引江济淮工程对派河水环境的影响

引江济淮工程是淮河流域水资源战略配置及巢湖和淮河水环境综合治理的重要措施,并列入国家加快推进的172项重大水利工程。引江济淮工程派河段是按照丰、枯水期严格设计的,派河水质不仅直接影响巢湖口的水质,还将间接影响淮河水质。结合派河现状水文、水质条件,采用明槽恒定均匀流公式预测了引江济淮工程对派河规划年水文情势的影响,预测结果表明:工程实施后,派河水位将升高1. 01～2. 32 mm,流速将增大0. 24～0. 33 m/s,流量将增大76～103 m3/s;采用一维稳态稀释、降解综合模型对工程实施后派河国控断面水质的变化进行预测,以枯、丰水期的污染物背景浓度值为基础,考虑了枯、丰水期输水方向的变化,水质预测结果表明工程实施后水质将有较大改善。     

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。     

基于MIKE11模型入河水污染源处理措施的控制效能分析

为分析入河水污染源不同处理措施的控制效能,以中国多闸坝重污染河流的典型代表—涡河为例,针对"引江济淮"工程涡河段的水质改善需求,以涡河主要污染物COD、氨氮为指标,应用MIKE 11模型建立能客观反映模拟河段水动力、水质时空演变规律的模型;结合情景分析方法对涡河流域入河水污染源不同处理措施的控制效能进行量化评估.模拟结果表明:截污是改善"引江济淮"工程涡河段水质的关键,可降低约18.9%~36.8%的COD入河负荷,以及13.9%~26.3%的氨氮入河负荷;提高污水厂的处理量是改善"引江济淮"工程涡河段水质的有效措施,可削减15.0%的COD和10.8%的氨氮污染;综合处理措施优于单一措施,通过截污、提高污水厂的处理量和排放标准可以使86%以上的河段达到IV类水体要求.本研究结果可为"引江济淮"工程沿线的水污染防治提供技术支持,同时为河流综合治理工程决策提供借鉴和依据.     

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.     

基于城镇黑臭河道水体的组合型原位生态修复系统的构建与效果：以上海市地区某黑臭河道为例

为促进组合型原位生态修复技术对城镇黑臭河道水体治理效果的工程应用,基于“原位生态修复、截污控源、营造景观、水动力改善、生物多样性”的修复理念,以生物修复方式为主,结合河道黑臭的成因与水质检测分析,构建了“微生物载体缓释+曝气复氧+水生植物+循环泵设备”组合型生态修复系统,对上海市地区某黑臭河道进行工程试验研究。工程实践表明：试验进行56 d时,河道上、中、下游COD、NH₃-N和TP平均去除率分别达到71.25%、84.10%和89.94%,水体黑臭现象基本消除;水体DO质量浓度由1.1 mg/L上升到4.5 mg/L。河道水质修复得到明显改善,符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准。该组合型生态修复系统可以有效消除水体黑臭现象,增加水体溶氧量,有效降解水体中的有机污染物,对城镇黑臭河道生态修复具有较好的净化和景观效果,同时其切实可行的工程技术措施可为类似工程提供良好借鉴。     

城市河流水环境治理工程污染物削减效果评估

该研究以深圳河流域及新洲河流域为主要研究区域,调查统计了深圳河流域和新洲河流域1995-2019年已实施的水环境治理工程并对其进行分类,估算了点源污染治理工程与河网综合治理工程对水体主要污染物(NH_4~+-N、COD、TP)的削减量,并利用空间插值法揭示了污染物削减量的空间分布特征。结果表明:(1)共调查统计到水环境治理工程256项,总投资238.8亿元,共计9大类,其中点源污染治理工程86项(投资139.15亿元),河网综合治理工程101项(投资88.58亿元),这2类工程的投资额占到总工程投资数额的95.36%。(2)流域内点源污染治理工程与河网综合治理工程对NH_4~+-N、COD和TP的削减量具有相似的空间分布特征。在布吉河中游地区与深圳水库周围的交错区域内污染物削减量在整个流域内达到峰值。点源污染治理工程对污染物削减量高于河网综合治理工程。投资数额最高的点源污染治理工程对NH_4~+-N、COD和TP的估算削减量可达1 231.70、8 357.96、100.30 t/a。投资数额最高的河网综合整治工程对NH_4~+-N、COD和TP的削减量分别为16.01、20.29、288.24 t/a。     

