河流底泥冲刷悬浮对水质影响途径的实验研究

进入天然水体的大部分污染物会在河流，湖泊底部形成富含各种污染物的沉积物层，在一定的水流流速及紊动作用下发生底泥冲刷及再悬浮。大量的污染物被重新释放出来造成河湖水体的二次污染，这种情况是外源污染得到治理后影响水质的主要因素。建立这种影响条件下的水质模型需要对沉积物的污染释放机理有充分的认识。采用富含污染物的天然河湖底泥，通过衡温静态培养等手段，在不同的水力条件。瞬彰服，连续悬浮和静止状态下，研究了污染物的释放，并对实验结果进行了分析。确定了底泥冲刷悬浮影响水质的主要途径，即在底泥间隙水污染物浓度接近平衡时，其与上层大水体的混合作用是影响水质的主要作用，其次是下部底泥的静态释放，而悬浮颗粒的污染物扩散释放作用则较小，这为底泥冲刷悬浮影响下的水质模型的建立提供了理论依据。     

底泥悬浮对营养盐释放和水华生长影响的模拟

通过室内模拟实验研究了扰动引起的太湖底泥悬浮对水体氮磷营养盐和蓝藻水华的影响，其中底泥和上覆水均来自太湖，扰动强度以悬浮物浓度表示。实验监测了底泥扰动过程中以及扰动停止后48 h之内水体氮磷营养盐和叶绿素a的变化，采样间隔为6 h。实验结果表明，扰动明显增加了水体中总氮、总磷、活性磷等含量，但是可溶性无机氮的增加不明显，叶绿素a含量没有出现明显的增长。水华没有出现明显增长很可能是氮限制的原因。由此推测太湖一次风浪扰动过程引起的底泥营养盐释放不一定就能够加剧蓝藻水华的暴发。底泥中释放的营养盐对蓝藻水华的影响需要进一步研究     

三峡库区消落带下部区域土壤氮磷释放规律模拟实验研究

三峡库区消落带形成后其下部区域（145~155 m）由于长期处于淹没状态,其表层土壤将类似底泥状态,研究选择嘉陵江江底沉积物模拟其在好氧及厌氧淹水条件下N、P向上覆水体的释放规律。结果表明：土壤处于淹水期间,均向上覆水释放N、P,其中好氧状态下上覆水中TN以硝态氮为主,厌氧环境下上覆水中TN以氨氮形式为主;淹水前期,N、P释放速率均较快,随时间增加逐渐减缓,且在厌氧环境下TP释放能力较好氧环境强。好氧淹水中曝气量对上覆水中TN平衡浓度无显著影响,但对氨氮、硝态氮释放过程有影响,从而影响TN浓度变化;底泥状土壤落干过程对N素释放有正影响,对P素释放有负影响;在短暂的落干期间,如果进行农业利用,将增加库区水环境污染和水体富营养化的风险.     

模拟酸雨对巢湖底泥营养盐和重金属释放及其影响

通过降低巢湖上覆水pH值以模拟限定条件的酸雨,旨在探究模拟酸雨对巢湖底泥营养盐和重金属释放的影响,以期预测酸雨或者酸性废水对湖泊生态系统稳定性的影响。结果表明:模拟酸雨过后上覆水的pH值均有回升,但强酸性模拟酸雨(pH 4.0)的恢复力较差;试验期间水体中的DO大小顺序始终为对照组试验组(pH 5.5)试验组(pH 4.0);模拟酸雨促进了底泥中氮和磷的的释放,且试验组(pH 4.0)上覆水中TN和TP含量显著高于试验组(pH 5.5)(p0.05);弱酸性模拟酸雨条件下以Fe/Al-P释放为主,强酸性模拟酸雨作用下以Ca-P释放为主;对照组的微囊藻生物量显著高于模拟酸雨组,说明模拟酸雨抑制微囊藻生长;pH值、TN、TP和Fe/Al-P均与底泥中四种主要重金属Pb、Zn、Cd和Cu含量显著相关(P0.05),说明酸雨和营养盐均是影响底泥中重金属赋存形态和释放性的重要因子。     

