城区地表径流面源污染和河道水环境治理的研究

河流为人类提供了多样的生态服务功能,然而城市化对河流生态系统健康状况造成严重的影响。随着点源污染的有效管理控制,非点源污染降雨径流己成为造成城市地表水环境污染的主要原因。为了改善河道水质,引调清水激活城市内河水体,提高河道的水环境自净能力,有效改善城市水环境。文章以南京河西水系为例,利用Saint-Venant方程组对水系建立一维水动力模型,并通过汇流结点水位法对方程组进行数值求解;对WASP5水质模型进行二次开发用于水质模拟;建立水质模型和一维河网水动力模型的耦合模型,将水动力模型计算所得到的水动力参数耦合到WSAP5水质模型中,模拟降雨过程以及引调清水过程的河网各河段的水质变量浓度,得出降雨径流对河流的污染程度以及引清冲污措施对河流水质改善的效果并优化调水过程。     

宁波杭州湾新区河网水动力及水质数值模拟研究

针对杭州湾新区水环境污染较重的现状,采用MIKE11软件构建新区河网的一维水动力——水质耦合模型,在此基础上研究分析了现状及远期规划排污条件下河网水质分布.结果表明:河道内水体流动较弱,不利于污染物迁移扩散,污水处理厂排出的处理水对排污口周围的河道的水质影响范围和程度均较大,叠加本底浓度后许多区域超过了Ⅴ类水质标准.最后提出了针对性措施以改善新区河网水质.     

综合调水对苏州河DO影响作用的数值分析

针对苏州河水系水质状况的特点,建立了河网水动力、水质模型.对大气复氧系数进行了灵敏度分析.利用1999年实测水文水质资料率定模型,结果表明,计算值同实测值吻合较好.对综合调水对苏州河水系大气复氧系数和D O的影响作用进行了数值计算,结果表明,综合调水可以增加河道流量,提高河道复氧能力,并能提高河水的D O浓度.     

底泥对投加生物促生剂改善河道水质效果的影响研究

河道污染日益加剧,急需探索出一种经济有效的河道水质改善方法。通过室内动态试验研究,考察底泥及不同水力条件下联合投加生物促生剂对河道水质净化效果的影响,初步探索出水质改善效果的变化规律。研究表明,在有底泥条件下联合投加生物促生剂,其水体的水质改善效果较好,经修复后的水体DO提高,浊度降低,并得出0m／s为N,P降低的最佳流速。     

平原河网河道结构与水体自净能力关系实验研究

文章利用模拟实验开展了平原地区缓流河道中的水质变化对河道水流速度与来水水质的响应规律研究。结果显示,当流速<0.5m/h时,河道中的各种污染物主要以沉积过程为主。当流速在0.5～1.5m/h时,水体最易受外界有机物输入的影响,容易引起局部水质的恶化。当流速>1.5m/h时,水动力条件有利于河道中的有机物的降解,但促进了底泥磷的释放,并会导致下游河道营养盐的升高。所以在河道改造、城市生态河网建设与管理中,应从区域河网整体着手,也应注意缓流河道中来水水质的管理。     

基于GIS的平面二维水质模型构建及其对广域平原河网水系数值模拟的适用性分析

为探究大范围平原河网地区众多圩区“大包围”背景下河网水质对内外源污染负荷及初级生产的时空响应分异特征,阐明不同泵闸调控模式对河网水质的改善效果,基于泛滥解析模型和水生态模型构建了苏州市吴江区广域范围的平面二维水动力-水质模型.同时,基于平面GIS地图,将吴江全域切分为2562×2487个（20 m×20 m）作为计算对象的网格来表达吴江区域范围内所有河网与湖荡的空间分布,并通过将平面二维排列数据转换为一维排列的空间网格信息来实现对水动力与水质的数值模拟.通过验证得到基于对水深及流速模拟的水位及流量值与实测值的吻合程度较高,闸泵排水对于整个区域水量的影响较大.通过分析2019年7月的模拟值与实测值之间的差异,比较不同模拟情境下的模型拟合程度,得到在闸泵调控模式未启动且不考虑生产消费项的情境下,外河水系模拟值与实测值最为接近;在闸泵启动所有内河与外河联通情境下,干流模拟情况好于支流;引入生产消费项后,整体模拟值有增大趋势,表明模拟结果对来自内河的藻类生产有实时响应,但闸泵开启调控的情境下,河网水系的水质呈现改善趋势,表明水体流动的稀释效果超过了河流水体中来自于浮游藻类内部生产的贡献.各项模...     

