生活污水为主要补给源的城郊排水沟渠氮磷滞留特征

为揭示生活污水补给影响下排水沟渠氮、磷滞留特征,以合肥市城郊结合部的关镇河支渠为对象,以NH4Cl和KH2PO4为添加营养盐,以Na Cl为保守型示踪剂,开展5次现场示踪试验.在此基础上,利用OTIS(one-dimensional transport with inflow and storage)模型估算D(扩散系数)、A(渠道过水断面面积)、As(暂态存储区断面面积)、α(暂态存储交换系数)、λ(主流区溶质一阶吸收系数)和λs(暂态存储区吸收系数);并利用营养螺旋原理,计算营养盐的Sw(吸收长度)、Vf(吸收速度)和U(吸收速率)等.结果表明:1As/A具有随流量减小而增大的变化特征,平均值为0.35;5次试验得到的α均处在10-3数量级水平,平均值为2.49×10-3s-1.2Sw-NH4和Sw-PO4(分别表示NH4-N和PO4-P的Sw,下同)均较大,最大值分别达934 020、47 518 m,意味着关镇河支渠已基本不具备氮、磷滞留能力;而Sw-NH4和Sw-PO4均不同程度地出现负值,表明该支渠还具有"源"的作用.3Vf-NH4与河水平均深度、渠道流量均呈显著负相关,Vf-PO4和U-PO4与渠道水面宽度均呈显著正相关.4NH4-N和PO4-P的营养螺旋指标与其相应质量浓度背景值无明显相关性.     

合肥城郊典型源头溪流不同渠道形态的氮磷滞留特征

为揭示源头溪流中深潭和曲折沟渠两种典型渠道形态的氮磷养分滞留特征,在合肥城郊二十埠河的某一级支流上,以NH4Cl和KH2PO4为添加营养盐,以NaCl为保守型示踪剂,开展现场示踪实验.在此基础上,利用OTIS模型软件、暂态存储参数和养分螺旋原理,解析深潭和曲折沟渠氮磷滞留特征.结果表明:1深潭的As值较曲折沟渠大,但其α值则较弯曲沟渠小1个数量级,而且As和α值随水文条件变化均不显著;2深潭中主渠道流动水体的NH+4-λ较其暂态存储区的NH+4-λs高2~3个数量级,曲折沟渠的NH+4-λ与NH+4-λs数值较为接近;3深潭中NH+4-Vf较SRP-Vf高1~2个数量级,而在曲折沟渠中,不仅NH+4-Vf与SRP-Vf数值较为相近,NH+4-Sw与SRP-Sw也基本相当;4深潭的NH+4-U较SRP-U高出2~3个数量级,曲折沟渠NH+4-U则较SRP-U高出1~2个数量级;5总的来说,在对NH+4和SRP滞留影响方面,深潭和曲折沟渠存在较大的差异性,且在深潭中NH+4的滞留效应显著超过SRP.     

城郊排水沟渠溶质传输的暂态存储影响及参数灵敏性

选择Na Cl为示踪剂,于2013年9~10月在合肥城郊的关镇河支渠开展5次瞬时投加示踪实验.从暂态存储、侧向补给和对流-扩散等作用机制层面,设置4种模拟情景,解析暂态存储作用对于排水沟渠溶质传输规律的影响,并对OTIS模型参数进行灵敏性分析.结果表明,暂态存储对于主流区Cl-模拟浓度穿透曲线(BTCs)峰值大小影响很大,相对偏差高达24.23%~117.26%,显著高于对峰值出现时间的影响,且暂态存储影响显著超过了侧向补给作用;由相关性分析,主流区Cl-模拟浓度BTCs峰值大小和出现时间的相对偏差与As/A具有极显著相关性;4个主要参数的灵敏度排序为AAsαD.     

合肥地区不同类型源头溪流暂态存储能力及氮磷滞留特征

为揭示合肥地区不同类型源头溪流暂态存储能力及氮磷吸收滞留的基本特征,在城区和城郊筛选4条典型源头溪流,并以NH4Cl、KH2PO4为添加营养盐,以Na Cl为保守型示踪剂,开展现场示踪实验.在此基础上,利用OTIS模型水文参数(D、A、As和α),计算暂态存储指标(Ts、Tc、Ls、Rh和F200med),进而开展暂态存储能力分析,并以NH+4-N和SRP一阶吸收系数(λ、λs)解析氮磷滞留特征.结果表明:4条溪流水体的α值均处于10-4~10-3数量级;各溪流Tc基本都显著超过Ts,意味着这些溪流水体溶质滞留效应主要来自主渠道流动水体,而不是暂态存储区;根据Tc、Ts、Ls和Rh等指标,得到各源头溪流暂态存储能力排序为:二十埠河二级支流二十埠河一级支流十五里河源头段关镇河支渠;4条源头溪流主渠道流动水体与暂态存储区的NH+4-N、SRP滞留特征存在很大的差异,并且二十埠河一、二级支流和十五里河均不同程度出现λ-NH+4、λs-NH+4为负值的现象,意味着这些水体对于NH+4-N既具有短期存储作用,也起着"源"的作用.     

