人工增雨对贵港市空气质量影响的分析研究

利用广西壮族自治区贵港市2015～2019年降水等气象资料和空气质量资料,分析不同日雨量对污染物浓度和空气质量指数(AQI)的影响、自然降雨日和人工增雨日对污染物的清除率、还有污染日的天气系统可开展作业的天气形势和时机。结果表明,降雨量R≥1mm时人工增雨的污染物浓度比自然降雨日的污染物浓度要明显偏低,其中烟炉增雨的污染物浓度又小于火箭增雨的污染物浓度。人工增雨5≤R<50mm的降水对首要污染物PM_2.5、PM₁₀、O₃和AQI值清除率较理想,可明显改善空气质量。因此,在适宜开展人工增雨作业的污染天气类型中抓住冷高压脊、冷高压后部、西南暖低压的合适时机开展作业,便能达到改善空气质量的效果。     

典型河套气旋影响下的人工增雨天气过程分析

利用Micaps实时资料、T639数值预报资料、MM5中尺度数值预报资料,对2012年3月4-6日期间辽宁地区发生的大范围雨雪天气的天气形势、云宏观和云微观物理量场进行了再分析,探讨并总结了人工增雨作业条件。结果表明:该次春季大范围雨雪天气是高空冷涡底部分裂的高空槽结合地面河套气旋共同影响的;水汽条件及水汽输送条件是判断降水强度及人工增雨潜力的重要条件;立体分析宏观及云微观物理量场是确定人工增雨作业时间和部位的必要条件。该研究结果为今后类似的河套气旋或河套倒槽的降水天气系统提供人工增雨经验。     

微电场-人工湿地耦合工艺去除重金属研究

为探索高效、生态、低廉的重金属废水处理工艺,采用新型微电场-人工湿地耦合工艺处理重金属废水。通过模拟重金属废水小试试验,研究了不同运行条件下微电场-人工湿地耦合工艺去除重金属的特性,探讨了主要的去除机理。试验结果表明:重金属初始浓度、进水pH、废水有机物含量、系统电压均对工艺处理重金属效果产生一定影响,不同重金属受到影响的程度也不同,试验结果为本工艺在废水处理技术领域的研究和应用提供了参考。     

南京冬季雾霾过程中气溶胶粒子的微物理特征

2007年冬季南京雾外场试验获得了雾霾转换过程的大气气溶胶和雾滴尺度谱分布同步观测资料,根据能见度和含水量将雾霾过程划分为雾、轻雾、湿霾、霾4个不同阶段,进而分析了不同阶段粗、细气溶胶粒子的微物理特征.结果表明,4个阶段的主要发生顺序为霾←→轻雾—→湿霾—→雾—→湿霾—→轻雾←→霾,雾前湿霾阶段持续时间长于雾后.尺度2μm的粗粒子数浓度、表面积浓度和体积浓度在雾阶段均显著大于其他3个阶段,其中霾阶段浓度最低.雾滴表面积浓度和体积浓度尺度谱分布为双峰或多峰型,而轻雾、湿霾和霾阶段粗粒子谱均为单峰型.尺度0.010μm的细粒子表面积浓度谱形在雾和湿霾阶段、轻雾和霾阶段分别相似,雾和湿霾阶段数浓度占优势的尺度范围分别为0.04～0.13μm和0.02～0.14μm,轻雾及霾阶段数浓度优势粒子尺度范围均为0.02～0.06μm.从霾、轻雾、湿霾到雾的转换过程中,以0.060～0.090μm为界,小粒子减少,大粒子增多.雾霾演变过程中气溶胶粒子数浓度与均方根直径呈显著负相关关系,雾阶段气溶胶粒子数浓度最低、平均尺度最大.     

