引水调度改善太湖流域无锡市运东片区水环境方案研究

针对太湖流域近年来水质恶化问题,探究引水调度对太湖流域水环境改善效果。选取太湖流域典型区无锡市运东片区为研究区域,构建一维非稳态水动力水质模型,模拟各引水方案及调度规则对研究区域的水质改善效果。结果表明:白屈港与锡澄运河同时引水调度方案与澄西片引水调度方案结合能够有效改善研究区域水质,各断面水质类别有明显提升,总体水质达标率从现状31.0%提升至65.5%。     

灰色系统动态模型群GM(1,1)在秦淮河水质预测中的应用

为了较为准确预测水质,基于灰色系统理论建立灰色系统动态模型群,采用对数变换的方式对原始数据进行光滑处理,借以减弱数据波动带来的不利影响,是对常规灰色系统动态模型的改进。结合秦淮河上游源头句容河2011～2016年高锰酸盐指数,运用灰色系统动态模型群对2017年高锰酸盐指数进行预测。预测结果表明误差在1.24%以内,表明灰色系统动态模型群GM(1,1)用于水质预测较为准确。该模型可应用于南京市水质预测,对水环境管理具有指导意义。     

整治航段江面溢油对取水口的风险预测

进入21世纪,随着我国国民经济的飞速发展,内河航道线路整治和优化的力度明显加大,而伴随着通航能力的改善,航运及工程船只使得周边水域的溢油风险不断加大。加强溢油事故风险预测,针对事故发生采取切实可行的防护控制措施尽可能地降低溢油事故的危害是非常必要的。基于闽江段航道整治工程,设定可能发生的事故溢油泄漏点,利用二维非稳态水环境模型就施工整治航段溢油事故对下游取水口的影响进行预测分析,记录油品入江后的油膜漂移轨迹及最快到达取水口的时间、油膜厚度和持续污染状况,为溢油风险防控提供了相应的理论依据。     

太湖主体湖区对梅梁湾藻类影响定量化研究

针对太湖梅梁湾独特的地理位置和富营养化严重的问题,利用太湖水量水质模型和梅梁湾藻类生长模型,在对模型进行了率定、验证的基础下,模拟了在东南风和西北风两种常见风向的条件下,太湖主体湖区对梅梁湾内营养盐浓度和藻类浓度的影响情况,并将其影响定量化。本次模拟较好地反映了太湖主体湖区在两种常见风场的条件下对梅梁湾内水质影响情况。模拟得到以下结果：在不考虑风场和流场的情况下,梅梁湾内部2001年8月藻类平均浓度为43.18 mg/m³,总氮浓度为2.48 mg/L,总磷浓度为0.248 mg/L,只考虑东南风引起流场的情况下,藻类浓度为41.92 mg/m3,总氮浓度为2.07 mg/L,总磷浓度为0.231 mg/L;考虑东南风风场和流场两个因素的情况下,藻类浓度为53.86 mg/m3,总氮浓度为2.06 mg/L,总磷浓度为0.229 mg/L;同期,只考虑西北风风场的情况下,藻类浓度为42.55 mg/m³,总氮浓度为2.19 mg/L,总磷浓度为0.232 mg/L;考虑西北风风场和流场两个因素的情况下,藻类浓度为50.71 mg/m³,总氮浓度为2.17 mg/L,总磷浓度为0.233 mg/L。结果表明,梅梁湾内部的氮、磷等营养盐浓度受到由太湖主体湖区的风场变化引起的湖流扰动的一定影响;太湖主体湖区对梅梁湾内部藻类浓度的影响主要是由藻类漂移引起的,由营养盐浓度改变而引起的藻类浓度变化非常小。     

太湖底泥的污染控制及修复技术的可行性应用探讨

太湖表层底泥营养物、重金属和有机污染物等含量较高,并有向水体释放倾向,对水体及水生生态系统造成威胁.文章探讨了对太湖已开展或近期可开展的内源污染治理实用和示范技术,如外部污染源控制、原位覆盖、原位底泥氧化、原位上覆水充氧、生态疏浚、生物修复技术以及自然消减技术等.对上述技术运用于太湖进行了可行性分析.     

滨江水体水环境容量计算研究

针对滨江水体感潮特性明显、水流运动复杂等特点,考虑污染物质输运过程平面分布的不均匀性,提出了基于非均匀分布系数的水环境容量计算方法;以镇江内江为研究区域,建立了二维水流水质耦合数学模型.通过对内江2004年4月及8月两个典型全日潮流场特征及相应污染物迁移扩散过程的数值模拟,建立了排污量与污染带响应关系曲线,求得内江洪、枯两季非均匀分布系数分别为0.18与0.25;对内江不同水位条件及不同典型年水环境容量进行计算.结果表明,内江维持水位对其水环境容量影响较大,洪季维持平均水位4m时的容量值约比1m时增加了33.5%;不同典型年,内江水环境容量相差也较大,丰水年容量值较平水年增加了110%,而枯水年则比平水年减少了32.8%;各年内总容量的84%主要分布在5月至10月.该方法运用非均匀分布系数综合体现了滨江水体水动力条件复杂及潮汐作用下污染物迁移扩散规律多变对水环境容量的影响.     

太湖底泥沉积物释放规律研究

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,通过矩形水槽试验模拟了太湖不同流速下的沉积物释放,并结合太湖悬浮物模型进行推算,获得了底泥沉积物再悬浮通量与风速之间的定量关系。结果表明:太湖底泥在3种起动标准下对应的起动流速分别为15、30和40 cm/s;底泥沉积物再悬浮通量与风速呈现线性正相关关系,再悬浮通量随风速增大而增大,且相关性较好。该方法为太湖内源释放量估算及富营养化治理提供参考依据。     

太湖底泥营养要素动态释放模拟和模型计算

采用太湖湖区底泥,根据环型水槽实验总结了各种扰动强度下太湖底泥的起动、悬浮和营养盐释放规律.环型水槽内水体流速均匀且能够通过控制水槽的转速精确控制水槽的水体流速.通过考察水槽中水体TN、TP浓度的变化,建立起了底泥TN、TP释放率(y)与水体流速大小(x)的定量化关系.根据实验确定的各种参数,采用ECOMSED模型计算模拟,并和太湖实测资料进行了对比,结果较为合理.由于目前太湖的野外监测资料存在较明显的时空不一致性,模型参数率定的精度受到了较大影响,通过室内实验模拟底泥的内源释放对太湖的富营养化治理具有重要意义.     

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。     

风浪作用下的底泥悬浮沉降及内源释放量研究

分别于春夏秋冬4个季节对太湖梅梁湾水体开展了5次野外实验,利用沉积物捕获器收集沉积物,采用Gansith公式法计算了沉积物的再悬浮通量,并建立了其与风速的关系;对代表不同风浪作用下的太湖悬浮物进行了7次静沉降实验,计算了悬浮物的静沉降通量,并建立了其与悬浮物浓度关系.以3.7 m/s为界对低泥悬浮沉降过程进行分解和概化,计算了2005年每日的悬浮沉降量,并利用近10年的风速资料估算了太湖年均内源释放量,结果表明,太湖每日的内源释放量受风速影响显著,和风速变化趋势较为接近,然而不同营养盐的释放状况却各不相同.太湖内源年均进人水体的净底泥量有19.03万t,冬季最大.夏季次之;就营养物质释放量而言,COD约4.96万t、总氮约7 773.0 t、总磷约275.5 t.其中秋季营养物质释放量最小,夏季最大.