暴雨径流对新安江入库总磷负荷量的影响

为定量揭示暴雨径流对大型水库外源总磷（TP）负荷量的影响,构建新安江模型,结合TP浓度高频在线监测数据,计算千岛湖主要入库河流新安江街口断面逐日TP负荷量,并在此基础上划分暴雨径流携带TP负荷量对新安江TP年总入库负荷量的贡献.结果表明：（1）近60年来,千岛湖流域年暴雨雨量占年降雨总量的28.1%,平均暴雨频次为6.2次/a,年暴雨雨量和频次均在0.001显著性水平上呈上升趋势;（2）基于逐日流量模拟和高频水质监测数据计算的入库TP负荷量为基于逐月常规监测数据计算结果的2.9倍;（3）典型年（2020年5月1日—2021年4月30日）通过街口断面进入千岛湖的径流量和TP负荷量分别为96×10⁸ m³和1 506 t,其中由暴雨产生的径流量和TP负荷量占比分别为47.9%和69.4%.研究显示,暴雨事件对水库外源磷负荷的贡献较大,暴雨径流携带高浓度磷的汇入对水库水质和生态系统健康构成较大威胁,采用高频监测网络与水文数值模型高效融合的方法,能有效提升水库TP外源负荷量的计算精度,可为加强认识水库磷污染过程、保障水库水质安全提供科技支撑.     

入库河流输入对密云水库磷滞留过程的影响分析

上游河流输入是密云水库磷最主要的来源,目前多数研究集中在对输入负荷的估算上,但分析其对库区总磷负荷影响的研究并不多见.本文估算了2002—2011年间总磷的出、入库质量负荷,并分析了其对库区磷滞留量、滞留率和内源释放的影响.结果表明,密云水库TP入库浓度和负荷都呈现逐年降低趋势,并主要受流量的影响.出库和库区内TP负荷基本稳定,而滞留量的变化趋势与河流入库输入一致.库区TP年均滞留率达到61.4%.与许多研究结果不同的是,因密云水库大集水面积、高水位和低流量的库区特征,总磷滞留率受水力负荷和水力滞留时间的影响不大,主要决定于河流入库负荷.另外,入库负荷的降低也可能促进底泥磷的释放.因此,控制上游TP负荷输入是降低库区TP滞留量最根本的措施,但因底泥释放补给,在短时间内库区内磷含量不会出现明显降低.     

水源水库暴雨径流过程水体锰的迁移及其影响

针对西安金盆水库2017年汛期出现的锰浓度超标问题,对水库上游至主库区沿程多个监测点垂向锰浓度及其赋存形态进行监测,研究暴雨径流对水中锰含量的影响以及径流中锰的形态,估算单次典型暴雨径流过程水库水体锰的汇入、输出与沉积量,根据实测数据与计算结果,从运行调度角度提出了暴雨时期高浊、高负荷径流入库的规避方案.结果表明,强降雨过程引起的高浊径流汇入显著增加了西安金盆水库水体总锰浓度,导致水库水质严重恶化,2017年10月12日至2017年10月14日单次降雨径流总锰的输入负荷为9. 11 t,泄洪和出水输出的总锰为6. 22 t,净沉积量(锰)为1. 47 t.水库上游沿程水体锰含量及形态变化表明,连续降雨过程对土壤的冲刷和侵蚀作用导致大量颗粒态污染物随径流汇入水体,占水体中总锰的质量分数大于70%,铁锰氧化物结合态为其主要形态.通过与不同粒径范围的颗粒进行相关性分析,颗粒态锰粒径约为2～20μm.暴雨径流入库时期采取泄洪排浊的措施可以有效减小锰的污染负荷,降低供水安全风险.     

城市雨水口地面暴雨径流浓度模型研究

在假设每一雨水口集水流域产生的地面暴雨径流均汇入该雨水口的条件下,通过研究雨水口入流污染物浓度随入流流量变化的规律,建立城市雨水口地面暴雨径流浓度模型,并采用2000年7￣9月间重庆市两个雨水口的测量数据,对模型的模拟精度进行验证。     

暴雨径流潜流过程及其对分层水库水质的影响

为探究汛期暴雨径流潜入演变过程及其对分层水库水质的影响,以西安金盆水库为研究对象,对2015年6月和2017年10月2次暴雨径流过程中各监测点水温、溶解氧、浊度、总氮、总磷和COD_Mn等水质指标进行持续监测.结果表明：径流量在300~400m³/s时,潜流经历全断面径流-底部潜流-中部潜流3个阶段,最终潜入主库区中部水体.暴雨径流的汇入使水库热分层结构稳定性受到一定破坏,中下部水体溶解氧得到补充.暴雨径流携带的大量泥沙及氮、磷营养盐等污染物质会对水库水质造成较大冲击,2015年6月暴雨径流使水库中层水体总氮、总磷、COD_Mn和浊度从1.60,0.021,3.70mg/L和5NTU增大为2.37,0.100,5.80mg/L和93NTU,水质污染特征为短时高污染负荷.     