调引太湖水改善苏州市水动力条件研究

基于苏州地区独特的地理位置,简述引水改善该地区水环境的必要性,拟定了3种调水方案,利用感湖河网数学模型,对3种方案调水后主要河道的水动力条件进行预测,分析了各河道调水后的水动力变化趋势,提出了利用太湖水自流引水改善苏州市水环境的最佳方案.     

城市黑臭河网外源调水技术研究进展

近年来,随着城市化的快速发展,大量工业废水和生活污水排入河道,导致城市水环境恶化程度不断加剧。引清调水技术作为城市黑臭河网治理中见效快、效果明显的一种方法,在国内外水环境治理中得到广泛应用。通过总结国内外城市黑臭河网外源调水技术的最新研究成果,从技术特点、技术流程、关键技术、技术使用中存在的问题以及技术的应用前景等方面介绍了黑臭河网外源调水的基本情况及研究进展,力求寻找适用于我国城市黑臭河网外源调水的最优调度模式和共性技术,为我国城市黑臭河网水环境治理提供参考经验和理论支持。     

水情变化对平原河网水质输移影响模拟研究:以苏州吴中河网为例

平原地区地势平坦,河网复杂,水情变化对水质输移有重要影响。降雨可以增加河网稀释容量,提高水体复氧能力,加速对污染物的输移降解过程;同时在平原区闸站的联合调度下,降雨也改变了区域水动力特征,使得水流和污染物的流通变得复杂。基于太湖水量水质模型,采用丰、平、枯3个典型年的雨情资料,模拟计算了苏州吴中区水质过程,对比分析不同雨型下河网水质的动态变化过程及空间分布特征。结果表明:1)降雨越多,水环境质量越好,在干旱年份河网水量也能够维持稳定,污染物浓度水平与平水年大致相当;2)不同营养盐对雨情变化的敏感性各有不同,敏感性从高到低依次为总磷(TP)、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)和高锰酸盐指数(COD);3)与枯水年相比,丰水年水质改善较为显著的河道主要分布在临湖地区,与太湖无水量交汇的河道水质改善的程度稍弱。闸门的调度对水量和水质的变化也有重要影响,闸门关闭会在一定程度上减弱局部河网流通性,形成污染物聚集,恶化局部水质。     

基于MIKE21的南浔区河网水动力水质耦合模拟研究

为提升平原河网水环境质量、改善河道水动力条件,选取浙江湖州市南浔沈庄漾圩区为研究对象,利用MIKE软件建立二维水动力水质耦合模型,以二维浅水方程组为理论基础,应用同平台同维度中嵌套水质模型的水动力方法进行过程耦合,运用断面实测数据与相应经验公式进行参数率定,通过实测数据与模拟效果的分析进行模型验证,分别模拟了不同补水流量和调控位置条件下的水动力水质监测指标变化。结果表明,经率定验证后的耦合模型对河网内水动力和水质指标的模拟精度较好,模拟效果与实测结果吻合度较高;河网在补水流量为初始流量的30%时,湖区水动力提升效果增加9.92%,典型水质指标NH3-N、TP、TN的去除率分别为6.21%、11.4%和6.82%,改善效果显著,最优补水点位置为Code5。     

面向流域水环境改善的潮汐河道闸门调度优化研究：以相互独立的圩内河网为例

以我国南方某5个相互独立的圩内河网为研究对象,针对感潮河段的特征建立水动力水质耦合模型,比较不同闸门调度策略下的水质改善效果。结果表明：1)圩内河网应在大潮期进行换水,相对小潮期换水最多可缩短7 h的水力停留时间。以示踪剂工况结果为依据,针对进出水闸门距离较短河网,采用单向流调度策略启闭闸门,相对往复流最多可缩短14.18 h的水力停留时间;针对进出水闸门距离较长的河网,采用开启双侧闸门进水从中心排河排水的往复流闸门启闭策略,相对单向流调度策略最多可缩短3.18 h的水力停留时间。2)水质结果表明,应先利用水系连通方式打通断头河,并采用前述的闸门调度策略,最终本片区河网平均水质达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水的断面比例增长了7.3%。研究结果为基于水动力水质改善不同地理特征圩内潮汐河网的闸门调度提供了参考。     

