湖泊水质数学模型的新探索

将河流BOD-DO和四氮的水质数学模型,转换成湖泊的水质模型。为验证转换的BOD-DO和四氮湖泊模型的合理性与可靠性,用相同的率定参数与同期的实测资料,对湖泊模型与转换成的模型分别进行计算比较。其计算成果与实测值基本接近,符合精度的要求。这证实了转换成的BOD-DO水质数学模型在理论上是成立的,可实际应用于类似的湖泊。     

河流中BOD-DO动态的数学模拟方法

本文讨论了河流中BOD—DO动态的数学模拟方法,并将该方法应用于图们江,利用在图们江上取得的实测数据建立了江中BOD—DO动态的数学模型。在所得到的模型中,耗氧系数κ_1,复氧系数κ_2,BOD沉淀-再悬浮系数κ_3被表达为流量与水温的函数。表达式中的参数通过系统识别与参数估计方法确定,因此能较好地反映河流的地理环境特点。特别是κ_3的表达式,它以流量为自变量,用一个单一的解析函数同时描述了江中的沉淀与再悬浮现象,具有独创性。 本文所提出的BOD—DO动态模型可以做为图们江水质规划与管理的基础。     

波浪对河流复氧影响的研究

研究波浪对河流复氧的影响。有助于提高预测复氧系数K_2的准确性。本文推导了波浪作用引起的复氧系数增值K_(2w)的表达式,通过室内实验研究了式中的未知系数,并对预测公式的适用范围以及需要进一步研究的问题进行了讨论。     

免疫进化捕食算法用于二维水质模型横向扩散系数优化

为建立比传统的经验法有较高精度的河流二维水质模型横向扩散系数的计算公式,根据有限的实测数据,提出用免疫进化优选捕食搜索算法,对河流二维水质模型横向扩散比例系数计算公式中的多参数进行优化。将优化得到的计算公式用于国内外若干河流的河段横向扩散比例系数αZ的拟合和外推效果检验,并与经验公式的检验结果进行了比较,表明将免疫进化优选捕食搜索算法用于二维水质模型横向扩散比例系数的优化有较高精度,从而为横向扩散系数的计算提供了新方法。     

河水中水合肼降解规律的探讨

本文通过室内及室外实际河流的监测,证明了水合肼的降解符合动力学一级反应。降解速度受水温、微生物、溶解氧、pH等因素影响,水温高,有微生物的存在,富氧及pH在6—8之间的条件下,降解速度快。温度对降解的影响符合K_T=K_(20)θ~((T-20))公式。利用微机计算出K_(20)与θ,结果pH为6时K_(20) 0.0281~1/h,θ1.045,pH为8时K_(20) 0.021~1/h,θ1.036,计算与实测降解系数平均误差分别为1.17％和-10.7％。在所实验的河流中,水合肼的降解系数为0.300~1/h平均误差为-5.87％。     

水体自净系数的研究

在总结国内外关于水体自净规律研究的基础上，简述了影响水体自净的各种主要因素，选择水文、水质监测资料齐全的河段及库段，应用水质模拟方法，优选出水体耗氧系数K_1和复氧系数K_2，通过室内实验分析，求得实验条件下的K_1和K_2值，对比分析室内实验数据和野外监测成果，得出不同水体耗氧系数K_1及复算系数K_2的计算公式，可为生产实际服务。     

天然河流纵向离散系数示踪实验计算方法研究

本文对现有的天然河流纵向离散系数示踪实验计算方法进行了全面深入的分析,指出了矩量法和演算法存在的问题并作了改进,本文提出了计算较长河段的纵向离散系数的加权平均方法。本文把非线性逼近法成功地应用于纵向离散系数的计算,其结果与实测数据很好地符合,值得在实际工作中采用。     

河流中藻类光合作用产氧模型及计算参数的确定

藻类光合作用产氧是河流中溶解氧的主要来源之一,如何定量地确定其产氧率,对于水环境容量的计算和水质管理规划的制订是一个相当重要的问题。自本世纪70年代以来国外的学者提出了许多计算光合作用产氧率的模型,O.L.Jacobscn曾对这些成噪进行了汇总,列出了14种计算关系式。这些模型大多是对流速较小的湖泊或海湾的,有的是在试验室条件下研究得出的。对于天然河流,特别是在具有大量实测资料的基础上所进行的研究较少。本文是在对沱江进行一年多实测工作的基础上研究完成的。     