暴雨径流污染负荷计算的响应函数模型

暴雨径流污染具有影响面广,监测、控制和处理困难而复杂的特点,其负荷定量化是进行治理与控制的重要基础与中心环节。从我国的实际出发,建立了一个完整的流域暴雨径流污染负荷模型,包括降雨径流模型、流域产污模型与污染物迁移转化模型。野外实测资料检验表明,该模型具有计算简便、精度高、适应性强的特点。重点论述暴雨径流过程中的污染物迁移转化模型     

常见基质对暴雨径流中磷素去除效果的比较研究

选取沙子、土壤、沸石、白矾石、陶粒、钢渣、石灰石、蛭石和碎石9种常见的基质,通过吸附和解吸实验、静态吸附实验和动态模拟实验,较为系统地研究了这些基质的吸附特性以及去除暴雨径流中低浓度磷素污染物的特性,并分析了影响基质去除磷素的影响因子.结果表明,9种供试基质对磷酸盐的动态去除效率要比其他形态磷高,对磷素的平衡吸附量大小顺序为：沸石、土壤、蛭石 ＞陶粒、钢渣、石灰石 ＞碎石、沙子、白矾石,对磷素的动态吸附能力为：沸石、石灰石、白矾石、土壤＞钢渣、碎石、沙子＞陶粒、蛭石.另外,蛭石、陶粒和钢渣在对暴雨径流中磷素的静态和动态吸附过程中出现了磷释放现象,其它基质对磷酸盐的动态吸附能力较强,去除率介于30%～87%.综合分析以上多种因素,为了去除暴雨径流中的低浓度磷素,沸石、石灰石和土壤是比较理想的工程基质材料.     

湖南省水旱灾害与暴雨径流资源的调控

通过对湖南省1950～2002年水旱灾情、1954～1998年降水量的统计,结合流域自然条件和水利现状综合分析表明:湖南省山丘区水旱灾害交替演进日趋明显,洞庭湖区外洪内涝交织频繁,农村饮水困难人口数量不断增多。7～9月降水量占全年降水量的20%,而4～9月降水量占69%,且多以暴雨形式出现,这一降水特点是导致水安全问题的症结所在。因此,必须充分利用山区有利地形修筑拦蓄小型工程,全方位建设生态环境,挖掘水库群的防洪兴利潜力和提高大型水库的调度水平等措施,调控4～8月的暴雨径流,以减轻水旱灾害,满足供水、发电、航运等方面的需水要求。     

城镇分布对新安江水系及千岛湖营养盐浓度的影响

快速城镇化会加剧地表水体氮磷营养盐的富集,引起水体富营养化问题. 研究城镇分布对河流与湖库氮磷污染特征的影响,分析其污染热点与来源具有重要意义. 于2020年7月—2021年7月调查了新安江水系及千岛湖水体氮磷污染的时空变化特征,分析了水质与土地利用类型的关系,揭示了千岛湖水体氮磷污染的来源. 结果表明:①时间上,新安江水系氮磷浓度季节性变化差异明显. TN浓度表现为冬季枯水期〔(1.96±1.24) mg/L〕>主汛期〔(1.63±0.71) mg/L〕>春汛期〔(1.42±0.49) mg/L〕,TP浓度表现为主汛期〔(0.101±0.049) mg/L〕>冬季枯水期〔(0.067±0.068) mg/L〕>春汛期〔(0.06±0.033) mg/L〕,汛期氮、磷浓度分别是非汛期的1.6和2.4倍. ②空间上,城镇污染对水体营养盐浓度影响显著. 水体流经人口集中、城镇化程度高的屯溪区后,TN、TP、NH₄+-N浓度平均增幅分别为86.1%、77.7%和164.4%,干流水体受纳歙县城镇三大支流来水后,TN、TP浓度平均增幅分别为47.6%、70.3%. ③ Spearman相关分析结果表明,5 km缓冲区耕地和建筑用地面积占比与氮磷营养盐各形态浓度之间均存在显著正相关关系,其中建筑用地面积占比对NH₄+-N浓度影响较大(R=0.323,P<0.001),耕地面积占比对NO₃?-N影响相对较大(R=0.265,P<0.05). 研究显示,城镇面源污染是新安江水系氮磷污染的主要来源,降雨径流是水体磷富集的主要驱动力,枯水期城镇污染对水体氮浓度的影响较大,在千岛湖营养盐控制中应尤为关注上游城镇污染管控.      