淀南片水环境改善研究

通过研究淀南片水环境特点和污染现状，建立河网水量水质模型，选择输水路线和优化调水方案，提出了水污染防治对策，HWQNOW感潮河网水量水质模型，对水质进行预测和模型参数率定。     

基于水资源调度的平原河网区城市河道氮迁移转化研究

研究平原河网区城市河道在水资源调度过程中的水文特征和理化特征,探讨基于水资源调度的城市河道氮素形态与组成;在实验模拟条件下,研究基于水资源调度的城市河道沉积物NH+4-N释放过程.结果表明,研究河段在水资源调度作用下水深日变化过程明显;以农历月为单位,水资源调度可以分为轻度置换阶段和深度置换阶段;沿调水路径河道上覆水DO有下降趋势,高锰酸盐指数则呈现升高趋势;沿调水路径上覆水NO-3-N浓度逐渐减少,NH+4-N浓度显著升高;DO与高锰酸盐指数是影响上覆水NO-3-N、NH+4-N浓度的主要因素;沉积物内源NH+4-N释放是上覆水NH+4-N的一个重要来源;水资源调度显著影响(P<0.05)上覆水NH+4-N浓度,对沉积物内源NH+4-N的释放影响不显著(P>0.05).     

土地利用对太湖入流河道营养盐的影响

土地利用类型是影响面源营养盐负荷的重要因素.为定量揭示不同土地类型对太湖流域入湖河流营养盐浓度的影响,本文以太湖西岸乌溪港流域为例,基于流域土地利用类型的遥感解译,结合河道水质监测数据,分析了流域土地利用对太湖入流河道营养盐浓度的影响.结果发现,河道水质与土地利用类型联系紧密：旱地农田和建筑用地占比对河道氮、磷、有机碳及浮游植物叶绿素a等营养盐相关水质指标影响巨大,果园用地占比也与河道营养盐浓度正相关,而林地占比则与营养盐浓度负相关;流域水域的利用情况及其面积占比也显著影响河道营养盐：河流及水库等的水体面积占比与河道溶解性总氮及硝态氮浓度负相关,自然坑塘及鱼塘等水域面积占比则与河道硝态氮和氨氮浓度负相关,而河流及鱼塘面积占比与河道溶解性总磷、溶解性有机碳和高锰酸盐指数等浓度呈正相关,自然坑塘面积占比与河道颗粒态磷和浮游植物叶绿素a浓度呈正相关.土地利用类型对河道水质的影响程度还受其距河远近的影响.上述结果表明在太湖等平原河网地区营养盐的面源污染控制中应当将土地与湿地的利用管控作为重点实施管理,将湿地水域的自净能力提升纳入流域营养盐控制方案,并特别重视下游河道两岸旱地及建筑用地的面源污染削减.     

张家港水环境调水实验研究及数学模型建立

为改善张家港地区河网水环境,尤其是污染严重和常年淤积的城区以及南部水系,引长江水对张家港河网进行冲洗。为确定引水能力和张家港河网的水质改善效果,在张家港进行一次调水实验,对监测成果进行了分析和讨论,使张家港河网水量水质模型得到可靠验证。     