微氧水解强化复合型人工湿地中试反应器的性能研究

考察两组微氧水解强化复合型人工湿地(MA-HCW)组合的中试反应器,对城市黑臭水体的净化处理效果。两组反应器分别种植风车草和菖蒲两种植物,运行的水力负荷为0.2 m~3/(m~2·d)。结果表明,种植风车草的人工湿地系统(A系统)的总体净化效果略优于种植菖蒲的人工湿地系统(C系统)。A系统的COD、BOD5、TN、NH_4~+-N、TP、TSS平均去除率分别为69.65%、75.2%、58.33%、38.46%、59.8%、82.1%。研究表明,微氧水解功能段有效降低了进水中TSS的浓度,起到预防湿地系统堵塞的作用。数据分析显示COD、NH _4~+-N和TN的去除率与溶解氧和温度有相关性。     

复合型表流人工湿地对微污染原水中污染物去除的试验研究

复合型表流人工湿地是一种改进型表流人工湿地,其以常规表流湿地为基础构建深沟浅滩,在挺水植物的底部进行微地形的塑造,并人工强化种植耐阴型的沉水植物。研究了9—1月、试验温度在0.1~29.5℃时,复合型表流人工湿地对微污染原水中的悬浮物、叶绿素a、氨氮和总磷的去除效率。研究表明,复合型表流人工湿地进水在文献显示的沉水植物生长阈值范围内时,对悬浮物、叶绿素a、氨氮和总磷的去除效率分别为(51.2±17.4)%、(36.0±21.7)%、(13.9±8.9)%和(45.3±10.0)%,对悬浮物、叶绿素a、氨氮和总磷去除的单位面积负荷分别为0.13,2.4,65,87.5 g/(m2·d)。去除效率受温度影响较小,系统具备较高的稳定性。     

微氧+人工湿地组合工艺处理生活污水的试验研究

通过微氧+人工湿地组合工艺对生活污水处理效果的研究,认为该工艺是比较适合农村生活污水处理应用的工艺组合。微氧预处理对COD的平均去除率在30%以上,人工湿地水力负荷为0.2 m3/(m2.d),对COD的平均去除率在60%以上,对NH3-N的平均去除率在30%～40%,该工艺组合的运行费用为0.15～0.20元/t(污水自流进入系统情况下)。     

南京冬季一次强浓雾及超细粒子累积过程分析

课题组于2017年冬季在南京北郊开展了为期45d的雾/霾外场综合观测,并选取12月30~31日一次平流辐射雾过程,分析了气象要素、雾和气溶胶的宏微观特征.结果表明：冷平流与夜间辐射冷却造成的持续性降温为此次雾发展的主要原因,而短波辐射增强则为雾消散的主导因子;此次雾过程存在爆发性增长的特征,表现为17min内含水量的量级由10-4g/m³增加至10-1g/m³,其中雾滴数浓度的增加对其贡献率可达67%;强浓雾微物理量的时间变率波动性强,雾的水平分布存在显著的不均匀性特征;日出后的强浓雾阶段中存在纳米级气溶胶累积现象,空气动力学直径在10~50nm气溶胶的数浓度增加率可达2817cm^-3/h,从二次气溶胶生成（SO₂的气-粒及气-液转化过程）、输送（人为活动造成的气溶胶累积及雾中垂直向湍流的输送）等方面探讨现象出现的原因.     

青岛近海冬季大气生物气溶胶中微生物活性研究

为了研究生物气溶胶中微生物活性水平和活性粒径分布特征,于2015年11月~2016年1月在青岛近海运用分级生物气溶胶采样器连续采集了生物气溶胶样品,并用荧光素二乙酸酯(fluorescein diacetate,FDA)水解法进行了活性测定.结果表明,采样期间青岛地区气溶胶中微生物活性水平(以荧光素钠计)范围为21.89~108.59 ng·m~(-3),平均值为59.43 ng·m~(-3).微生物活性的粒径分布呈现活性随粒径增大而增大,粗粒径(2.1μm)高于细粒径(2.1μm)的特征,在7.0μm粗粒子上所占比例最高,平均为24.06%.冬季微生物活性在一天当中变化较大,并未呈现出明显的昼间变化规律.相关性分析显示采样期间微生物活性与风速之间存在显著正相关关系(r=0.445,n=33,**P0.01),与温度、湿度和紫外线强度等气象因素以及AQI、PM_(2.5)、PM_(10)、CO、NO_2、O_3、SO_2等因子无显著相关性.气团来源对微生物活性具有明显影响.晴天微生物活性平均水平为100.33 ng·m~(-3),霾天微生物活性降低,平均水平降为56.53 ng·m~(-3),随着雾-霾天持续出现,活性迅速降低至晴天水平的37.7%,可见持续雾-霾天对微生物活性的影响更大.     

