福建省河流枯水径流的自然地理环境影响研究

选取福建省内22个受人类影响和自然条件改变均较小的水文站控制流域,应用3S技术,对各流域的面积、河长、河流平均坡度、形状系数、植被覆盖率、流域平均坡度、平均高程、年均降水量等地理环境要素进行了定量分析;对22个水文站的年最小月流量及多年平均值、变差系数和年极值比进行了统计分析;应用多元回归模型,建立了多年平均年最小月流量与地理环境要素间的关系。研究表明,福建省河流枯水径流流量年际变化不大,枯水径流流量与流域面积和流域平均坡度显著相关,复相关系数达到 0.994;该模型可用于福建省类似条件无资料地区的枯水径流研究。     

河流流量变化的生态效应及水资源管理策略

分析了河流生态系统中流量变化的生态效应,应用基于RVA的生态流量估算方法,计算了绥江干流各月的生态流量,发现枯水月份流量变化更易引发生态风险。据此以水文连接度的概念,描述了河流生态系统结构及功能的衰退与恢复过程,并提出了基于河流流量变化的水资源管理策略。     

流量可调节的河流污染控制规划

利用水利工程的调节功能,适当增大枯水季节河流流量,可改善水体环境质量,减少处理费用在建立流量可调节的河流污染控制规划模型中,考虑了流速和降解速率的改变以及不同河段流量放大倍数的差别。约束条件以幂函数连乘之和的形式逼近,并应用Avriel-Williams法构造正定几何规划的数学模型。算例表明,迭代是收敛的,规划模型对于条件的变化有灵敏的反应性能。     

海河流域河流生态基流量整合计算

以海河流域为对象 ,对河流生态基流量整合计算模型进行了实例研究 ,提出了海河流域生态基流量的整合计算的基本原则 ,即 :分阶段恢复原则、恢复模式原则、等级制原则和时空优化配置原则 .海河流域生态环境恢复对象包括 2 4条河段和 12块湿地 .根据河流生态基流量整合计算模型 ,计算得到海河流域的河流生态基流量 :高方案为 2 12 5 2× 10 8m3·a- 1 ,中方案为 13 1 79× 10 8m3·a- 1 ,低方案为 69 3 2× 10 8m3·a- 1 .并计算 3年内不同月份的生态基流量 .在高中低方案中 ,生态基流量的最大值均在 8月份 ,最小值均在 2月份 ,按照从大至小的顺序依次为 :8月份、7月份、9月份、6月份、10月份、5月份、11月份、4月份、3月份、12月份、1月份、2月份 .建议管理部门首先保证低方案的生态基流量 ,充分关注枯水年份和枯水季节的生态基流量 ,加强监测和管理生态敏感性强的河段、湿地和河口     

珠江河口悬浮物中重金属时空变化特征及其影响因素

在珠江河口开展了16个站位同步采样和观测,分析该河口不同区段悬浮物中6种重金属(Cr、Cu、Zn、Pb、As、Cd)含量的时空特征,并结合同步的水文调查资料进行统计分析,探讨其影响因素.结果表明,珠江口重金属含量枯水季节高于洪水季节,受流量、温度、粒度的影响;河口段重金属含量低于远口段与"过滤器效应"有关,主要是由枯水季节这两区段的盐度和含沙量差异导致的.运用富集系数和沉积物质量基准法对珠江口重金属进行评价.结果表明,两种评价方法均显示重金属枯水季节危害强于洪水季节,As、Zn生态风险大,Cd、As、Zn污染严重,远口段重金属污染程度高于河口段,远口段北江Cu、Zn、As、Cd污染程度明显高于西江和东江,分别为重度污染、严重～极重污染、严重污染、极重污染,与上游矿区有关,需要重点关注.河口段东四门和西四门的6种重金属污染程度相似,虎门污染最严重,与当地的工业发展有关.珠江口悬浮物中重金属来源与流域地质背景、工业以及矿区有关.     

