基于OTIS模型的巢湖十五里河源头段氮磷滞留特征

为揭示巢湖十五里河源头河段氮磷营养盐滞留特征,选择NH4Cl、KH2PO4及NaCl作为示踪剂,开展野外现场示踪实验.根据获得的氯离子浓度和营养盐浓度穿透曲线数据信息,利用OTIS与OTIS-P计算软件,估算水文参数(D、A、As、?等)和营养盐一阶吸收系数(λ、λs).在此基础上,计算暂态存储指标和营养盐吸收相关参数值,定量评估主河道流动水体与暂态存储对NH4+和SRP的损失贡献.结果表明,主河道与暂态存储区NH4+吸收系数平均值分别为3.88×10-6,8.81×10-4s-1,SRP分别为7.80×10-6,7.98×10-8s-1;综合衰减系数k-NH4平均值为1.64×10-4s-1,k-SRP为7.80×10-6s-1;NH4+和SRP的吸收长度Sw-NH4、Sw-SRP相当大,分别为1632.88,25471.32m,意味着该河段经由物理或生态过程去除N、P的可能性低;该河段Vf-NH4、Vf-SRP值较营养盐浓度低的溪流或小河流偏小,但U-NH4、U-SRP则明显偏大;暂态存储对于NH4+损失的平均贡献率为93.82%,主河道水流对SRP损失的平均贡献率高达99.70%.     

基于OTIS模型的巢湖十五里河源头段氮磷滞留特征

为揭示巢湖十五里河源头河段氮磷营养盐滞留特征,选择NH4Cl、KH2PO4及NaCl作为示踪剂,开展野外现场示踪实验.根据获得的氯离子浓度和营养盐浓度穿透曲线数据信息,利用OTIS与OTIS-P计算软件,估算水文参数(D、A、As、a等)和营养盐一阶吸收系数(λ、λs).在此基础上,计算暂态存储指标和营养盐吸收相关参数值,定量评估主河道流动水体与暂态存储对NH4+和SRP的损失贡献.结果表明,主河道与暂态存储区NH4+吸收系数平均值分别为3.88×10-6,8.81×10-4s-1,SRP分别为7.80×10-6,7.98×10-8s-1;综合衰减系数k-NH4平均值为1.64×10-4s-1,k-SRP为7.80×10-6s-1;NH4+和SRP的吸收长度Sw-NH4、Sw-SRP相当大,分别为1632.88,25471.32m,意味着该河段经由物理或生态过程去除N、P的可能性低;该河段Vf-NH4、Vf-SRP 值较营养盐浓度低的溪流或小河流偏小,但U-NH4、U-SRP则明显偏大;暂态存储对于NH4+损失的平均贡献率为93.82%,主河道水流对SRP损失的平均贡献率高达99.70%.     

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.     

靖江市某电镀集中区典型重金属迁移转化模型参数灵敏性分析

伴随重金属污染风险的不断提高,流域重金属迁移转化模型的构建和水体重金属的模拟预测受到广泛关注,关键参数的甄选是模型优化的重点.本文构建了某电镀集中区Ni、Cu重金属迁移转化数学模型,以Ni为例,采用标准秩回归分析方法(SRRC法)和Sobol多元自适应回归样条算法(Mars-Sobol法)对7个重金属模型参数进行敏感性分析,并针对确定的2个敏感性参数对Ni、Cu模型进行率定和验证.结果表明:1SRRC法的Ni河沙分配系数的敏感性占比为96.1%~99.7%,平均为99.2%,泥沙沉降速率为0.1%~3.3%,平均为0.5%.2Mars-Sobol法的Ni河沙分配系数的总敏感度占比为87.18%~93.44%,平均为90.28%;泥沙沉降速率为5.68%~10.68%,平均为8.21%;随水流运动方向,Ni河沙分配系数敏感性逐渐减低,泥沙沉降速率参数敏感性逐渐增强.3相较于SRRC法,Mars-Sobol考虑了参数间的交互作用,通过Ni、Cu迁移转化模型中敏感参数"河沙分配系数"和"泥沙沉降速率"的率定和验证,Ni、Cu模拟相对误差可控制在15.28%和14.46%,实现了重金属模型的高效和高精度预测.     