处理微污染河水的人工湿地中磷的去除特征及吸附形态分布

通过在野外条件下构建两座潜流人工湿地,考察了湿地对微污染水体中磷的净化效果,以及湿地填料对4种主要形态磷的吸附特征.结果表明,湿地对总磷(TP)的平均去除率在30％左右,颗粒性总磷(STP)去除比例略高于溶解性总磷(DTP).两个湿地中TP的出水负荷随其进水负荷的升高线性增大,而磷的单位面积去除负荷与进水负荷呈对数关系,迸水负荷超过1000 g·m-2·d-1后,去除负荷没有发生明显变化.4种主要形态磷的吸附量关系表现为钙镁磷(Ca/Mg-P,12582和11052 mg)＞铁铝磷(Fe/Al-P,5312和5750 mg)＞弱吸附磷(Plabile-P,2054和1207 mg)＞腐殖质磷(Humic-P,-362和-136 mg).湿地3层填料对Humic-P和Plabile-P的吸附能力有限,且伴有解吸现象,而Ca/Mg-P和Fe/Al-P的吸附主要发生在卵石和碎砖层,碎石层对湿地中磷的去除贡献较低.栽种植物对湿地中填料对磷的吸附影响较小.     

义乌市人工增雨的经济价值估算

正确地评价人工增雨作业的经济价值可为管理部门今后开展人工增雨工作提供决策依据。在对2007年义乌市人工增雨经济价值的估算中,提出从水资源经济价值的角度,采用效益分摊系数法来测算人工增雨中增加的地表水资源的经济价值。通过估算结果,并由静态经济分析计算得出其经济价值费用比为562:1,净收益为8244×10⁴元。因此,在伏旱季节对义乌市进行人工增雨的效果良好。     

模拟降雨条件下料浆石对土壤水分入渗的影响

论文基于田间坡地人工模拟降雨实验,分析了料浆石覆盖及嵌入对入渗过程的影响,对比了其入渗速率及拟合参数的变化趋势。其结果表明,随料浆石覆盖度及料浆石嵌入含量的增加,入渗补给系数逐渐减小,且后者对其影响显著;料浆石嵌入小区的平均入渗速率及稳定入渗速率随料浆石含量的增加而缓慢减小。Kostiakov入渗经验公式和Philip方程均可以对降雨入渗过程进行描述。     

黄土高原冬小麦田土壤水分与小麦产量对降水和气温变化响应的模拟研究

明确黄土高原地区降水和气温变化对冬小麦田土壤水分和产量的影响,对探索适应气候变化的冬小麦田间管理措施具有重要的现实意义。论文在验证EPIC模型对冬小麦田土壤水分模拟精度的基础上,以历史气象数据为基础,设置TR1、TR2和TR3三个气候情景,采用作物模型模拟的方法,研究黄土高原冬小麦田土壤水分和冬小麦产量对降水和气温变化的响应。结果显示：1）1961—2010年黄土高原降水呈降低趋势,其年际间变化幅度和频率均有所增加。与1961—1970年相比,洛川、长武、运城和延安的年均降水量在2001—2010年间分别降低了18.1%、13.6%、18.8%和24.9%,其变差系数分别增加了0.029、0.087、0.02和0.057。1961—2010年黄土高原气温呈波动性增加趋势,其中日最低气温增加幅度大于日最高气温增加幅度。与1961—1970年相比,日最高气温在2001—2010年间增加了0.30~0.84 ℃,而日最低气温增加了1.00~1.55 ℃。2）EPIC模型能够较好地模拟黄土高原冬小麦田土壤水分动态变化规律,0~2.0 m土层土壤湿度观测值与模拟值间的相对均方根误差RRMSE值为6.0%~14.0%,R²和模型效率ME值分别为0.824和0.815。3）黄土高原地区降水的减少和最高气温的增加均不利于冬小麦生产,而最低气温的提高对冬小麦生产较为有利。洛川、长武、运城和延安冬小麦产量因年降水量的降低而分别减产了8.5%、7.6%、11.7%和12.3%;因日最高气温的升高分别减产了6.4%、6.8%、7.2%和-3.0%;因日最低气温的提高而分别增加了8.8%、10.2%、1.5%和12.0%。因此,为适应降水减少和日最低气温升高的趋势,黄土高原冬小麦生产区应适当调整冬小麦播期,研究并推广保水节水技术措施,充分利用气候变化对冬小麦生产的有利因素,克服不利因素,确保冬小麦的可持续生产。     

