河流综合水质模型QUAL2E在河流水质模拟中的应用

QUAL2E模型，该模型是美国国家环境保护局(USEPA)推出的一个河流综合水质模型，该模型具有综合性、多样化和灵活通用的特点，是进行河流水质定量模拟的有力工具。较详细地介绍了QUAL2E模型的功能、原理及其在实际工作中的应用方法和步骤。     

河流水质模拟及污染源归因分析

针对大连市登沙河流域水环境质量问题,采用输出系数法估算流域内工业点源、农村生活、畜禽养殖、农业种植的氨氮和总磷入河污染负荷,基于QUAL2K水质模型模拟污染物的迁移转化规律,解析各污染源在不同时、空尺度下对河流中、下游水质考核断面的污染负荷贡献.结果表明：畜禽养殖是研究区氨氮污染的主要来源,分别占中游和下游断面氨氮总负荷的56.5%和43.2%;农业种植是总磷污染的主要来源,分别占中游和下游断面总磷总负荷的50.4%和59.1%.此外,由于天然降水及人类活动的季节性特征,各污染源的负荷贡献亦呈现年内变化.基于以上分析,进一步因地制宜地提出研究区水环境治理措施建议,研究可为我国农村地区中小河流水质改善及水环境管理提供示范参考和决策依据.     

河岸混合植物带处理受污染河水中试研究

利用2种混合植物带(香根草+沉水植物、湿生植物+香蒲+芦苇)对受污染河水进行中试研究,并与无植物空白带进行了对比.结果表明,混合植物带对污染物的降解效果优于无植物空白带,其中香根草+沉水植物带效果最好,它在整个运行期间对COD、NH₄⁺-N和TP的去除率分别为43.5%、71.1%和69.3%.对出水溶解氧及水温进行了考察,结果表明混合植物带水域中水的溶解氧比无植物带稳定,且在夏季水温低于无植物带水域的水温.说明在河道修复中植物带对平衡河岸带环境条件、改善河流局部小气候有重要作用.     

基于MIKE11模型提高污染河流水质改善效果的方法

为寻求提高污染河流水质改善效果的方法,本研究选择中国多坝闸重污染河流颍河为研究对象,针对引江济淮工程颍河段的水质改善要求,以颍河主要的污染物高锰酸盐指数、氨氮为指标,提出了应用MIKE11建立试验河流一维河网水动力和水质模型,采用数值模拟的方法,试验研究河流水质改善的最优技术方法,模拟试验主要进行了补水流量、补水水质、补水位置和补水方式等措施对改善颍河水质效果的影响.模拟结果表明:用MIKE11模型中水动力模块(HD)和对流扩散模块(AD)并结合降雨径流模块(NAM)来进行污染河流水质改善是可行的,即补水流量为河流本底流量的10%,分别对补水点1采用Ⅲ类水,补水点2和补水点3采用Ⅳ类水进行补给,补给效果最佳,高锰酸盐指数和氨氮的去除率分别为72.3%和55.7%,使研究区颍河85%以上的河段达到Ⅳ类水水质标准,为河流污染控制提供了一种新方法.     

北京市温榆河沉积物的重金属污染风险评价

河流沉积物是水环境的基本组成部分,其重金属含量常被作为水环境质量的重要指标之一.本研究探讨了北京市温榆河流域沉积物中重金属的累积特征,并采用沉积物富集系数、H(a)kanson潜在生态风险指数等方法评估了几种重金属的环境风险,简要分析了其主要来源.研究结果表明,温榆河流域沉积物中Ni和Cd的含量分别为19.9～41.4 mg·kg-1和1.19～1.67 mg·kg-1,其值介于LE-L值(最低效应水平)与SE-L值(严重效应水平)之间.根据SQG标准,温榆河表层沉积物中的重金属含量处于中度污染水平,可能会对水域生物产生一定的负面影响;而高毒元素As的含量已非常接近LE-L值,应成为下一步重点防控的对象.采用沉积物富集系数法分析,发现80%以上的样点出现了重金属的富集,且毒性强的重金属As、Cd的富集累积较为严重,根据Fe与重金属含量间的相关性,可知沉积物中Zn、Cu、Cr主要为天然地球化学来源,而Cd、As、Ni则主要来源于人为污染.以北京市土壤背景值作为参比进行分析,发现各取样点的表层沉积物均呈现出强至极强的生态风险,参与评价的5种重金属生态风险由强到弱的顺序依次为Cd、As、Cu、Cr、Zn.     