基于生物光学模型的巢湖悬浮物浓度反演

根据2009年6月巢湖32个样点实测的遥感反射率、悬浮物浓度、吸收系数及散射系数等数据,分析巢湖水体各组分的吸收、散射等固有光学特性,确定悬浮颗粒物单位散射系数、后向散射概率等固有光学参数,构建基于生物光学模型的悬浮物浓度反演模型,并利用准同步获取的环境1号卫星CCD影像数据反演巢湖悬浮物浓度.结果表明,555 nm处悬浮颗粒物单位散射系数的平均值为0.48 m2/g,以555 nm为参考波长,建立指数衰减模型对悬浮颗粒物单位散射系数进行参数化,模型的决定系数可以达到0.99;此外,在760～900 nm(Band4)范围内,后向散射概率不具有波长依赖,其值稳定在0.051.利用所得到的表观及固有光学量构建巢湖水体遥感反射率模型,反演巢湖悬浮物浓度,得到实测值与反演值之间的相对误差随着浓度的增加而呈现下降的趋势,平均相对误差为17.25%,由此表明该方法适用于反演悬浮物浓度较高的湖泊水体;利用两景环境1号卫星CCD影像数据反演得到的巢湖悬浮物浓度主要在0～100 mg/L之间变化,其中6月13日巢湖悬浮物浓度40 mg/L的水域占到总面积的54.37%,而6月15日巢湖61.62%的水域悬浮物浓度40 mg/L,且这2 d巢湖悬浮物的分布与当时的气候变化一致.     

氮磷比对湖泊富营养化模型参数敏感性的影响

运用Morris方法研究了蓝藻暴发期不同氮磷比条件下,巢湖富营养化模型中蓝藻、溶解有机碳、营养物和溶解氧的参数敏感性.结果表明:蓝藻的敏感参数随氮磷比不同有显著差异;氮缺乏情况下,蓝藻对氮转化过程相关参数较敏感;磷缺乏情况下则反之.在任何氮磷比条件下,溶解有机碳、营养物和溶解氧等非生物变量都是对直接参与其自身转化过程的...     

活性污泥一号模型参数影响的分析研究

自从国际水质污染与控制协会（IAWQ）推出的活性污泥数学模型ASM系列以来,活性污泥工艺中的动力学过程得到了更精确的描述。通过对活性污泥一号模型（ASM1）的诸多参数文献值进行了分析研究,从中筛选出对模拟结果影响较大的部分,并做出灵敏度分析,为模拟研究和污水处理实际控制提供帮助。研究发现pH、Ks、bH、KH、Kx和YH对于出水中有机物影响较大,bH、YH、bA、μA、K0A、KNH和YA对氮组分的影响较大;bH和YH对硝酸盐氮降解影响较大。     

基于生物光学模型的巢湖后向散射概率估算

后向散射概率是水面光谱的重要影响因素.利用2009年6月巢湖实测数据,基于生物光学模型在近红外波段的简化原理,通过2个近红外波段构建巢湖后向散射概率估算模型.结果表明,巢湖后向散射概率最大值为0.059,最小值为0.001 4,均值为0.023 6,巢湖西部后向散射概率总体上大于东部,并且西部的空间差异性要大干东部.此...     

农田溪流人工深潭地貌格局暂态存储特征分析

2015年11月~2016年2月,以NaCl为示踪剂,在巢湖流域某一农田源头溪流开展了5次野外示踪试验,并据此计算溪流的物理特征参数和暂态存储指标;通过对深潭渠段与平直渠段相关指标的比较,解析人工深潭地貌格局的暂态存储特征.结果表明:1人工深潭地貌格局渠段A_s/A基本都较平直渠段更高,但其交换系数α却较平直渠段低一个数量级;2人工深潭地貌格局的暂态存储对于溶质滞留的影响较平直渠段大,但其流动水体的溶质滞留能力则较平直渠段弱;3尽管深潭地貌格局拥有相对较大的A_s/A比值,但对溶质运移转化的综合影响却低于平直渠段;4人工深潭的暂态存储指标F200med可以解释18.86%~26.05%的溶质行进时间,平直渠段可以解释5.28%~33.87%,且大部分情况下平直渠段都较深潭渠段更高;5深潭地貌格局与平直渠段在φ_w、φ_A和T_s方面差异明显,而在其他指标方面则区别不显著.     

基于遥感的巢湖悬浮泥沙分布的环境背景分析

悬浮泥沙是重要的水质参数之一,对水体透明度、浑浊度、水色等光学性质及水生生态条件产生直接影响,水体的含沙量及其动态变化对区域水下地貌的发展及冲淤变化等具有非常重要的影响. 以巢湖为例,通过对不同含沙量的水体进行光谱特征分析,提出了用泥沙指数来提取泥沙分布的方法. 利用ETM+(TM)数据得到了巢湖湖区2个时相的泥沙分布图,并对巢湖悬浮泥沙分布的环境背景进行分析,指出巢湖泥沙的来源主要是各入湖河流携带的泥沙,其次是岸坡崩塌物形成的.      