不同雨强条件下太湖流域典型蔬菜地土壤磷素的径流特征

以太湖流域典型区域无锡市近郊区鸿声镇的蔬菜地为研究对象,采用人工模拟降雨的方法,通过野外径流小区试验,研究了不同雨强对菜地土壤磷素径流流失的影响.结果表明,初始产流时间随雨强的增大呈幂函数减小(R²=0.99),径流量在雨强较小时,缓慢上升,但随着雨强的增大急剧上升,在雨强0.83、1.17和1.67 mm·min^-1时,总磷(TP)和颗粒态磷(PP)都表现为初始流失浓度较高,随降雨历时延长略有下降,最终趋于稳定,而在大雨强2.50 mm·min^-1时,TP和PP呈现波浪式起伏,没有明显的变化趋势;在整个降雨-径流过程中,溶解态磷(DP)变化比较平缓,占TP的比例为20%～32%,而PP占TP的比例为68%～80%,其变化规律与TP相一致,由此可见,PP是土壤磷素流失的主要形态;通过对比不同雨强下不同形态磷素的流失率,发现TP的流失率,大雨强2.50 mm·min^-1是小雨强0.83 mm·min^-1的20倍,而DP的流失率,却是33倍,这表明随着雨强的增加,加速土壤PP流失的同时,也大大促进了DP的流失,主要原因是降雨前表施磷肥,使得磷肥中大量的无机态磷溶解释放到水环境中,增加了DP的流失,从而会加重受纳水体富营养化的程度.     

校园雨水资源化利用的效益分析及利用措施

学校人口密集,用水量大,缺水问题严重,利用雨水资源显得非常重要。在提出校园雨水资源化利用概念的基础上,对某一校园雨水资源化利用的经济效益、环境效益和社会效益做了分析。结果显示,校园雨水资源化利用效益显著,对实现区域水资源可持续利用起着非常重要的作用。同时,对中国校园雨水利用的有利条件以及利用的可行性做了分析研究,并基于此,提出了校园雨水资源化利用的途径和措施。旨在为校园雨水资源化利用的推广提供理论基础。     

人工模拟降雨条件下黄土坡面水-沙-氮磷流失特征

黄土坡沟水沙及养分流失严重,不仅造成土地生产力下降,对水环境也存在潜在威胁.为探索黄绵土坡面水沙氮磷流失相关关系,采用人工模拟降雨试验,研究不同雨强（45、60、75、90、105、120 mm/h）、不同坡度（5°、10°、15°、20°、25°）下黄土裸地水沙氮磷的流失规律.结果表明:①产流量可用坡度的二次多项式表达,确定系数（R2）达0.83以上,产沙量随雨强变化规律不明显,但随坡度增加呈显著增加趋势.②各雨强下,25°与5°坡面的ρ（TN）比值范围为1.63~5.42,波动较大,而ρ（TP）随坡度的增加基本呈增加趋势,但整体数值低于ρ（TN）.③各雨强下ρ（吸附态氮）随降雨历时的延长呈剧烈起伏变化;大雨强（105和120 mm/h）下ρ（吸附态磷）随降雨历时的延长逐渐减少至稳定值,其他雨强下ρ（吸附态磷）随降雨历时的延长呈现波动增加.各雨强与坡度下,ρ（吸附态氮）与ρ（吸附态磷）分别占ρ（TN）、ρ（TP）的60.66%、96.62%,是黄土裸坡氮磷的主要流失形式.④随水沙流失的氮磷中,TN占主要部分,其流失量是TP流失量的1.43~22.46倍,径流量增加时TN流失量显著增加,而产沙量增加时TP流失量显著增加.研究显示,雨强和坡度变化对水沙氮磷流失影响各异,吸附态氮磷是黄土养分流失的主要途径,可为黄土坡耕地水土流失治理提供科学依据.      