滨湖河网叶绿素a时空分布特征及相关性分析

以中国太湖梅梁湾东部的无锡市滨湖区河网为例,分别在2018年丰水期（8月）和枯水期（11月）以及2019年平水期（3月）对分布在河网各处的41个点位进行监测,并对水样中的叶绿素a（Chl-a）、pH等14个理化指标进行测定。将河网分为4条干流为代表的4个主要水系,采用主成分分析和相关性分析,判断不同的水质因子对Chl-a浓度变化的影响,初步识别每个水系中的主要影响因子;将水质因子分别列入线性逐步回归分析中,得出各水系及整个河网关于Chl-a的线性逐步回归方程,并分析主要因子对该河网中Chl-a含量变化的影响机理。结果显示:滨湖河网Chl-a 3次监测整体平均值为22.617 mg/m3,丰水期、枯水期、平水期3期平均值分别为17.256,48.878,1.717 mg/m3。空间上,Chl-a总体呈现河网北部梁溪河水系最高,东部骂蠡港、东南角曹王泾次之,西部陆典桥浜最低的规律。整个河网与Chl-a显著相关的有高锰酸盐指数、SS、Hg、PO₄3-。梅梁湾调水对北部河网有藻类补充作用,且输移过程中携带的溶解态或沉积态营养物质如SS、TN等在夏秋季节成为藻类增长的重要来源。骂蠡港与西部陆典桥浜水系主要水源由五里湖提供,其水质受五里湖水质的直接影响;东南部曹王泾水系的2条支流汇入对其水质改善有促进作用。     

太湖流域水环境污染现状与治理的新建议

太湖流域是我国经济最发达的地区之一,流域社会经济发展迅速,经济总量在全国占重要地位。由于长期以来主要依靠增加资源和劳动力投入,过度消耗自然资源和破坏生态环境来发展经济,已导致生态环境急剧恶化,特别是水体污染与富营养化日趋严重。通过对太湖流域主要湖泊、主要入湖河道及出湖河道野外采样化验分析,掌握了太湖流域河湖水质的最新状况,河湖富营养化的空间分布、河网之间、河湖之间相互关系。研究表明,太湖流域河流、湖泊富营养化现象依然十分严重,湖泊水质优于河道水质,出湖河道优于入湖河道。污染治理措施不足,太湖“零点”行动未从根本上改善太湖水质等是太湖流域水环境污染的根本原因。提出建立太湖流域新的河网水系、治湖与治河相结合、加大引江入湖的力度等治理太湖流域水环境的建议。     

基于MIKE 11的河网区域小型闸坝调控的水质响应模拟研究

闸坝运行是流域开发和利用中河流调节的主要形式之一,它改变了河流自然结构、流水过程及其相关环境.然而,目前很少有关于河网区域小型闸坝运行对水环境影响的分析.本研究利用MIKE11建立一维水动力与水质模型,以无锡市主要的污染物高锰酸盐指数,氨氮为指标,模拟闸坝调控模式下与无闸坝情景下无锡河网水质响应.研究表明：多个小型闸坝运行对河网区域内河流水质产生了负面影响,使城市河流高锰酸盐指数(COD_Mn)和氨氮(NH₃-N)浓度都有所上升;其中,闸坝调控对区域内河流上游水质的负面影响更为明显,对下游的则相对较小.在多小型闸坝运行下,河流上游的COD_Mn和NH₃-N总体浓度分别上升了12.89%和11.11%,下游的二者浓度分别上升了5.38%和7.27%.研究结果可为今后小型闸坝群的生态调控以及相关水环境响应研究提供了理论支撑和新思路.     

引配水对杭州中东河水质改善研究

杭州市主城区中东河随城市经济发展污染严重,水体呈现出劣Ⅴ类水质。研究通过对中东河引配水前后连续7年的定点水质监测,以期掌握引配水对中东河水质改善效果。结果显示,引配水对中东河水质有明显改善,溶解氧浓度平均升高1~2倍,氨氮及总磷浓度分别下降60%及65%;在不考虑内外源性污染前提下,引配水量增大(日常配水量2倍)水体溶解氧增加13%,氨氮、总磷及高锰酸钾指数分别降低8%、3%及14%。河道沿岸偷排雨污合流及河道底泥分别是影响引配水持续改善水质的外源及内源因素,降雨期间,河道水体溶解氧急剧下降约95%,氨氮及总磷浓度则可分别升高90%、87%。研究结果可为持续改善中东河水质及河道管理部门制定相关法规政策提供理论依据。     

水闸调度对河流水质变化的影响分析

文章以沙颍河干流上的槐店闸为例,在研制水闸调度影响模型(由考虑水闸影响的一维水动力模型和考虑底泥作用的一维水环境数学模型组成)基础上,设置不同的水闸调度情景,并对各种情景进行模拟计算及对比分析,进而评估水闸调度对河流水质变化的影响。通过模拟分析发现:水闸调度使河道的水位、流量及流速等水动力学条件有明显的变化,从而对河流水质产生一定的影响。