河流治理与修复工程技术模式研究进展

我国"十三五"期间将开展大量河流修复的工程应用,但目前河流修复工程方案主要从治理技术的应用出发,对修复模式的考虑较少。文章综述了国内外关于河流水质改善的研究和工程报道,总结了在治理河流有机污染与营养盐污染中常用的在线和离线治理工程构建模式,为河流修复工程的设计和实施提供参考。     

QUAL2E模型在长江重庆段水质模拟中的应用研究

QUAL2E模型是美国国家环境保护局(USEPA)推出的一个河流综合水质模型。三峡成库后,由于河道的水文特性将发生重大变化,长江重庆主城区段水环境也将发生变化。但成库后长江重庆主城区段水文特征与目前平水期相当。因此,以长江重庆主城区段平水期水质为原型,应用QUAL2E模型对成库后的水质进行了模拟和预测。选用水温、溶解氧、叶绿素a作为模拟预测指标,并对模拟结果进行了验证,结果表明预测值与实测值的相关性较好。为QUAL2E模型在长江的多参数水质模拟上进行了探索,可供参考。     

QUAL2E模型在中小河流研究中的应用

通过QUAL2E模型在小型河流中的实际应用，结合模型特点和中小型河流的环境容量确定，说明其在中小河流研究中的重要作用。     

流域地表水体污染过程的时空差异及其影响机制分析:以温榆河中上游地区为例

以温榆河流域中上游地区作为研究区,通过2009年6～8月的地表水质监测,分析了水质的季节变化特征和空间差异.结果表明,温榆河上游与中游山前平原区的地表水体污染表现出明显不同的时空差异:①在温愉河上游山区,总氮、硝酸盐、氨氨及总有机碳在6～8月总体表现为先上升后下降的趋势,溶解氧及化学需氧量呈先下降后上升趋势;②在温榆河...     

基于“源-流-汇”的非常规水源补给河流水质改善与水生态修复专刊序言

北运河是北京市重要的绿色生态走廊，贯穿联络京津冀协同发展多个关键节点.北运河主要由来自于城市污水处理厂排水等非常规水源补给，其水环境治理和水生态修复不仅是支撑京津冀生态文明建设的核心，而且是支撑北京城市副中心等重点区域水生态环境改善的重要环节.本专刊是国家水专项"北运河项目"团队近年来科研成果的总结，从"源-流-汇"全过程污染防控的角度出发，在"源削减"-多源污染防控、"流改善"-河流水质改善与生态修复、"汇景观"-库区水质改善与生态修复三个方面对研究和实践进行了梳理总结，以期为北运河流域绿色生态廊道构建提供科技支撑.     

应用QUAL2K模型模拟优选河道水体生态净化方案

以南京市十字河为例,采用潜没式生态床、生态浮床、生物接触氧化床3种技术组合为6种生态净化方案,通过在不同的单元输入不同的降解参数,用QUAL2K模型对6种不同的水处理技术组合方案进行模拟,通过对模拟效果的综合评价选取最佳方案。结果表明:上、中、下游依次设计为生物接触氧化床、生态浮床、潜没式生态床的处理效果最佳,其BOD、NH₃-N、TN和TP削减率分别为49.50%、32.81%、35.94%和45.27%。     

基于QUAL2K模型的钱塘江流域安全纳污能力研究

针对钱塘江流域污染物总量控制的纳污能力定量问题,选择非感潮河段干流和一级支流,基于QUAL2K模型和一维水质模型,研究了BOD安全纳污能力.研究结果表明,钱塘江流域纳污能力QUAL2K模型计算值大于一维模型计算值;基于QUAL2K模型的m值水体纳污能力计算法,结合了总量控制与浓度控制理念,适用于钱塘江流域水体纳污能力计算;流域各行政区BOD安全纳污能力从大到小依次为:杭州＞金华＞衢州＞绍兴＞丽水.     

