基于水质目标的平原河网水力调控阈值研究

该文以无锡市滨湖河网水力调控作为研究基点,通过数值模拟,分析调水对河网水质浓度时空分布影响,揭示河网水质对调水的响应机制,针对具体河道逐条提出基于水质改善目标的水力调控阈值,为水环境治理提供理论依据。研究结果表明,边界浓度的影响在水力调控过程中至关重要,水力调控应建立在相对较好的边界条件上,优化水资源分配,改善整体河网水质。水位的调控并未呈现出一致性规律,水位的增加对河网水质改善不一定呈现积极作用。调整水位与流速的措施均是通过边界引入水源,对于一般河道的水力调控,调整流速和水位均可以作为常规调控手段。     

水动力对沉积物-水界面氧通量产生机制的影响

选取三峡库区支流御临河为研究对象,测量了5个水动力条件（平均流速为0.00,0.03,0.07,0.12,0.20m/s）下沉积物-水界面（SWI）氧通量的变化及水动力条件对SWI氧通量产生机制的影响.结果表明,随着平均流速的升高,SWI氧通量增加,由0.00m/s时的1.197mmol/（m²·h）增加为0.20m/s时的43.981mmol/（m²·h）,溶解氧穿透深度增加,氧进入沉积物更深处并被微生物和还原性物质所利用,沉积物耗氧量上升;当平均流速较低时,沉积物耗氧量以生物耗氧量为主,在0.00m/s与0.03m/s时生物耗氧量为氧通量的85.3%与57.7%;当水体平均流速较高,化学耗氧量与其他耗氧量中的化学过程耗氧量在氧通量中的比重逐步提高.     

宁波杭州湾新区河网水动力及水质数值模拟研究

针对杭州湾新区水环境污染较重的现状,采用MIKE11软件构建新区河网的一维水动力——水质耦合模型,在此基础上研究分析了现状及远期规划排污条件下河网水质分布.结果表明:河道内水体流动较弱,不利于污染物迁移扩散,污水处理厂排出的处理水对排污口周围的河道的水质影响范围和程度均较大,叠加本底浓度后许多区域超过了Ⅴ类水质标准.最后提出了针对性措施以改善新区河网水质.     

不同水动力条件下间歇微孔曝气对河道底质微生物群落的影响

微孔曝气技术被广泛运用于城市河道治理中,在间歇曝气过程中和曝气停止后微生物群落结构和功能的变化仍不明晰。采用室内模拟试验探究了曝气5 d再静置10 d后,不同水动力条件下水体污染物浓度变化过程以及底质微生物群落结构和功能的响应规律。结果表明:不同水动力条件下间歇曝气过程中和曝气停止后DO均能维持较高水平,但水体污染物浓度在曝气停止后短期内均出现显著性增加,但低流速(v=0.24 m/s)条件下污染物浓度上升最为缓慢。从微生物群落组成方面来看,该现象是由于曝气停止静置10 d后,与有机物代谢相关的氢噬菌属等菌属仅在低流速条件下可成为优势菌属,使得该流速水体中有机物更易降解,污染物浓度上升更为缓慢。从微生物群落功能方面来看,在曝气停止静置10 d后,富营养化水体中的能量代谢、辅酶和维生素代谢等代谢通路更多存在于静止和高流速(v=0.93 m/s)条件下的水体中,解释了这2种流速条件下污染物浓度更高的现象。该研究结果可为通过曝气手段持久性改善河道水质提供理论依据。     