合肥市区典型景观水体氮磷污染特征及富营养化评价

为掌握合肥市环城河水系水环境状况,于2012年9月~2013年7月,在城区选取6个典型景观水体测定水体理化指标和叶绿素浓度,开展水体氮磷污染特征分析及富营养化评价,结果表明:①各水体氮、磷污染较为严重,TN和TP月平均浓度均远超过国际认可的发生水体富营养化临界值;②南淝河、黑池坝和雨花塘水体氮浓度表现出显著的逐月变化性,南淝河水体TP和PO3-4-P一直在较高浓度状态下波动,而银河公园水体则呈现显著的上升趋势;③雨花塘与黑池坝水体TN/TP比平均值分别为104.7和158.3,包河公园、银河公园、逍遥津公园和南淝河水体分别为16.8、18.7、6.4和16.8,表明雨花塘、黑池坝水体处于磷限制性状态,逍遥津公园为氮限制性状态;④聚类分析将6个景观水体聚为两大类,即污染严重的黑池坝和南淝河归为一类,其余4个相对封闭的水体为另一类;⑤营养状态指数评价结果表明,所有水体均处于富营养化状态,且富营养化程度排序为:银河公园>黑池坝>南淝河>逍遥津公园>雨花塘>包河公园.     

城市新城区公园沟塘沉积物磷释放风险及影响因素分析

以合肥蜀峰湾体育公园5个水塘和3条沟渠为对象,采集表层沉积物及上覆水样,测算不同季节表层沉积物磷平衡浓度（EPC₀）,并解析其对外源碳或氮添加的响应,据此评估沉积物磷释放风险水平,识别主要环境影响因素.结果表明,该城市公园沟塘沉积物磷素污染处于轻-中度污染水平,总磷（TP）含量为209.28~713.51 mg·kg^-1,生物有效磷含量占TP的质量分数为18.51%~36.21%;环境背景情形下水塘沉积物EPC₀变化范围为0.012~0.142 mg·L^-1（均值0.057 mg·L^-1）,沟渠EPC₀变化范围为0.036~0.156 mg·L^-1（均值0.078 mg·L^-1）;外源碳的添加导致水塘1、3和沟渠1的EPC₀值升高（其中水塘3上升约47.5%）,提高了沉积物磷释放风险,其余沟塘沉积物EPC₀值则出现下降（特别是水塘5下降约58.6%）,意味着磷释放风险水平下降;而在外源氮添加情形下,所有沟塘沉积物EPC₀值都出现了不同程度的下降（沟渠1、2的夏季情形除外）,特别是水塘2表现尤为显著（下降约51.6%）,表明沟塘沉积物磷吸收存在氮限制性;根据偏最小二乘回归分析（PLSR）结果,氮、磷对水塘和沟渠沉积物的EPC₀值影响存在差异.     

基于延拓盲数的湖库水体富营养化评价模型

基于湖库水环境系统随机性、模糊性、灰性、未确知性等多种不确定性共存或交叉存在的特点,将延拓盲数引入水体富营养化评价,通过与综合营养状态指数方法的综合集成,构建了湖库水体富营养化评价延拓盲数模型和等级识别模式,并将其应用于巢湖塘西河河口水体富营养化评价.结果表明:塘西河河口水体处于重富营养化状态,可信度超过0.86(即86%),且在模糊截集水平α=0.8情形下,综合营养状态指数期望值达79.34,属于重富营养等级.实例研究证明了新构建模型对于不确定性条件下湖库水体富营养化评价的适用性和有效性.     

基于OTIS模型的巢湖十五里河源头段参数灵敏性分析

为探究城市地区渠道化源头河段水环境模型参数灵敏性,以巢湖流域十五里河源头段为对象,选择氯化钠(NaCl)为保守型示踪剂,采用瞬时投加方式,开展现场示踪试验. 在此基础上,利用OTIS模型(小河流水体溶质迁移扩散模型)模拟溶质(示踪剂)输移扩散规律,并以均方误差(RMSE)为目标函数,就±10%和±20%等参数多种变幅情景,采用扰动分析方法对A(河道过水断面面积)、As(暂态存储区断面面积)、α(交换系数)及D(扩散系数)等参数开展局部灵敏性分析. 结果表明:在十五里河源头段溶质迁移特征模拟方面,OTIS模型具有很好的适用性;尽管不同河段各参数的灵敏性排序存在一定的变化性,但总体趋势较为明显,表现为A＞α＞As＞D,这与欧美国家空间尺度相近的一些小河流水体基本相同;由于α和As的灵敏性超过D,表明在渠道化的城市小河流源头段,考虑暂态存储对于溶质输移扩散的影响十分必要. 研究结果进一步验证了扰动分析方法对于OTIS模型参数灵敏性分析的有效性.     

水文变化条件下农田溪流营养盐滞留效应模拟

以巢湖流域某一典型农田源头溪流为对象,基于溪流水文条件的动态变化性,从水文概率密度模型与营养盐滞留率模型综合集成角度,解析较长时间尺度下营养盐滞留有效流量的动态变化特征.在对水文概率密度模型Monte Carlo随机模拟的基础上,根据先前10次野外示踪实验获得的营养盐吸收速度等数据信息,定量评估溪流营养盐滞留的总体水平,估算最有效流量和等效流量.结果表明,农田溪流渠段的NH_4~+、PO_4~(3-)滞留能力总体偏低,相应的期望滞留率分别为0.0671(6.71%)和0.0541(5.41%),最有效流量分别为0.0051,0.0049m~3/s,功能等效流量分别为0.044,0.043m~3/s.基于溪流营养盐吸收速度明显偏低的客观现状,有必要从溪流形态和河床地貌特征的改造着手,提升溪流水体营养盐滞留能力.