基于新型光催化氧化的小微黑臭水体治理研究

小微水体被称作江河湖库的"毛细血管",小微黑臭水体治理关系治水成败,传统治理技术面临水质反复、水质提升难、需要清淤、环保性能差、维护不便等问题,该文基于中时间尺度(治理期4个月、维护期9个月)水塘原位现场试验研究,提出了一种治理小微黑臭水体的新型光催化氧化综合治理技术。结果表明,新型光催化氧化综合治理技术能够显著提升黑臭水塘水质,4个月的治理后水体透明度提高79.13%,溶解氧提高5.1倍,氧化还原电位提高1.44倍,COD、NH_4~+-N、TN和TP分别降低35.75%、69.74%、78.99%和39.47%;至9个月的维护期末,水体透明度提高了9倍,溶解氧提高了4.4倍,氧化还原电位提高了1.66倍,COD、NH_4~+-N、TN和TP分别降低67.60%、96.93%、90.97%和65.79%。污染负荷削减量分析表明,该技术治理期削减COD、NH_4~+-N、TN、TP分别为176.72、52.46、78.60和5.53 mg/(m~3·d),维护期削减COD、NH_4~+-N、TN、TP分别为64.55、6.89、4.85和0.47 mg/(m~3·d)。表明新型光催化氧化综合治理技术不需要清淤即可实现原位修复,能量来源为自然光能,且通过集成石墨烯光催化网、生物填料、生态浮床、水下森林构建技术培育适宜于小微水体长效维持的水生态健康系统,可实现黑臭水体水质达到地表水Ⅴ类及以上,治理环保、维护简便。该技术可用于原位环保消除小型相对封闭水体的黑臭并实现水质稳定提升。     

北方城市大型景观水系水体循环净化的数值模拟

静湖是中新天津生态城最大的景观湖,并连通故道河及惠风溪等水体一起形成了生态城独特的水生态系统,是北方城市大型景观水系的代表,其水环境改善和保障问题受到较大关注。在对生态城静湖水系水体循环净化设施建设和水质提升工程运行方案实施等重点调查分析的基础上,运用Delft3D FM构建静湖水系数值模型模拟水体水动力、水质演变过程,分析评估了工程运行对水质指标的改善效果。结果表明:静湖水系水质受降雨影响明显,对比汛前、汛后各河段水质浓度变化发现,汛后COD、TP浓度可升高10%,部分河段甚至升高60%,汛后NH₃-N降低20%~30%;通过设置补水、拆除隔离坝、增加循环泵和排水泵等工程措施,静湖水系水动力条件得到较大改善,NH₃-N、TP基本能达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水标准,ρ(NH₃-N)可降低3%~25%,ρ(TP)可降低6%~50%。工程措施应综合考虑水环境本底、污染源治理、水利设施运行等多因素共同制定水质提升策略。     

原位生态修复技术在城市河道中的应用

以昆山市凌家浜河道作为原位生态修复的试验对象,综合运用水生植物修复技术、生物膜技术等,改善水质。结合水生动物,平衡水体内浮游生物种类结构和数量,促进降解和转移水体中有机物质,达到河道生态系统原位修复的目的。研究表明:在有部分外源污染的情况下,采用该技术修复河道,水质改善显著,水体透明度、COD、TP、TN、NHN、叶绿素a等主要水质指标达到或优于地表水质标准。     

EM微生物技术处理徐州老房亭河水质污染研究

EM微生物技术由于具有微生物基质作用、原生动物基质作用、有机物的发酵分解作用等功效,在水环境修复方面表现出色。把EM微生物技术应用于徐州老房亭河水质污染治理,结果表明水体经EM微生物技术修复后,黑臭现象逐步得到改善,水体透明度也逐步得到提高,而且该工程设备简单,工程投资少,运行费用低。EM微生物技术修复城市水域环境具有显著的环境效益、经济效益以及社会效益。     

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。     

平原河网地区非点源污染分析

在流域水环境中，非点源污染已成为首要污染源，其研究正成为业内人士关注的重要课题。文中分析了平源河网地区非点源污染研究的现状、进展和防治途径。     

闸控感潮河网水环境容量计算研究

受潮汐影响的闸控河网的水环境容量计算是水环境控制的重要内容。针对闸控感潮河网的水流特点,介绍了基于动态水质模型的水环境容量的数值计算方法。其方法综合考虑了感潮河网地区水流运动复杂、易受水利工程设施运行影响的特点,并成功地应用到动态水环境容量计算。     