基于GIS的平面二维水质模型构建及其对广域平原河网水系数值模拟的适用性分析

为探究大范围平原河网地区众多圩区“大包围”背景下河网水质对内外源污染负荷及初级生产的时空响应分异特征,阐明不同泵闸调控模式对河网水质的改善效果,基于泛滥解析模型和水生态模型构建了苏州市吴江区广域范围的平面二维水动力-水质模型.同时,基于平面GIS地图,将吴江全域切分为2562×2487个（20 m×20 m）作为计算对象的网格来表达吴江区域范围内所有河网与湖荡的空间分布,并通过将平面二维排列数据转换为一维排列的空间网格信息来实现对水动力与水质的数值模拟.通过验证得到基于对水深及流速模拟的水位及流量值与实测值的吻合程度较高,闸泵排水对于整个区域水量的影响较大.通过分析2019年7月的模拟值与实测值之间的差异,比较不同模拟情境下的模型拟合程度,得到在闸泵调控模式未启动且不考虑生产消费项的情境下,外河水系模拟值与实测值最为接近;在闸泵启动所有内河与外河联通情境下,干流模拟情况好于支流;引入生产消费项后,整体模拟值有增大趋势,表明模拟结果对来自内河的藻类生产有实时响应,但闸泵开启调控的情境下,河网水系的水质呈现改善趋势,表明水体流动的稀释效果超过了河流水体中来自于浮游藻类内部生产的贡献.各项模...     

太湖流域水环境污染现状与治理的新建议

太湖流域是我国经济最发达的地区之一,流域社会经济发展迅速,经济总量在全国占重要地位。由于长期以来主要依靠增加资源和劳动力投入,过度消耗自然资源和破坏生态环境来发展经济,已导致生态环境急剧恶化,特别是水体污染与富营养化日趋严重。通过对太湖流域主要湖泊、主要入湖河道及出湖河道野外采样化验分析,掌握了太湖流域河湖水质的最新状况,河湖富营养化的空间分布、河网之间、河湖之间相互关系。研究表明,太湖流域河流、湖泊富营养化现象依然十分严重,湖泊水质优于河道水质,出湖河道优于入湖河道。污染治理措施不足,太湖“零点”行动未从根本上改善太湖水质等是太湖流域水环境污染的根本原因。提出建立太湖流域新的河网水系、治湖与治河相结合、加大引江入湖的力度等治理太湖流域水环境的建议。     

气升式氧化沟流动特性的中试研究

在清水实验中研究了中试气升式氧化沟单侧廊道流速分布及进气量对升流区和直段流速的影响.中试装置容积54m3,当进气量按42,79,170m3/h 增大时,升流区水平方向流速略有增加,沿水深方向流速增幅较大;直段流速随气量的增加变化不大;进气量大于79m3/h 后直段流速几乎没有变化,底部平均流速约为0.25m/s.通过测试不同进气量下的污泥浓度确定了保证流动的最小流速.进气量为20m3/h 时,沟内最大流速仅有0.07m/s,此时仍未出现污泥沉降.结合后续的污水处理效果研究,实际工程中可将沟底流速大于0.15m/s 作为防止污泥沉降的流速要求.     

城区地表径流面源污染和河道水环境治理的研究

河流为人类提供了多样的生态服务功能,然而城市化对河流生态系统健康状况造成严重的影响。随着点源污染的有效管理控制,非点源污染降雨径流己成为造成城市地表水环境污染的主要原因。为了改善河道水质,引调清水激活城市内河水体,提高河道的水环境自净能力,有效改善城市水环境。文章以南京河西水系为例,利用Saint-Venant方程组对水系建立一维水动力模型,并通过汇流结点水位法对方程组进行数值求解;对WASP5水质模型进行二次开发用于水质模拟;建立水质模型和一维河网水动力模型的耦合模型,将水动力模型计算所得到的水动力参数耦合到WSAP5水质模型中,模拟降雨过程以及引调清水过程的河网各河段的水质变量浓度,得出降雨径流对河流的污染程度以及引清冲污措施对河流水质改善的效果并优化调水过程。     

面向流域水环境改善的潮汐河道闸门调度优化研究：以相互独立的圩内河网为例

以我国南方某5个相互独立的圩内河网为研究对象,针对感潮河段的特征建立水动力水质耦合模型,比较不同闸门调度策略下的水质改善效果。结果表明：1)圩内河网应在大潮期进行换水,相对小潮期换水最多可缩短7 h的水力停留时间。以示踪剂工况结果为依据,针对进出水闸门距离较短河网,采用单向流调度策略启闭闸门,相对往复流最多可缩短14.18 h的水力停留时间;针对进出水闸门距离较长的河网,采用开启双侧闸门进水从中心排河排水的往复流闸门启闭策略,相对单向流调度策略最多可缩短3.18 h的水力停留时间。2)水质结果表明,应先利用水系连通方式打通断头河,并采用前述的闸门调度策略,最终本片区河网平均水质达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水的断面比例增长了7.3%。研究结果为基于水动力水质改善不同地理特征圩内潮汐河网的闸门调度提供了参考。     