珠江河口悬浮物中重金属时空变化特征及其影响因素

在珠江河口开展了16个站位同步采样和观测,分析该河口不同区段悬浮物中6种重金属(Cr、Cu、Zn、Pb、As、Cd)含量的时空特征,并结合同步的水文调查资料进行统计分析,探讨其影响因素。结果表明,珠江口重金属含量枯水季节高于洪水季节,受流量、温度、粒度的影响;河口段重金属含量低于远口段与“过滤器效应”有关,主要是由枯水季节这两区段的盐度和含沙量差异导致的。运用富集系数和沉积物质量基准法对珠江口重金属进行评价,结果表明,两种评价方法均显示重金属枯水季节危害强于洪水季节,As、Zn生态风险大,Cd、As、Zn污染严重,远口段重金属污染程度高于河口段,远口段北江Cu、Zn、As、Cd污染程度明显高于西江和东江,分别为重度污染、严重~极重污染、严重污染、极重污染,与上游矿区有关,需要重点关注。河口段东四门和西四门的6种重金属污染程度相似,虎门污染最严重,与当地的工业发展有关。珠江口悬浮物中重金属来源与流域地质背景、工业以及矿区有关。     

河流生态基流量整合计算模型

针对北方地区流域水域生态系统人工化明显和河流断流的现状,提出了河流生态基流量的概念,并分析了其内涵．河流生态基流量包括河道生态基流量、河口生态基流量和湿地生态基流量．河流生态基流量计算应考虑流域内不同水系、不同河段生态环境的差异性和时空变化规律．通过改进生态环境需水量的计算方法,分析河流的空间结构特征、各河段的相互关系以及流域的水特征,提出了整合计算模型．整合计算模型分为2类：不同水系和同一水系的整合．同一水系整合计算模型又分为：河流生态基流量整合模型、河流与湿地生态基流量的整合以及河道生态基流量的整合模型．其中最为复杂的河道生态基流量的整合模型共分为6种形式：简单式、汇流式、分流式、组合式、交叉式和河口式．研究结果表明：各子系统的生态基流量是河流生态基流量整合计算的基础;河流生态基流量保证系数是计算的重要参数,其值在确定基数的基础上,通过恢复模式和空间优化配置这2个影响因子进行调整而得到,取值范围为[0,1];整合计算模型需要明确消耗性生态基流量和非消耗性生态基流量,消耗性生态基流量不受保证系数的影响,非消耗性生态基流量因保证系数取值的不同而变化．     

贵州普定陈旗喀斯特泉的降雨-径流响应特征分析

本文以贵州省普定县陈旗喀斯特泉流量为研究对象,采用相关分析和谱分析方法,分析降雨-出口泉流量的响应特征,统计结果表明,该喀斯特流域出口处泉流量对降雨表现出三种响应滞时,分别为短时段、中等时段和长时段响应。对应的响应滞时长度分别为2~4 h、47~49 h和176~290 h。对比流域山坡上部和坡脚两处降雨-泉流量响应特征,结合野外水文地质调查与实验,分析了表层岩溶带发育厚度、多重裂隙渗透性等水文地质条件对降雨-泉流量响应特征的影响机制。山坡上部表层岩溶带厚度较薄,且表层裂隙更为发育,导致山坡上部泉对降雨的响应更迅速,各时段滞时均小于全流域对应时段滞时。     

基于Mike21FM的来宾电厂扩建工程温排水数值模拟研究

应用Mike21FM 2008对来宾电厂温排水的环境影响进行数值模拟,建立了以三角形/四边形混合网格为基础的地形文件,率定了模型参数(糙率和涡粘系数),建立了水动力模型,开展了温排水的数值模拟预测,模拟2种工况(夏季90%枯水和全年90%枯水)条件下的温排水对河流水环境的影响过程,根据模型预测结果可以得出不同温升线包络的范围以及不同河流来水量情况下电厂温排水对河流水环境的影响程度. 提出把Mike21FM模型软件应用到环境影响评价领域的实现方法和应用过程,明确在环境影响评价过程中二维水域环境影响预测应该关注的重点,以及对原始数据资料的需求.      

泾河流域枯水复杂性研究

枯水复杂性作为枯水的重要特征,在枯水研究中具有重要的意义。论文以泾河流域张家山水文站1933—2010年的月径流序列为研究对象,基于距平法和均值标准差法对比确定月枯水序列,基于近似熵（ApEn）分析枯水的复杂性。结果表明：1）年径流在0.01水平下呈现极显著的递减趋势,流域1997年以来发生枯水的频率越来越大。张家山水文站月枯水量上界为 9 369.67×10⁴ m³,1、2和12月径流量小于月枯水量上界的月份比例远大于其他月份的比例,故以这3个月的月枯水组成枯水序列;2）枯水序列的ApEn值为1.059 1,与同期整个月径流序列的ApEn值（1.059 7）接近,说明发生于1、2和12月的15个非枯水月份径流对枯水序列的复杂度影响不大;3）月枯水复杂度在0.05水平下呈现显著的波动递增趋势,与月枯水径流呈显著的负相关关系,但与月降水量不显著相关,表明降水不是枯水径流系统的主要输入,降水量的变化对枯水复杂度的变化不起关键作用,而径流惯性可能是引起枯水复杂度变化的重要因素。     