巢湖入湖河流分类及污染特征分析

为识别巢湖入湖河流主要污染特征和来源,以2008年入湖河流水质监测参数和河流入湖区藻类生物量数据为基础,采用多元统计方法对入湖河流进行了聚类和污染等级分级,并判别了湖区藻类生物量与河流营养盐输入负荷的关系.结果表明,入湖河流可分为3组,其水质分别受城市污染、水土保持和面源污染影响,其中城市污染控制型河流输入到巢湖中高锰...     

巢湖十五里河河床地貌单元沉积物硝化速率及污染特征

2017年7月~2018年3月,在巢湖流域十五里河城市段河床地貌特征丰富的两处河段,就深潭、浅滩、砾石滩、点砂坝和常规流水区等5种地貌单元类型,按季节采集表层沉积物样和水样,解析不同地貌单元沉积物硝化速率及其变化性,并开展不同地貌单元硝化速率的差异性和影响因素分析.结果表明:(1)十五里河中上游河段氮磷污染严重,且水体氧化还原电位(ORP)值基本都低于零,表明河水处于显著的还原状态.(2)5种地貌单元沉积物的PNR变化范围为0.002~0.079μmol·(g·h)-1,均值为0.023μmol·(g·h)-1,高低排序依次为:深潭点砂坝浅滩砾石滩流水区,相应的季节变化规律基本表现为:夏季春季秋季冬季.(3)5种地貌单元表层沉积物ANR变幅为0.140~13.543μmol·(m2·h)-1,均值为3.658μmol·(m2·h)-1,总体表现为浅滩最高,常规流水区次之,砾石滩和点砂坝大体相当,深潭最小,且季节变化规律与PNR相似.(4)差异性分析表明,深潭、浅滩与其他4种地貌PNR均存在显著差异性,超过半数的地貌单元ANR呈极显著差异性.(5)回归分析表明,5种地貌单元的PNR、ANR与上覆水水质指标的相关性相对较强,而与沉积物理化指标的相关性略弱.     

巢湖十五里河沉积物磷吸收潜力及对外源碳的响应

2017年7月(夏季)和2018年1月(冬季),在巢湖十五里河干流的城乡梯度方向选择5个代表性采样点位,采集表层沉积物样,利用实验室培养法,测算沉积物磷的总吸收潜力SPU_(live)、非生物吸收潜力SPU_(kill)和生物吸收潜力SPU_(biotic),评估不同外加碳源(乙酸钠、葡萄糖及两者的混合溶液)对SPU_(biotic)的影响水平.结果表明,十五里河沉积物SPU_(live)存在时空差异性,且表现为SPU_(kill)高于SPU_(biotic);未添加碳源时,夏季和冬季的SPU_(kill)均值分别为3.016μg·(g·h)~(-1)和3.368μg·(g·h)~(-1),SPU_(biotic)均值分别为0.784μg·(g·h)~(-1)和0.323μg·(g·h)~(-1),夏、冬两季的非生物吸收潜力存在显著差异性;添加外源碳后,不仅SPU_(biotic)有了较大幅度的提升,生物因素在沉积物磷吸收中的贡献率水平也有了明显提高,且两者均表现为添加乙酸钠效果最显著,添加葡萄糖效果次之,混合碳源的效果相对较弱.由沉积物磷的生物吸收对外源碳的响应情况,可以判定十五里河沉积物磷吸收存在一定程度的碳限制性.     

巢湖水体营养状态分析及富营养化防治对策

结合2001-2006年巢湖水质监测数据、相关文献资料，分析主要污染物变化趋势和富营养化形成原因，对其水体富营养化状态进行分析．提出防治对策建议。分析结果表明：巢湖水体6年间营养状态在轻度富营养和中度富营养之间。主要营养盐总磷、总氮及高锰酸盐指数6年间均无显著变化，农业面源污染和适宜的气候条件是巢湖水体富营养化形成的主要原因。     

巢湖十五里河沉积物污染特征及来源分析

在巢湖十五里河河道上采集15个沉积物柱样,按10 cm厚度分层,得到85个沉积物样品. 通过实验室分析得到沉积物中w(TN),w(TP),w(TOC),w(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Cd),w(Cr)以及w(Al). 在此基础上,对十五里河沉积物中营养元素和重金属污染特征及来源进行分析. 结果表明,沉积物中w(TN),w(TP)和w(TOC)存在显著相关性;w(TOC)与w(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Cd)和w(Cr)等均具有较强的正相关关系. 由富集系数分析判定,表层沉积物中Cd和Cu为中度污染,Zn,Pb和Cr为轻度污染. 人为贡献率分析表明,Cd受人为活动影响最大. 根据多变量分析结果,结合流域主要污染源情况,初步断定化肥企业生产排污是十五里河沉积物营养元素和重金属的最主要来源,而农田水土流失和生活污水排放也是不可忽视的重要因素.