向地区的氡浓度比其他风速下最高高出近43%。对照公众个人的年有效剂量标准,考虑风频风速影响,对氡的环境效应分析表明,低风速下现行标准中铀尾矿库防护距离的规定值偏小,应进行适当调整。     

不同喷嘴类型静电旋风水膜除尘系统配置优化实验研究*

为对比加宽版吹风喷头、1 mm孔径广角实心喷嘴和组合型喷嘴配置下的静电旋风水膜除尘系统的除尘效果,对进口风速、静电电压和单位面积流量3个单因素进行实验。研究结果表明:借助SPSS软件正交实验设计得出各喷嘴最佳参数、除尘效率影响因素排序均为进口风速＞静电电压＞单位面积流量。在各喷嘴最佳参数下,除尘性能排序为组合型喷嘴>加宽版吹风喷头>1 mm孔径广角实心喷嘴。在组合型喷嘴最佳参数（进口风速12.03 m/s、单位面积流量1.02 L/(m2·s)、电压45 kV）下,当进口风速不变时,除尘系统的分级除尘效率随粉尘颗粒粒径的增大而增大,但增幅不断地变缓,粒径约为40 μm时分级效率近似达到100%;当粉尘颗粒粒径不变时,分级效率随进口风速的增大呈现递减的趋势,粒径越大下的分级效率越接近。     

基于响应曲面法的遗煤自燃分析与研究*

为研究高瓦斯易自燃煤层不同供风量、高抽巷抽采流量、低抽巷抽采流量3因素对采空区自燃“三带”分布影响规律，选取阳煤五矿8406工作面为研究对象，在数值模拟研究基础上，采用Design Expert软件进行Box Behnken试验设计，构建采空区氧化升温带宽度在3因素、3水平条件下的二次回归响应曲面模型，并对不同条件下采空区氧化升温带宽度进行预测与分析。结果表明:二次回归方程P值为0.001 6，预测模型显著，模型的失拟项为0.606 3，不显著，回归方程具有统计学意义；当供风量为1 500~2 000 m3/min，低抽流量为450~650 m3/min，高抽流量为100~200 m3/min时，对氧化升温带宽度一次项重要度排序为C（高抽巷抽采流量）>A（供风量）>B（低抽巷抽采流量），二次项重要度排序为AC（供风量和高抽巷抽采流量）>AB（供风量和低抽巷抽采流量）>BC（低抽巷抽采流量和高抽巷抽采流量），且AB,AC,BC之间均无交互作用。     

行李箱携带人群汇流过程的基本图实验研究

行李箱携带者作为公共交通枢纽一种典型的人员类型,研究其对人群运动特征的影响对于公共设施的优化具有重要意义。开展了行李箱携带人群在六种汇流角度下的紧急疏散实验,比较了不同汇流角度对行人运动速度及疏散效率的影响,获取了不同汇流角度和不同测量区域的运动基本图。结果表明:1)在实验设置下,比较不同汇流角度?(出口宽度d=3.00 m)发现,?越小(30°),人群运动速度最大(1.86 m/s)、累计疏散时间最短。随着汇流角度的增大,人群运动速度呈现降低趋势(?=180°时,人群运动速度最小(1.40 m/s)、累计疏散时间最长)。表明汇流角度小的设施,有利于提高行人疏散效率;2)比较不同测量区域的基本图(汇流角度一定)发现,汇流交汇处的人群密度分布要小于离交汇处较远的测量区域;3)比较不同汇流角度的基本图(测量区域一定)发现,汇流交汇处的行人密度与流量主要分布在1.34 m-2~2.15 m-2与2.00 (m·s)-1~3.50 (m·s)-1之间。并且,在实验观测的密度范围内,行人流量随着人群密度的增加而上升。研究结果可为优化建筑设施设计和制定人群管理策略提供 依据。     

九曲桥行人运动实验与模拟研究

公共场所中的人群疏散是行人疏散动力学研究中的重要内容。基于九曲桥行人运动观测实验对转角区域的行人运动特征进行研究,并利用人员疏散模拟软件Pathfinder模拟了因激励作用所导致的行人速度提高对通行效率的影响。结果表明,由于行人的停留、拍照行为导致转角内区域出现了明显的行人变换走道现象;行人在转角内区域出现的停留、超越行为导致行人速度出现大幅度波动,最低速度约为0.2 m/s,最高速度约为0.7 m/s;与转角后区域相比,行人密度变化对转角内区域的行人速度的影响更小,单位流量的影响更大;由于观测实验中行人停留、拍照等行为的存在,相同密度下转角后区域行人运动速度、单位流量均低于P&M平直通道模型;适当的激励作用有助于减轻行人拥堵,提高通行效率,当行人速度达到较高水平后效果不再显著。     

抽水蓄能电站生态流量相关问题研究

抽水蓄能电站多建在多年平均流量小于1m^3/s的支流上。通过对国内已有的抽水蓄能电站生态流量的需求、计算方法、保障程度、泄放措施等问题进行分析和研究,结果表明:抽水蓄能电站的水损备用库容,可以使下放生态流量的保障程度大为提高;当天然来流量小于规定下泄最小生态流量时,抽水蓄能电站依然可以在大多数情况下满足下泄生态流量的要求。     

人工湿地脱氮技术研究

对2个不同人工湿地系统进行研究,结果表明:石菖蒲人工湿地和白鹤芋人工湿地对氨氮都有较好的去除效果,其去除率保持在90%左右,而对TN的去除率则较差,只有32%-63%左右.C/N比值是影响人工湿地去除氮的主要因素,实验以7:1-8:1为最佳值;水力负荷是影响人工湿地除氮效果的另外1个关键因素,实验在0.15-0.20 m3/(m2.d)之间时获得较好的处理效果.     

中部地区战略发展生态安全制约及对策

中部地区在促进我国区域经济东西融合、南北对接的协调发展过程中具有突出的战略地位和功能,在全国生态安全格局、重点流域环境安全中有着举足轻重的地位。过去数十年,在人类活动的强烈影响下,中原经济区水资源制约显著、部分河流断流加剧,长江中下游地区湿地退化、生物多样性锐减,尽管森林生态服务功能有所提升,但整体而言,中部地区流域生态安全问题十分突出。情景分析显示,中部地区的中长期发展将加剧这一趋势,主要表现在:城市化导致生态空间受挤占,矿山开发导致水土流失加剧,长江流域发展导致水生生物多样性将受到空前威胁。为了破解影响中部地区战略发展的生态安全制约,必须加强重要生态功能保护,加强湿地生物多样性保护,全面推进矿山生态修复,划定生态保护红线,全面推进生态文明建设,保障区域生态安全。