绍兴：瞩望可持续发展

市区空气Ⅱ级以上天数保持在300天以上;市区河道、鉴湖水域、绍虞平原河网水质明显改善,饮用水水源地水质保持在Ⅱ类水以上,水质达标率100％;城市噪声控制取得明显成效……成功创模6年来,绍兴市环境质量日趋改善,人民生活环境良好。取得这样的成效,靠的是绍兴对科学发展观的深入贯彻落实,对环境保护优化经济增长策略的切实执行。     

城市内河沉积物对水体污染修复的影响研究

研究了城市内河污染沉积物在污染源控制和河道水质修复达到一定程度后对河道水质的影响。结果表明：河道水质在净化后，保持一定的溶解氧，可有效抑制沉积物中有机物、氨氮和磷的释放，疏浚底泥并不是消除内河污染的必要条件，否则由于底泥缺氧释放，氨氮明显回升，而有机物不会很快上升，反应因反硝化消耗碳源继续有所下降；由于反硝化过程产生碱度使水体pH略有升高，更接近中性，从而可阻碍磷的进一步释放。     

广州市河涌底泥中主要污染物的垂直分布特征

分析了广州市3条河涌底泥中有机质、石油烃、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等主要污染物的垂直分布特征。结果表明:曾边涌、南村涌、会江涌底泥中有机质平均值分别为43.15mg/kg、10.80 mg/kg、34.81 mg/kg,石油烃含量平均值分别为:1644 mg/kg,2427 mg/kg,6763 mg/kg。有机质和石油烃垂直变化特征相似,曾边涌呈现表层底泥含量低而底层高的特征,南村涌呈现随深度增加而降低的趋势,会江涌呈现先降低后上升的趋势,3条河涌底泥中不同重金属垂直变化规律不一样;河涌底泥中污染物所呈现的垂直分布规律并不总是上层污染物浓度高而下层低的正常沉积特征。因此,在考虑通过清淤改善河流水质时,应考虑河流污染的历史,并调查沉积物中污染物垂直分布的实际情况。     

黄河水体氨氮超标原因探讨

根据黄河水体氮污染物的种类、浓度和来源以及黄河特有的泥沙和水化学条件,结合实验结果,从生物和化学的角度讨论黄河氨氮超标的可能原因.结果表明,水体悬浮颗粒物对硝化过程有明显的促进作用,氨氮的超标不是因为泥沙对硝化作用的影响所导致.氮污染物的不断输入是黄河水体氨氮超标的根本原因,高浓度氨氮和有机氮对硝化过程有抑制作用,当NH⁺₄-N初始浓度分别为10.1,18.4,28.2 mg/L时,初始的硝化效率分别为17.4％,13.0％,2.5％,当有机氮初始浓度分别为5.5,8.6 mg/L时,其降解所产生的氨氮最高浓度分别为0.47,1.69 mg/L,在水体中滞留的时间分别为2 d和6 d.水体中耗氧有机物和有毒物质对硝化细菌活性的影响间接导致了氨氮在水体中的滞留.黄河水体高pH值导致非离子氨浓度较高,进一步对硝化细菌产生抑制作用.水量较小、颗粒物含量较低和微生物的活性降低是枯水期氨氮污染加重的原因.     

闸控感潮河网水环境容量计算研究

受潮汐影响的闸控河网的水环境容量计算是水环境控制的重要内容。针对闸控感潮河网的水流特点,介绍了基于动态水质模型的水环境容量的数值计算方法。其方法综合考虑了感潮河网地区水流运动复杂、易受水利工程设施运行影响的特点,并成功地应用到动态水环境容量计算。     

河堤环境效应略论

河流堤防的初始环境效应主要是防止河水泛滥和与河川争地。其派生的主要环境效应有:抬高水位,增大流速;延迟或堵塞支流汇水;造成水资源的浪费和短缺;中断土地肥力的自然培育过程;破坏土壤表层盐分的自然洗涤机制;加速土地沙化进程;改变流域结构,破坏河流环境生态功能。为防止河水泛滥并侵占河流的生存空间而修筑堤防,却引起了环境质量下降甚至导致环境恶化,人类应从中汲取沉痛的教训。      