内压式中空纤维超滤膜污染模型研究

以流体力学和过滤理论为基础,建立了一个描述内压式中空纤维超滤膜污染的数学模型。该模型将膜的性质、原水的性质、清洗条件等多种因素对超滤过程的影响,用一个参数——膜堵塞系数表示。实验以造纸黒液稀释水为原水,对模型参数进行了拟合、验证,模拟计算结果与实验实测数据比较吻合,说明该模型能较好的模拟内压式中空纤维超滤膜过滤过程。     

伊洛河水质模型与预报系统研究

本文从中国河流水文的具体情况出发,研究了水质变化的机制。在充分取得水质系统信息的条件下。进行了模型的选择、参数识别和分段动态水质模型的建立。考虑了天然河道中随机因素对水质的影响,引进模型随机误差来体现随机因素对BOD-DO浓度的影响,然后利用自适应技术自动校正河流状态估计和预报系统,应用卡尔曼滤波技术建立伊洛河水质状态估计和预报系统。这是从天然河道特点出发,引进数学计算技术改进和提高水质模型精度的尝试,结果是很令人满意的。     

中国西南三江流域风化的季节性变化特征

青藏高原的风化可能影响着全球碳循环和长时间尺度气候变化,其风化速率和影响机制一直受到科学界的关注。本研究对发源于青藏高原东部的三江——金沙江、澜沧江和怒江干流进行每月两次,为期一水文年的定点观测研究。结果表明三江水样的pH总体呈弱碱性,水中主要阴阳离子组成和TDS变化明显并且都有明显的季节性变化特征。本研究首先用正演模型评估了不同端元对三江水化学的贡献比例,并估算出金沙江石鼓以上、澜沧江维登以上和怒江六库以上流域的净CO2消耗速率分别为76.3×103 mol/(km2·a)、238.9×103 mol/(km2·a)和189.3×103 mol/(km2·a),雨季净CO2消耗速率可达旱季的2~4倍;反演法估算出的净CO2消耗速率与正演法的相差均在25%以内,表明估算结果的可靠性。     

不同光强下光催化降解对氯苯甲酸钠动力学

以对氯苯甲酸钠为模型污染物,研究了不同光强条件下的光催化降解动力学.结果表明对氯苯甲酸钠的光催化降解动力学可以用Langmuir-Hinshelwood模式来描述,但其中的动力学参数与光强有关.速率常数k_r随入射光强的升高而增加,而表观吸附常数K_s却随入射光强的升高而降低.k_r和K_s^-1近似与光强呈幂函数的关系.说明提高光强虽然可以增加光催化降解速率但会降低其能量利用效率,如何使用低光强照射可能是提高光催化氧化反应器能量利用效率的重要因素之一.     

流域水质时空分布特征及其影响因素初析

选取闽东南九龙江流域21个典型小流域开展2010年丰(8月)、平(11月)、枯(2月)3个水期的基流水质监测,并借助GIS、多元统计分析方法识别流域水质的时空分布特征及其影响因素,为九龙江流域水质监测、管理与控制提供依据.结果表明,九龙江水质枯水期最差,平水期次之,丰水期水质较好.表征生活污水、工业废水的污染因子对水质变化的贡献率为45.58%,表征农业污染的主成分的贡献率为21.28%.NH4+-N、SRP、高锰酸盐指数、K+、Cl-、Mg2+、Na+浓度与建设用地比例、人口密度呈显著的正相关,NO3--N浓度与耕地比例有显著的正相关,自然用地面积比例与NO3--N、K+、Cl-、Na+浓度有显著的负相关.建设用地比例较大、人口较密集的小流域NH4+-N、SRP、高锰酸盐指数、K+、Cl-的浓度较高,耕地比例较大的小流域NO3--N浓度则较高.在流域水质管理上,建议提高污水处理率,并重视由于化肥施用导致的农业非点源污染对水质的影响.     