基于底泥再悬浮试验的太湖水质模拟

为探索浅水湖泊水动力扰动作用对底泥再悬浮影响的规律,在室内矩形水槽内模拟了各种水动力条件下太湖底泥的起动规律,得到了太湖底泥在3种不同起动标准下的起动流速,通过考察上覆水中悬浮物浓度的变化,建立了底泥沉积物再悬浮通量与水体流速的定量化关系。结果表明:太湖底泥在个别动、少量动、普遍动3种标准下的起动流速分别为15、30和40 cm/s,且底泥沉积物再悬浮通量与流速呈现线性正相关关系,再悬浮通量随流速增大而增大,且相关性较好。将该试验结果应用于太湖的水量水质数学模型中,并和太湖实测资料进行了对比,取得了比较满意的效果。该模拟装置能够在室内可控条件下较好地反映太湖沉积物再悬浮特征,对太湖的富营养化治理具有重要意义。     

长江三峡水库水污染控制若干问题

论述了三峡水库几个重要水环境问题,对近年来三峡水库水污染控制科学研究工作进行回顾,评述了一些重要研究成果,就三峡水库水质模拟、水体富营养化、水库泥沙截留淤积和重金属污染等问题进行了深入探讨。基于国际水协会最新推出的河流水质模型,提出了三峡水库水环境模拟研究的观点和方法;基于湖泊（水库）生态动力学模型原理,在对水体中磷元素预测的基础上,从营养盐含量、水深、流速、温度因素等与富营养化非线性映射关系出发,初步建立三峡水库水体富营养化人工神经网络模型,对三峡水库水体富营养化潜势进行研究,分析讨论了一些初步结果;论述了水库泥沙截留淤积及其与水体中污染物,特别是重金属污染的相互作用;建议三峡水库近期内应予以重视的一些重要水环境科学问题。     

消浪工程对太湖底泥再悬浮及营养盐释放的影响

为了解863消浪工程对太湖底泥再悬浮及营养盐释放的抑制作用,于2005年7月15～17日在工程区投放悬浮物捕获器测定沉积物的再悬浮通量,并分层采集水样进行水体营养盐浓度的垂向分布研究。16日平均风速3 m/s时,测得的再悬浮通量上层最大值为7.22 g/d·m2,下层最大值为41.8 g/d·m2;17日平均风速5 m/s时,测得的再悬浮通量上层最小值24.7 g/d·m2,下层最小值为48.4 g/d·m2,沉积物再悬浮通量与风浪扰动强度关系密切。对比消浪工程区内外沉积物的再悬浮通量表明,消浪工程能够显著减弱风浪对底泥的扰动,抑制沉积物再悬浮,减轻营养盐的内源释放通量。实验结果还表明,太湖水体悬浮物浓度越高,悬浮物的有机质含量就越低,相应地,单位悬浮物中磷的含量也越低。随着风浪扰动的持续和增强,尽管能够将更多的沉积物间隙水中的溶解性磷带入水体,但是,野外观测中发现水体溶解性的磷含量并未相应增高甚至降低,这可能是由于水体中悬浮物浓度越高,对水体溶解性磷的吸附能力也越高,从而使得水中溶解性磷的含量增高不显著甚至降低。     

汉江下游河段水质生态模型及数值模拟

基于包含浮游动物作用的一维水质生态数学模型，考虑了长江水位的顶托作用，采用有限体积法，建立了汉江水质生态数值模型，用1992年的实测资料进行参数识别，对汉江1995年至1998年的水动力、氨氮、硝氮、凯氏氮、总磷、溶解氧（DO）生化需氧量（BOD），以及浮游植物的迁移转化规律进行了数值模拟，模拟结果与实测资料吻合较好，说明所建的模型符合汉江下游河段的实际情况。数值模拟结果表明：当汉江下游水体机物含量较高，水温6℃以上和光照充足时，汉江下游河段适宜藻类生长，易发生“水华”现象。特别在枯水季节，在流量较小和流速低的情况下，水体中藻类会过快生长。藻类的生长速度因各断面的流速、水深和水面宽的不同而不同。     