QUAL2K模型的生化需氧量指标研究

QUAL2K模型是由美国环境保护署研制开发的一维河流水质模型,被广泛应用于北美、欧洲、亚洲等地的流域污染物总量控制和水质管理。由于国内与美国的水质评价指标不同,导致该模型在国内无法直接进行水质模拟与评价,如美国采用的生化水质指标是CBODu、CBODs和CBODf,而国内采用的是BOD5、CODCr和CODMn。为了促进该模型在国内的推广及应用,从有机物的生物氧化过程、生化需氧量的定义及其检测方法出发,对BOD5与CBODu两者之间的关系进行研究,推导出BOD5与CBODu的转换公式。     

1980—2010年温榆河的水环境质量时空演变特征

以温榆河流域的主要超标污染物 COD 和氨氮为研究对象,通过历史数据和现场调查,系统研究了1980—2010年间温榆河的水环境质量时空演变特征.结果表明,温榆河流域水环境质量经历了清洁-污染-重度污染-污染遏制的过程,但水质现状均不达标;温榆河流域水环境质量好坏依次是上段>下段,温榆河>坝河>清河,并且Pearson相关分析表明,温榆河下段COD和NH+4-N浓度主要受清河影响;温榆河流域COD污染逐步遏制(超标倍数<1)、NH+4-N污染凸显(超标倍数8～20),耗氧物质处于从COD为主向NH+4-N为主转换的阶段;支流清河和坝河不仅是温榆河干流入河污染负荷的首要输入途径,而且支流上污水集中处理设施的排水是温榆河干流的首要补给来源(70.1%),其运行状况与升级改造对改善温榆河水环境质量至关重要.     

温榆河水环境质量与浮游植物群落结构的时空变化及其相互关系

温榆河是北京市重要的生态廊道.本研究基于历史文献资料和现场调查,比较分析了2006、2011和2018年温榆河水环境质量与浮游植物群落结构的时空变化,探讨了浮游植物群落变化与水温T、溶解氧DO、pH和营养盐之间的相互关系.结果表明,温榆河水环境质量总体好转,经历了重度污染→污染遏制→水质改善过程,水污染物已从NH₄⁺-N为主转向TN为主.NH₄⁺-N、TN的平均浓度和平均超标倍数从2011年的15. 52～19. 16 mg·L^-1、9. 34～8. 58倍和20. 21～19. 58 mg·L^-1、12. 47～8. 79倍降低到2018年的1. 93～2. 66 mg·L^-1、0. 29～0. 33倍和5. 66～6. 79 mg·L^-1、2. 77～2. 39倍,并且温榆河和支流清河的DO和NH₄⁺-N浓度已基本达到水功能区划目标.与水质改善过程相对应,浮游植...     

北京温榆河流域微生物污染调查研究

随着工业化和城市化进程的加快,我国河流普遍受到了不同程度的水质污染,而微生物指标对于水质评价具有重要作用.本研究选取细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群以及SC噬菌体、F噬菌体作为指示微生物对北京市温榆河开展了历时一年多的调查研究,结果表明,除了有机污染和富营养化问题外,温榆河流域的微生物污染非常突出.温榆河上游已经受到了一定程度的微生物污染,微生物浓度(以粪大肠菌群为例)波动较大(5.01×10²~5.37×10⁶个·L^-1);下游受清河、坝河等排水河道的影响,微生物污染普遍严重(均值达6.3×10⁶个·L^-1以上),与地表水Ⅴ类水质标准(GB 3838—2002)相比FC浓度平均超出两个数量级.统计分析显示,温榆河微生物污染受季节的影响并不显著(p>0.05),表明人为因素很可能是其主要影响因素.温榆河处于微生物高污染水平,可能威胁地下水水质和农作物质量安全,应从源头加强微生物风险控制.