嘉陵江梯级水库水化学特征及氮硅的时空分布研究

随着水电开发的迅速兴起,河流筑坝拦截引起的生态环境效应已不容忽视。为探究筑坝拦截对流域内营养元素生物地球化学循环过程的影响,本研究于2016年1月和7月对嘉陵江中下游4座梯级水库的入库、库内及出库水体进行采样,分析了营养盐(TDN、NO_2~-、NO_3~-、NH_4~+、DSi)及水化学组成;研究在大坝拦截作用下,嘉陵江流域水库水体营养盐及主要阴、阳离子浓度的时空变化特征。结果发现,沿程Na~+、K~+浓度上升的变化趋势表明从上游到下游人为因素的影响在不断加强。受降水稀释影响,TDN和DSi浓度枯水期(冬季)高于丰水期(夏季);剖面水体氮和硅的浓度呈现出表层低、深层高的特征,夏季尤为显著;NO_3~-浓度与NH_4~+和NO_2~-浓度存在负相关关系。上述结果表明氮的转化在表层水体以藻类的吸收同化为主,浅层水体以硝化反应为主,深层水体以反硝化反应为主。     

珠江广州河段员村段的底泥耗氧

探讨广州珠江员村段底泥的耗氧特点及总底泥耗氧中生物耗氧和非耗氧所占比例。结果表明,在实验期间内平水期底泥只出现前６ｈ的持续耗氧过程,而丰水期泥除出现前６ｈ的快速耗氧外,还表现出相对较缓慢的耗氧过程。两水期底泥耗氧中化学耗氧起主导作用。同温、同流量条件下,平水期的底泥耗氧速率略低于丰水期。由实验推导出两水期底泥耗氧速率与温度及流量之间的关系为：ＳＯＤ丰＝０．４９４５×１．００５８＾（Ｔ－２０）（Ｔ≤     

会仙岩溶湿地地下水主要离子特征及成因分析

以我国最大的低海拔岩溶湿地会仙岩溶湿地为研究区,对该区丰水期、平水期和枯水期共采集的27组地下水样品中常规离子进行检测和分析,在分析会仙岩溶湿地地下水主要离子化学特征和不同时期变化基础上,运用单指标污染标准指数法对不同时期地下水进行污染评价,利用多元统计、Gibbs模型和离子比例关系识别地下水主要离子成因.结果表明,研究区内岩溶地下水主要为弱碱性淡水,Ca²⁺和HCO₃^-为优势离子.不同时期地下水主要离子总浓度顺序为：平水期 > 丰水期 > 枯水期,枯水期水质优于丰水期和平水期.地下水中K⁺和NO₃^-主要受含水层空间分布差异影响,Mg²⁺、SO₄^2-、NO₂^-、NH₄⁺和TDS受时空尺度综合作用,Na⁺、Ca²⁺、HCO₃^-和Cl^-为水体中较稳定离子.受碳酸盐岩控制,丰水期、平水期和枯水期地下水化学类型具有高度一致性,HCO₃-Ca水占比分别为77.78%、77.78%和88.89%.地下水主要受SO₄^2-、NO₃^-和NO₂^-污染,NO₃^-出现极严重程度污染样点,SO₄^2-在丰水期和平水期出现较重污染样点.地下水化学组分主要受水岩作用控制,Ca²⁺和HCO₃^-主要来源于方解石风化溶解,少量水点受白云岩、白云质灰岩及硫铁矿控制导致Mg²⁺和SO₄^2-浓度偏高,K⁺、Na⁺、SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-部分来源于大气降水,Na⁺和Cl^-部分来源于当地居民生活,K⁺与种植施用的钾肥相关,NO₃^-主要来源是化学肥料.     