淮河(江苏段)水体有机污染物风险评价

淮河（江苏段）水体检测到的半挥发性有机物和有机氯农药绝大多数属于USEPA的优先控制污染物。应用USEPA规定的水中优先控制污染物和非优先控制污染物对人体健康的摄入与饮入之和的水体有机物浓度标准,计算了淮河（江苏段）水体的48种有机污染物的环境暴露浓度,并根据最高环境暴露浓度与USEPA水质指标的比值,参考IARC的化合物致癌性指标,建立了一套表征水体有机污染物的风险特征以及采取相应管理措施和建议的评价体系,对这些化合物的环境健康风险进行了评价。结果表明,有18种有机污染物超过了USEPA的标准浓度要求,其中9种物质具有一定的生态风险,其中六氯苯、N-亚硝基二正丙胺、3,3'-二氯联苯胺、2,4,6-三氯酚、五氯酚、茚并(1,2,3-cd)芘、4,4'-滴滴涕、七氯在内的8种化合物具有一定的风险,而多环芳烃二苯并(a,h)蒽需要引起更高警惕;在此基础上探讨了这些化合物的来源及作用,并提出了相应的防治建议。     

SWAT与MIKE21耦合模型及其在澎溪河流域的应用

结合SWAT分布式模型研究污染负荷的优势和MIKE21模型对水动力水质先进的模拟技术,构建SWAT与MIKE21耦合模型。根据澎溪河地形、土壤、植被、气象、水文、水质资料,在空间上建立流域SWAT水文单元与MIKE21水动力模型边界的连接,在量值上建立SWAT模型各水文单元污染物负荷输出量与MIKE21模型污染浓度输入量之间的分配关系,研究澎溪河流域输沙量、氮、磷负荷量和水污染。模拟结果表明：2009年3月至2010年3月澎溪河渠马、高阳、黄石、双江大桥4个断面的总氮、总磷浓度和叶绿素a含量的模拟值与实测值具有较好的一致性,澎溪河回水区水质为中营养~中富营养状态,水体氮、磷等营养盐浓度主要受面源污染的影响。SWAT与MIKE21耦合模型可靠性好,适合于流域水污染研究     

岷江老木孔航电枢纽库区泥沙淤积计算与分析

老木孔航电枢纽工程是岷江乐山-宜宾段航电梯级开发方案中的第一级,是以航运为主,航电结合的水利工程。首先建立平面二维水流泥沙数学模型,并由实测资料验证其相似性;再根据入库水沙资料,计算分析水库建成后不同时期的泥沙淤积量及其淤积分布,并初步分析分布不均形成的原因;讨论在各级频率洪水作用下,库区泥沙淤积对乐山城区及乐山大佛的影响;并分析泥沙淤积对库区建港环境的影响。通过物模实测值和数模计算值的比较,再次验证了该数学模型的适用性。结果表明:该数学模型可较好的模拟河段水流的运动及库区泥沙的淤积过程;泥沙淤积主要发生在老江坝尾至坝址河段,且估算了该段淤积量占淤积总量的85%;库区淤积后,频率洪水不会对乐山城区及乐山大佛产生影响。     

贵州阿哈水库沉积物中重金属二次污染的趋势分析

通过对受矿山活动影响的贵州阿哈水库沉积物-水界面的模拟试验及实测分析，从水库水质安全角度讨论了沉积物中蓄积的重金属作为二次污染源的可能性。研究发现：在水体季节性缺氧期间，沉积物中部分重金属元素将大量释放到水体中，严重威胁水质安全。Fe，Mn的最大释放发生在水体缺氧事件的50小时内。而Co，Cu，Ni，Pb等元素总体释放量较小，并主要在10小时内达到最大释放。对比其他地区，阿哈水库中重金属元素具有更强的界面扩散作用。锰的扩散通量在季节上表现为：冬季＞秋季＞春夏季。而铁的扩散通量则为：春夏季＞秋季＞冬季。锰的界面扩散通量远大于铁的界面扩散通量，表明界面附近锰的循环极为剧烈且远强于铁。这对其他重金属元素的界面循环产生了重要影响。界面附近的铁、锰、硫循环对重金属迁移有着显著的控制作用。受到氧化还原条件的影响，重金属扩散通量在季节上变化较大。     