降雨对蓝藻水华消退影响及其机制分析

2016年5月24日至6月2日香溪河库湾经历了3次不同强度的降雨,对降雨前后库湾水流、水温、光学特性、叶绿素a浓度等因素进行分析.结果表明,5月27日中雨期间,较降雨前库湾上游来流量增加1.9倍,库湾平均混合层深度增加8.2 m;6月1日小雨期间,较降雨前库湾平均混合层深度增加1.6 m,平均叶绿素浓度降低2.02μg·L~(-1);6月2日大雨期间,较降雨前库湾上游来流量增加4倍,库湾平均混合层深度增加7.9 m,平均叶绿素浓度降低14.64μg·L~(-1).降雨导致上游来流量增加,加快了藻类的迁移;混合层深度增加破坏了藻类的生长环境,是水华消退的主要原因.降雨结束后,在2~3d适宜光照、温度条件下库湾水体水温分层恢复,藻类快速生长繁殖,导致库湾表层叶绿素a浓度回升,降雨对水华的暴发具有阶段性抑制作用.     

时间序列分析及Monte Carlo方法在降水预报中的应用

文章分别阐述了时间序列分析方法及Monte Carlo(蒙特卡洛)方法的基本原理和计算方法,并将其应用于降水预报的实例之中。时间序列分析是对降水资料进行观察、研究,用一定的数学方法建立预测模型,使时间序列向外延伸,从而获得序列的发展变化趋势,确定变量的预测值,精确的预报每一时段的降水量。蒙特卡洛方法是根据降水资料,提取研究区年降水量变化所蕴含的随机性和统计规律性,建立伪随机数与样品值的对应关系,从而对未来降水量进行预报,结果反映了预报时间内降水的总体特征,而不能精确到具体时间段。将这两种不同的方法用于同一地区年降水量的预报,对比结果,探其原因,分析其各自特点,进而得到更精确的预报值,对该地区水资源的研究有着重要的现实意义。     

库水位变化与降雨作用下库岸斜坡稳定性分析

三峡水库正常蓄水后,库水位在175-145m之间周期性波动,库岸斜坡地下水渗流状态将会发生较大的改变.可能导致斜坡失稳.本文采用数值模拟方法,以巴东县西壤坡为例,分析了在库水位升降与降雨联合作用下斜坡体内地下水渗流场的变化过程,通过渗流场与应力场的耦合模拟分析,探讨了库岸斜坡在水位变化及降雨作用下稳定性的变化特征.     

2009年夏季黄山云雾水化学特征及来源分析

利用09年夏季在黄山光明顶气象站采集的25个云雾水样本及气象站常规资料,分析了云雾过程雾水的化学特征、污染来源与微物理特性.结果表明,观测期间云雾水呈弱酸性,平均值pH值为6.4,主要的离子浓度由大到小排列为:SO42->NH4+>Ca2+>NO3->Na+>Cl-,表明二次污染物对黄山云雾水的贡献较大.统计分析显示,各云雾过程中雾水组分变化,主要缘于不同云雾过程中污染源与海洋源的贡献率不同.结合后向轨迹进一步分析显示,影响气团主要来源于海洋和周边地区,不同气团影响下雾水离子组分及云雾微物理特征差别明显.