东莞石马河流域水化学特征时空差异及来源辨析

石马河流域对东江饮用水源地城镇供水具有重要战略意义.为研究石马河水化学特征,分别于2012年2月、6月和11月采集石马河河水水样共39个,分析测定了水体主离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4和HCO-3)及营养盐(PO3-4、NO-3和NH+4)浓度,探讨了水化学组成的时空差异、控制因素并对其来源进行了初步辨析.结果表明,水化学组成的时空差异显著,不同时期的河水TDS及营养盐平均浓度排序为11月2月6月;河水阴离子以HCO-3为主,2月和11月时,河水阳离子以Na++K+为主,为HCO-3-Na+水,6月时则以Ca2+为主,为HCO-3-Ca2+水;营养盐浓度在空间上的差异主要受人类活动导致N、P废水排放影响,3个时期的石马河出水口处(R7)N∶P为18.4,有利于浮游植物的生长,河道出现了富营养化的现象;Gibbs图显示,2月和11月的河水主离子受蒸发岩溶解的影响较为显著,而蒸发岩和碳酸盐岩风化共同控制6月的水化学组分;海盐沉降对石马河河水物质的贡献率较小;部分Na+、Mg2+、Cl-和SO2-4来自化肥的施用和工业废水的排放;NH+4-N、PO3-4-P和NO-3-N主要分别来源于家禽养殖废水和生活废水.     

广州干湿季典型灰霾过程水溶性离子成分对比分析

利用广州气象台2011年地面逐时能见度和相对湿度数据,以及广州番禺南村大气成分站2011年逐时Marga数据、PM数据,对比分析了一次湿季(4—9月)灰霾过程和干季(10月—次年3月)灰霾过程的污染特征.研究表明,相对干季灰霾过程,湿季灰霾过程颗粒物浓度较低,且细粒子所占比例较高;由于湿季较干季光化学反应较为活跃及可能受气象因素的不同影响,导致干湿季灰霾过程颗粒物浓度的总体变化趋势相反;湿季灰霾过程二次无机离子(SO_4~(2-)、NH_4~+和NO_3~-)占PM_(2.5)质量百分比的76%,是PM_(2.5)的主要成分;干季灰霾过程二次无机离子(SO_4~(2-)、NH_4~+和NO_3~-)仅占PM_(2.5)质量百分比的34%;湿季硫氧化率(Sulfur Oxidation Ratio,SOR)、氮氧化率(Nitrogen Oxidation Ratio,NOR)值大于干季,说明二次离子对湿季灰霾的贡献比干季要大;湿季灰霾过程中气溶胶酸性比干季弱.根据相关性分析结果可知,湿季灰霾过程中,NH_4~+主要与SO_4~(2-)结合,Na+主要与Cl-及NO_3~-结合,K+主要与Cl-和NO_3~-结合,极少部分与SO_4~(2-)结合;而在干季灰霾过程中,NH_4~+除了与SO_4~(2-)结合之外,还以NH_4NO_3和NH_4Cl的形式存在,K~+主要与Cl~-和SO_4~(2-)结合,Na+主要与Cl~-及SO_4~(2-)结合.     

泾河支流地表水地下水的水化学特征及其控制因素

为研究泾河支流(黑河流域)的水化学特征及其控制因素,2014~2015年先后采集枯水期及汛期地表水和地下水的水样242个,综合运用Piper三线图、相关性分析和Gibbs图等方法,分析了黑河流域水化学特征,并探讨了黑河流域的水化学演化规律.结果表明,研究区水体均呈弱碱性,2014年枯水期地表水和地下水阳离子以Na+为主,分别约占阳离子总量的56%和58%;阴离子以SO_4~(2-)为主,分别约占地表水和地下水阴离子总量的33%和39%;其它3个时期主要地表水和地下水组成阴阳离子均以HCO_3~-和Na~+为主,约占阴离子和阳离子总量的44%~46%和42%~56%.枯水期地表水TDS在上中游波动较大,汛期地表水和地下水的TDS由上游到下游沿河道逐渐增加.由枯水期到汛期,地表水的水化学类型由Na-Mg-Cl-SO4型转变为Ca-Mg-HCO3型,地下水由Mg-Cl-SO_4型转变为Ca-Na-HCO_3型.水化学样品点大部分分布在Gibbs图左中上部,说明流域水化学离子形成主要受岩石风化和蒸发-浓缩作用的影响,而人类活动对水化学的影响在枯水期较汛期更显著.