船舶螺旋桨射流对湘江河床底泥扰动影响分析

船舶航行时螺旋桨产生的射流会对河道水流产生扰动,这种扰动是否能引起河床底泥的再悬浮需要更深入的论证分析。通过对比分析螺旋桨射流发展规律的研究成果,以湘江典型河段为研究对象,结合实船测量结果和此段河流地质资料,探讨了螺旋桨射流对湘江长株潭段河床底泥扰动的影响,并对此段河床底泥起动和悬浮条件进行了理论分析。结果表明:在周围环境流速较低的条件下,螺旋桨射流初始速度、河床水深及泥沙粒径是决定泥沙是否运动的主要因素。湘江长株潭河段已基本库区化,大部分河道平均水深远大于航道的标准水深2.8 m,河床泥沙平均粒径大于0.87 mm,其中细颗粒泥沙很少,由于螺旋桨射流断面平均流速小于泥沙起动流速,悬浮指标计算值远大于4,因此可以判断船舶正常航行在该段河流时底泥难以起动和再悬浮。     

江苏天目湖表层沉积物中多环芳烃污染特征与来源

区别于长江三角洲地区众多的大型天然浅水湖泊，江苏天目湖是一个较深的水库型湖泊，也是重要的城乡生活及工农业水源地之一。为了解天目湖表层沉积物中多环芳烃（PAHs）污染状况， 2006年在天目湖全湖采集7个点位的表层沉积物样品，利用GC/MS分析了16种优控PAHs。结果表明：天目湖表层沉积物中16种优控PAHs总量介于28750~71393 ng/g（干重），平均值为45852 ng/g；在空间分布上，北部受污染程度高于南部，主要是北部旅游业快速发展导致污染物排放的影响；沉积物中总有机碳含量与PAHs总量呈显著相关；利用特征化合物指数对PAHs的来源进行判别，指示天目湖表层沉积物中PAHs的主要来源是木材、煤的不完全燃烧。与不同地区水体沉积物PAHs含量对比表明，天目湖PAHs污染处于一个低至中等程度。基于沉积物中多环芳烃的环境质量标准，仅有1个样点芴浓度超过风险效应低值，但远小于毒性风险效应中值，因此沉积物中多环芳烃的生态风险较小。然而天目湖表层沉积物中的PAHs的污染程度已超过南水北调东线所经过的南四湖，而且天目湖湖水较深，湖水交换周期比较长，其PAHs污染应引起重视，需制定切实措施保护江苏“最后一泓净水”。     

贵州阿哈水库沉积物中重金属二次污染的趋势分析

通过对受矿山活动影响的贵州阿哈水库沉积物-水界面的模拟试验及实测分析，从水库水质安全角度讨论了沉积物中蓄积的重金属作为二次污染源的可能性。研究发现：在水体季节性缺氧期间，沉积物中部分重金属元素将大量释放到水体中，严重威胁水质安全。Fe，Mn的最大释放发生在水体缺氧事件的50小时内。而Co，Cu，Ni，Pb等元素总体释放量较小，并主要在10小时内达到最大释放。对比其他地区，阿哈水库中重金属元素具有更强的界面扩散作用。锰的扩散通量在季节上表现为：冬季＞秋季＞春夏季。而铁的扩散通量则为：春夏季＞秋季＞冬季。锰的界面扩散通量远大于铁的界面扩散通量，表明界面附近锰的循环极为剧烈且远强于铁。这对其他重金属元素的界面循环产生了重要影响。界面附近的铁、锰、硫循环对重金属迁移有着显著的控制作用。受到氧化还原条件的影响，重金属扩散通量在季节上变化较大。     