安徽全力推进新安江生态补偿

新安江流域跨皖浙两省,是连接黄山市和杭州市的一条重要河流.新安江全长359公里,总流域面积1 1674平方公里,干流的2/3在安徽境内,是安徽省内仅次于长江、淮河的第三大水系,是千岛湖水资源供给的主要地区.新安江上游经济发展相对落后,流域政府发展经济的欲望及需要极为迫切,如何在发展经济和保护生态的两难选择中找到一条可持续发展的新途径,成为新安江上游地区急需解决的问题.     

暴雨径流对非常规水源补给城市河流水质冲击研究

选择北运河流域典型非常规水源补给城市河流(凉水河)为研究对象,阐述暴雨径流对非常规水源补给城市河流水体物理化学特征的影响.结果表明,非暴雨期间,凉水河水体p H和DO平均值分别为7.67和3.88 mg·L-1;耗氧物质COD和氨氮(NH+4-N)平均质量浓度分别为47.41 mg·L-1和8.39 mg·L-1;富营养化元素总氮(TN)和总磷(TP)平均质量浓度分别为16.34 mg·L-1和1.45 mg·L-1.暴雨期间,雨水径流汇入收纳水体后,COD、NH+4-N、TP平均质量浓度明显上升,最高值分别达到108、14.24、3.02 mg·L-1.在空间分布上,COD、NH+4-N、TN和TP质量浓度变化趋势随土地利用类型变化特征趋于一致,从城镇区至农村区,均呈逐渐上升趋势.     

新安江流域土地利用结构对水质的影响

以新安江上游流域为研究区域,用该流域2010年5月TM遥感影像图作为底图,通过实地野外调查获取了新安江流域的土地利用图.运用ArcGIS的水文、空间分析功能,将流域划分为8个子流域,并分析各子流域的土地利用结构.根据2010年1～12月的水质监测数据,分析TN、TP、高锰酸盐指数、NH4+-N、粪大肠菌群的时空变化特征,以及与土地利用结构之间的定量关系.结果表明,TN和NH4+-N有明显的时间变化特征,为枯时期>丰水期>平水期,而其他几种指标没有明显的时间变化.在空间上,整体上呈现出渔梁、浦口污染最为严重.流域内土地利用结构与水质之间的相关关系表现为:耕地、水体、建筑用地起源作用,林地、草地起汇作用.在年度上看,耕地对TN、NH4+-N、高锰酸盐指数影响最大,草地对TP影响最大;不同水期上,枯水期和丰水期,对各指标影响最大的土地利用类型为耕地,在平水期,对TN、TP、粪大肠菌群影响最大的土地利用类型分别为耕地、草地、林地.     

滇池柴河小流域暴雨径流氨氮的输移过程研究

氨氮通过暴雨径流的冲刷和土壤颗粒物的携带进入水体,对受纳河流、湖泊造成污染。以柴河小流域为单元,从输出源、输移过程、河道汇集过程这几个方面对2011年7、8月2场暴雨径流中的氨氮进行分析。结果表明:氨氮主要是吸附于土壤颗粒表面进行输移,所以土壤颗粒流失是氨氮流失控制的关键;氨氮浓度跟沉降时间的Pearson相关性均在-0.855(P<0.05)之上,呈显著负相关;2场暴雨中,均是颗粒物粒径小于0.000 8 mm的水样的氨氮浓度较大,说明粒径较小的颗粒物对氨氮的吸附量较大;氨氮的入河系数与污染源及输移过程氨氮含量的Pearson相关性在0.914(P<0.05)以上,说明入河系数与污染源及输移过程含量密切相关。氨氮的入河系数为0.12⁰.22,说明研究区域80%以上的氨氮被边坡、沟渠截留,效果良好,值得认真对待。     