城市水源地水质指标年内分配的不均匀变化

以昆明市主要供水水源（松华坝水库）的总氮、总磷、氮氨、高锰酸盐指数为研究对象,借鉴水文界经验,应用集中度、不均匀系数和调节系数概念,计算并分析比较了集中度、不均匀系数和调节系数在水质指标年内分配规律中的适用性。研究表明：集中度、不均匀系数和调节系数可从不同侧面反映了水质变化的年内分布特征,且3个指标在不同时间尺度间具有明显的一致性,因此,在水质监测中只需要应用每个季度的监测数据就能反映出水质变化的年内分配不均匀性。     

不同入流类型对生态流量管理效果的影响

河流生态流量管理对于保护下游生态系统具有非常重要的作用。在水库生态调度的研究中,为了给不同流量时期提供不同生态流量,下游生态流量管理越来越复杂化。人们倾向于采用更复杂的生态流量管理来改善生态水文情势。然而,除了生态流量管理,水库入流类型也会影响生态水文情势,进而影响生态流量管理效果。因此,研究不同入流类型对生态流量管理效果的影响,有助于在考虑水库调度成本的情况下,在水库生态调度之前更好地选择生态流量管理方案。通过分析全球径流,总结出3种入流类型。为了对比不同的生态流量管理方案,采用了4种通用生态流量管理方案。结果表明:当水库入流量年内分配较均匀、流量曲线变换平缓时,生态流量管理方案的改变不会影响河流生态水文情势,即这种类型的入流对生态流量管理方案不敏感。     

1951-2010年珠江流域洪水极值序列平稳性特征研究

水文序列的平稳性假设是传统水文统计学方法在水文序列分析研究中的基本假设,随着气候变化与人类活动对地表水文过程的影响,这种假设往往存在问题,使水文分析得出误导性结论。以珠江流域28个测站1951—2010年年最大洪峰流量序列为例,用Pettitt方法结合Loess参考函数检验序列中均值和方差变异,用Mann-Kendall(MK)和Spearman法检测时间趋势性,用广义可加模型(GAMLSS)和长期持续效应等具体分析序列的平稳性。研究结果表明:1均值/方差变异主要集中在西江和东江流域,变异时间分别集中在1990年左右和1968—1987年间;2变异点的存在与否对序列趋势检验结果有重要影响,在考虑变异点前提下,珠江流域年最大洪峰流量序列基本无显著趋势性;3在GAMLSS模型中,对于不具有和具有突变点序列,Gamma分布均为选择次数最多的最优极值分布,不具有突变点序列分布参数θ1或θ2非平稳模型与平稳模型差距较小,具有突变点序列则相反;4统计上检测出具有突变点或者显著时间趋势性的测站,同样检测出高Hurst系数,反之亦然。Hurst系数估计因样本容量较小具有较大不确定性。东江流域受流域内水利工程的剧烈影响,尽管检测出高Hurst系数,但仍认定为非平稳序列;西江干流主要受支流汇流和气候变化影响,高Hurst系数表明其水文过程可能是长期稳定过程中局部波动的结果。     

潮汐流动平均离散的分析与计算

利用二维潮汐流动纵向流速任意分布下离散系数的计算公式,对几种典型的流速分布建立了潮平均离散系数D_us与分时段按恒定流处理所得的潮平均离散系数D_s之间的关系。通过水槽试验对计算结果进行了定性验证。把这种方法应用于珠江,根据实测的流速分布资料,由恒定流的剪切离散结果获得了广州河段潮平均的离散系数。     

旅游景区(点)系统空间分布的分形发育及演化特征——以四川省为例

论文以四川省为例,借用分形理论中的网格维测算方法分析旅游景区(点)系统的空间分形特征,用位序-规模双对数拟合方法研究旅游流的规模分布规律,得到以下结论:①旅游景区(点)系统分形是演化的分形,分形结构是逐步进化而来的。1980年以前,四川省旅游景区(点)的空间分布尚未发育分形结构,直至1990年,分形结构才逐渐形成;②旅游景区(点)空间分布的分形发育与旅游流流量规模分布的分形演化在总体趋势上是一致的,但具体过程有不同步性;③旅游景区(点)空间分布的分形发育为旅游业发展提供了良好的载体平台,但并不意味着旅游流的规模分布就一定会发育成理想的分形结构,还需要对相关要素进行调控,才能使旅游流的规模分布也具有分形特征。     