生物预处理对微污染地表水中有机物的去除

采用膜过滤法对某江水、生物滤池出水和常规处理出水进行了分子量分析 ,考察了 2个单元对不同分子量区间有机物的去除率。结果表明 :原水中分子量小于 1K的有机物占总DOC的 80 % ;生物滤池对分子量小于 0 .5K、0 .5～ 1K及 >60K的有机物去除率分别为 2 7.2 %、2 6 .9%和 1 6 .3% ;常规处理对以上分子量区间有机物的去除率分别为 39.2 %、30 .3 %和 2 9.6 %。     

固定化微生物-曝气生物滤池（IBAF）技术用于微污染水处理的实验研究

以温榆河微污染水为研究对象,采用人工草生物载体固定微生物,并在曝气生物滤池反应系统中对其进行处理。河流微污染水中N、P营养缺乏,有机物浓度较低,而且水质变化较大。在水力停留时间为10 h、8h、6.3 h、4.7 h时,此工艺对此河水的处理效果有较大的差异,说明水力停留时间的不同对污染物去除率的影响较大。     

浏阳河长沙段CODMn、NH3-N和TP综合降解系数研究

采用现场水团追踪法,研究了浏阳河长沙段COD_Mn、NH₃-N和TP的综合降解系数与河段水流流速之间的相关关系,并通过河段历史水文和水质监测数据对所建立的相关方程进行了验证.结果表明,浏阳河长沙段COD_Mn、NH₃-N和TP的综合降解系数与流速之间呈明显的线性相关关系,相关方程形式分别为K（COD_Mn）=0.037+0.635v、K（NH₃-N）=0.059+0.315v和K（TP）=0.004+0.140v.所建立的线性相关方程对研究河段COD_Mn、NH₃-N和TP浓度预测结果的决定系数均大于0.90、相对均方根误差均小于0.10.受风浪作用、紊动水流和弯道环流的影响,当流速小于0.35m/s时,顺直河段的污染物综合降解系数均大于弯曲河段的污染物综合降解系数;当流速大于0.46m/s时,弯曲河段污染物综合降解系数均大于顺直河段的污染物综合降解系数.研究成果对浏阳河长沙段水质管理与水环境保护具有重要的参考价值.     

基于随机微分方程的重度污染区域河流水质检测研究

为了治理重度污染区域中的河流,需要对重度污染区域中的河流水质进行检测,当前河流水质检测方法对重度污染区域中的河流水质进行检测时,与实际结果不符,检测结果不准确。提出一种基于随机微分方程的重度污染区域河流水质检测方法。在重度污染区域的河流中设置检测点,确定水质检测的指标,采用随机微分方程计算重度污染区域中河流水质的初始输入值、水力参数、水质参数,通过统计矩对随机微分方程进行求解,完成重度污染区域中河流水质的检测。实验结果表明,所提方法可以准确的对重度污染区域中的河流水质进行检测。     

非点源污染河流水环境容量的不确定性分析

基于河流一维水环境容量计算模型和实测水文水质参数的统计分析,应用MonteCarlo模拟方法,分析模型各输入参数的灵敏度以及水环境容量值的概率分布,建立了非点源污染河流水环境容量的分期不确定性分析方法.本方法表达了由于获取的河流系统信息不确定性和非点源污染发生的随机性引起的水环境容量计算结果不确定性,给出了不同水文期在不同可信度下的河流水环境容量,为实现非点源污染的总量控制提供了可靠的基础.应用本方法,对长乐江的总氮水环境容量进行了不确定性分析.结果表明,根据水质控制目标,枯水期、平水期、丰水期中90%可信度的总氮水环境容量分别为487.9、949.8、1392.8kg·d-1,其中稀释容量是各水文期水环境容量的主要组成部分.据此,各水文期流域内的总氮现状入河量需削减1258.3～3591.2kg·d-1,丰水期是削减量最大的时期.不确定性分析方法计算得到的水环境容量是基于非点源污染河流水文水质状况的实际变化,这相对于按某一设计流量来确定水环境容量的常规方法更为科学、合理,拓展了水环境容量的研究思路和方法.