西苕溪流域不同土地类型下磷素随暴雨径流的迁移特征

选择太湖上游西苕溪流域最具代表性的5种土地类型,利用野外人工降雨装置(3m²),模拟天然大暴雨(降雨强度2 nm·min^-1),研究了不同形态磷素随暴雨径流水相及沉积物相的迁移过程,对比了流域内不同土地利用/土地覆被条件下磷素的迁移特征并估算流失速率.3次平行实验结果表明,在相同的降雨条件下,地表径流中总磷的流失量桑林最大,高出水田和松林的5倍.地表径流水相中的悬浮颗粒态磷占水相总磷的绝大部分,溶解态磷的流失量菜地和桑林接近,高于松林,且远大于水田和竹林;地表径流水相溶解态磷主要以溶解态无机磷的形式流失,松林的流失量和流失速率远高于其他4种土地类型.各土地类型的地表径流沉积物相总磷流失量都随时间段的推移呈近似线性的下降趋势,桑林、菜地和竹林的流失量相对较大,松林最小.单位面积、表层10cm土壤的总磷流失量界于2.57～4.89g·m^-2.地表径流水相总磷流失速率为0.45～4.11mg·(m²·min)^-1,沉积物相高达72.82～135.96 mg·(m²·min)^-1,桑林流失速率最大,松林最小.     

城市浅水湖泊雨水溢流总磷输运的数值模拟

从三维对流-扩散-反应方程出发,根据雨水箱涵溢流入湖总磷形态特性,推导雨水溢流进入城市浅水湖泊后二维总磷的输运方程,并与浅水流动方程结合,建立城市浅水湖泊平面二维水流-水质总磷的数学模型.模型通过深圳荔枝湖实测资料验证,计算结果较好.用此模型计算设计降雨强度28 mm/h历时1 h情况下,雨水径流通过箱涵溢流进入荔枝湖和湖水混合后总磷输运情况,分析了入湖雨水总磷归趋.结果表明,溢流入湖TP通量为15.385 kg,其中62.3%掺混在水体中,28.1%沉积到表层底泥;污染后的湖水通过水污染治理工程连续运行3.0 d可将荔枝湖TP恢复到雨前初始浓度水平.     

汛期暴雨径流对饮用水水库溶解性有机质(DOM)光谱特征的影响

为探究汛期暴雨径流对水库有机质的影响,以李家河水库为例,采用三维荧光光谱-平行因子法(EEMs-PARAFAC)及紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱法分析径流过程中4个时期(径流前、径流洪峰期、径流l周后和6周后)溶解性有机质(DOM)含量及组分变化.结果表明:①径流洪峰期水库水体浊度、DOC含量显著升高(P＜0.01...     

磷矿开发对星云湖总磷污染影响研究

通过对星云湖流域磷矿开发污染历史的分析,并将星云湖与杞麓湖各污染源入湖污染负荷进行比较研究,得出磷矿开发是造成星云湖TP污染负荷较大的重要原因。磷矿开发对星云湖TP输入量为58．66t／a,占总入湖污染负荷的28．2％。     

滇池流域富磷地区暴雨径流中磷素的沉降及输移规律

滇池流域的磷矿分布及其开采是导致滇池湖泊富营养化的重要原因.因此,本文对滇池流域富磷地区暴雨径流中磷素输出、输移过程中总磷含量与颗粒粒径的关系进行了研究.结果发现,不同土地利用类型的污染源在暴雨中的磷流失量差异性显著,呈现磷矿开采区>林地>台地的特征;暴雨径流水样沉淀8h后,TP浓度显著下降;两场暴雨径流水样中,平均63.3%的磷素随粒径<0.02mm的颗粒流失,其中,平均43.8%的磷素随粒径<0.008mm的颗粒流失;两场暴雨径流中,仅有1.5%的总磷从污染源经沟渠最终进入了河道.研究表明,径流中所含总磷以小于0.02mm的颗粒物形式流失,通过延长水力停留时间可以达到良好的沉淀去除效果,而沟渠系统在面源总磷污染的控制过程中起着重要作用.     

新安江流域水环境补偿的创新与实践

本文分析了我国流域生态补偿的实践情况,指出新安江流域水环境补偿在跨界流域生态补偿方面具有一定的典型性和示范性,通过总结其经验和特点,为下阶段我国开展横向生态补偿提供了借鉴。