1956~2011年鄱阳湖水沙特征及其变化规律分析

近年来,鄱阳湖水沙研究集中在鄱阳湖"五河"各水文站的单站分析上,且水沙数据采用大多仅至21世纪初期,对缺测资料未进行有效插补。将鄱阳湖作为一个研究整体,分析了鄱阳湖水沙特征及其变化规律,以便为鄱阳湖泊形态变化研究以及水、沙资源的合理开发利用提供有利的参考依据。运用水沙相关、上下游泥沙相关法对部分缺测泥沙进行插补,获得1956~2011年的鄱阳湖入、出湖水沙系列数据。利用数理统计法、水沙双累积曲线法、Mann-Kendall法分析鄱阳湖入、出湖径流量与输沙量变化特征,并且探讨了水沙变化的原因。结果表明:(1)入湖径流量和输沙量的年内分配相一致,而长江水沙的倒灌影响了出湖径流量和输沙量的年内分配;(2)鄱阳湖入湖悬移质泥沙从90年代开始下降趋势加剧,而出湖悬移质泥沙1956~2000年整体呈下降趋势,2001~2011年呈现上升趋势;(3)鄱阳湖入、出湖年输沙量出现明显的突变点分别在1998年左右、2003年左右;(4)径流量总体处于相对稳定状态,但近10a来径流量略下降,主要受到降水量变少的影响,入湖输沙量变化受"五河"流域的水库蓄水拦沙、流域水土保持工作加强、人类河床采砂等因素影响;而出湖河段河床深度下切、江湖水面比降加大、人类在鄱阳湖采砂扰动河(湖)床均加大了近10a来出湖悬移质泥沙的输出。     

长江干支流输沙量减少趋势及其影响因素浅析

通过对长江干支流各主要水文控制站的多年径流量、输沙量、含沙量、中值粒径等水沙基本特征值的统计分析，表明在过去的近50年时间内，长江干支流的年径流量中心趋势不存在具有显著统计意义的变化，而输沙量、含沙量、中值粒径值均有明显的下降态势。以水库建设和水土保持为主的人类活动是长江干支流泥沙输移量减少趋势的重要影响因素，在20世纪90年代以前长江输沙量的减少主要是水库建设的影响，之后随着“长治”工程的展开则兼具了水库建设和水土保持的影响，未来水土保持工作对长江保水减沙的长期效益将更为显著。     

三峡水库支流神农溪库湾倒灌异重流特征及成因分析

三峡水库蓄水以来，库区干支流水动力变化显著。探明三峡水库支流库湾倒灌异重流的成因对库区水华防控调度十分关键。基于2018年野外观测数据，对神农溪库湾水流速度，水温，浊度等因素进行分析。结果表明：库湾春冬季由于水温变化不大，泥沙含量很低，干支流密度差较小，导致倒灌异重流呈无规律状态；夏秋水温变化较大，泥沙含量大幅升高，水体多以中、底层倒灌形式从干流潜入库湾。库湾在汛期受泥沙含量较高的影响，导致水体密度增大形成异重流，且大部分出现在库湾中底层，其他月份异重流是由水体温差形成的，温差是倒灌异重流的主要成因；汛期6~8月，干支流泥沙含量升高，泥沙含量对水体密度的贡献率增大，最大为75%；其他月份水体密度主要受水温影响，水温对水体密度的贡献程度在各月均超过80%，最大贡献率为95%。     

近60年赣江水沙变化特征及影响因素分析

赣江是鄱阳湖流域最大水系,赣江水沙变化对鄱阳湖入湖径流、泥沙等水文特征有重要影响。目前对赣江水沙研究主要集中在下游外洲站河段,不足以反映全流域水沙变化规律。选取赣江上游4站、吉安和外洲水文站分别代表上、中、下游河段,基于近60 a的实测流量、悬移质泥沙资料,采用水文学和数理统计相结合的方法,分析赣江水沙年际变化特征以及可能影响因素,以期为流域水沙资源管理提供参考。结果表明:(1)赣江径流年际变化大,1970s、1990s水量较丰,其它年代径流偏少,年径流序列无显著变化趋势和突变点;(2)输沙量年际变化剧烈,呈显著降低趋势,上游4站、吉安站、外洲站输沙序列突变点分别为2002年、1995年、1995年,突变后年输沙量较突变前减少52%、71%、67%;(3)赣江上游水土保持建设是上游4站输沙量减小的主要原因;1993年后万安水库拦沙是吉安、外洲站输沙量显著减少的主要原因,水土保持、河道采砂也是引起吉安、外洲站输沙量减少的直接因素。(4)水土保持减沙的作用是缓慢和滞后的,而万安水库对下游河道的减沙作用是迅速而显著的。可见,赣江入鄱阳湖的年径流无明显减少趋势,入湖输沙量显著减少,有利于减少鄱阳湖的泥沙淤积、促进湖泊生态的良性发展。