孔隙含水介质的Pb分配系数

Pb分配系数是描述Pb在地下水中迁移性质的重要参数。研究对象和目的不同 ,计算Pb分配系数的方法也不同。静态吸附平衡实验方法简便易行 ,适用于计算不同岩性的Pb分配系数 ;动态土柱实验方法难度较大 ,主要用于建立Pb迁移方程 ;阳离子交换系数方法计算过程复杂 ,适用于解决野外实际问题。     

湿地底质环境对污水水质净化的影响研究

以扎龙湿地底泥为介质,模拟表面流湿地系统,研究了不同底质及其环境要素Eh对表面流湿地净化效率及其稳定性的影响。通过对各个指标去除率均值,变异系数和方差的综合分析,表明在本实验设计的三种Eh梯度下,Eh=-200 mV有利于TN、NO3--N的去除,Eh=200 mV有利于NH4+-N、P和COD的去除;黏土对TN、NO3--N和P去除效果最好,粉砂土对NH4+-N、COD去除效果最好。此外,随着Eh的不同,底质因素的影响也发生相应的变化。即黏土的去除率受Eh变化影响小,亚砂土和粉砂土的去除效果受Eh变化影响大。实验结果客观反映了扎龙湿地不同底质地段的净化污水功能和底质氧化还原环境对污染物去除的影响,为表面流人工湿地净化功能影响因素(基质和Eh)的调控提供理论依据。     

基于KH-SVM的鄱阳湖水质评价及变化趋势分析

为了提高水质评价结果的精度,更客观地反映水体环境的质量状况,针对支持向量机（support vector machine,SVM）性能易受模型参数的影响,提出了一种基于磷虾群算法（krill herd,KH）优化SVM的模型,将其与地表水环境质量标准相结合,选取5种代表性水质指标作为模型的输入,5类水质标准作为输出,建立了基于KH-SVM的水质评价模型,并利用该模型对鄱阳湖2013—2018年丰水期、平水期和枯水期的水质状况及变化趋势进行研究。结果表明:鄱阳湖北湖区水质基本维持在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ—Ⅳ类,而南湖区水质各时期波动较大,其中丰水期多为Ⅱ类水,平、枯水期以Ⅴ类水为主,整体上2013—2018年鄱阳湖水质恶化趋势没有明显改善,水质级别仍处于非优类水平;构建的KH-SVM模型性能良好,与传统评价方法相比可以较好地实现水质综合评价,能够从整体上更准确、客观地反映水体质量状况。该研究成果可为区域地表水资源科学管理及水环境保护提供科学依据。     

青岛市团岛排水系统污水水质水量波动特征解析

为探究青岛市团岛片区排水系统中污水流量与污染物变化规律,对该片区3个典型居民区排水管网中的污水流量和水质指标进行了为期1年(2019年10月—2020年10月)的监测,并计算了污染物的产污系数、变异系数和相关性系数。结果表明,每日污染物7:00浓度最高,这是由于夜间流量小使得污染物在管网内沉积,7:00流量增大冲刷管网从而造成污染物的累积;污染物变异系数均<15%,说明浓度较为稳定;COD产污系数为108 g/(人·d),远高于其他城市的产污系数。相关性分析结果表明,污水流量与污染物COD、BOD₅和SS的相关性较高,有很强的协同变化趋势,但与NH₄+-N、TN和TP无显著的相关性,这可能是因为氨化反应导致夜间氨氮浓度升高,且管网内无好氧、缺氧和厌氧环境的交替,TN和TP难以去除。该研究成果可为青岛市污水处理厂工艺设计和运行管理提供数据支撑。     

基于孔板和文丘里管复合结构空化器的空化效果数值模拟

基于计算软件Fluent,选用在低压区引入空化模型中的混合多相流模型,针对孔板和文丘里管复合空化发生器中孔板在文丘里管喉部前部、中间、后部3种结构对水力空化效果的影响进行了数值模拟计算,获得了汽含率、湍动能以及流线速度矢量分布图等数据。结果表明:文丘里管喉部夹载孔板后空化效果显著提高,而且在文丘里管后部流域中发生了二次空化;空化现象大部分发生在孔板小孔和文丘里管后部,且最高汽含率区域发生在孔板末端区域;多孔孔板置于文丘里管喉部后部时空化效果更加明显。