长江流域植被净初级生产力对未来气候变化的响应

研究基于气象观测和B2气候变化情景数据,利用大气-植被相互作用模型(AVIM2)模拟了1981—2000年和2010—2050年两个时段内植被NPP的空间分布格局及其时间变化趋势并分析了其时空变化与气温和降水量的关系。研究表明1981—2000年流域内植被NPP的空间分布大致呈现自西向东、自北向南递增的趋势。未来长江流域气温将整体增加,但各地增温幅度不同。流域降水量有增有减,主要增加区域位于长江源头和上游及中游的江北地区。未来在气温增加幅度较小而降水量增加的区域,如长江源头和上游的青海、西藏、川西及云南的部分地区的植被NPP将增加。在气温增幅较大而降水量减少或者降水量增加不多的区域如长江中游和下游的广大地区植被NPP将减少。从植被类型来看,长江流域大部分森林、郁闭灌丛和农作物的NPP在B2气候变化情景下将减少,每年减少量分别在0~4.5 gC.m-2、0~2 gC.m-2和0~2.5 gC.m-2之间。高寒草甸、草地和稀疏灌丛的NPP将增加,每年增长量介于0~2 gC.m-2之间。     

黄河口典型潮滩湿地土壤净氮矿化与硝化作用

采用PVC顶盖埋管原位培育法研究了黄河口典型潮滩湿地土壤净氮矿化与净硝化作用的动态变化特征、影响因素及净氮矿化/硝化量.结果表明,高潮滩湿地(LW)、中潮滩湿地(JP1)和低潮滩湿地(JP2)0~15cm土壤无机氮含量具有明显的季节变化特征,NH4+-N含量表现为LW＞JP1＞JP2,NO3--N含量则表现为JP1＞LW＞JP2.3种湿地土壤净氮矿化/硝化速率均呈明显的波动变化.生长季的净氮矿化量分别为27.81、11.90和0.33kg/hm2,净硝化量分别为12.09、15.99和1.19kg/hm2,净硝化量占净氮矿化量的百分比分别为43.47%、100.00%和100.00%.相关分析表明,湿地土壤净氮矿化量与土壤水分含量呈显著负相关,而土壤净氮硝化量与土壤pH值呈显著负相关.3种潮滩湿地土壤在维持无机氮方面的能力整体表现为LW＞JP1＞JP2,说明从氮循环角度高潮滩湿地系统最为稳定,而低潮滩湿地系统的稳定性最差.     

香溪河流域人类活动净磷输入量及其影响因素

为了阐明三峡库区第一大支流香溪河流域人类活动对磷输入的影响程度,收集流域所涉及的2001~2019年的乡镇统计数据,运用改进的人类活动净磷输入（NAPI）模型,分析了该流域NAPI的发展趋势.结果表明：在时间尺度上,香溪河流域2001~2019年的NAPI整体呈下降趋势;在空间尺度上,NAPI呈现东北部高于西南部的趋势,影响香溪河流域NAPI的主要乡镇为黄粮镇、峡口镇和昭君镇,占香溪河流域NAPI的63.8%;河流磷输出占NAPI的百分比为10.7%~79.5%;从NAPI结构上看,影响香溪河流域NAPI主要的影响因素为磷肥施入量,占香溪河流域NAPI的46%~68%,次要影响因素为食物磷和磷化工及磷矿开采导致磷素释放量,分别占香溪河流域NAPI的14%~32%和16%~24%;从NAPI影响因素上看,NAPI与人口密度和耕地面积占比均呈极显著正相关（P<0.001）,而在小流域研究尺度上,NAPI与河流磷输出的相关性不显著（P>0.05）,不具有直接的响应关系.因此,香溪河流域磷素管理应优先考虑重点区域（黄粮镇、峡口镇和昭君镇）,控制化肥施用量,并提高工厂污染物排放标准.     

香溪河流域人类活动净磷输入量及其影响因素

为了阐明三峡库区第一大支流香溪河流域人类活动对磷输入的影响程度,收集流域所涉及的2001~2019年的乡镇统计数据,运用改进的人类活动净磷输入（NAPI）模型,分析了该流域NAPI的发展趋势.结果表明：在时间尺度上,香溪河流域2001~2019年的NAPI整体呈下降趋势;在空间尺度上,NAPI呈现东北部高于西南部的趋势,影响香溪河流域NAPI的主要乡镇为黄粮镇、峡口镇和昭君镇,占香溪河流域NAPI的63.8%;河流磷输出占NAPI的百分比为10.7%~79.5%;从NAPI结构上看,影响香溪河流域NAPI主要的影响因素为磷肥施入量,占香溪河流域NAPI的46%~68%,次要影响因素为食物磷和磷化工及磷矿开采导致磷素释放量,分别占香溪河流域NAPI的14%~32%和16%~24%;从NAPI影响因素上看,NAPI与人口密度和耕地面积占比均呈极显著正相关（P<0.001）,而在小流域研究尺度上,NAPI与河流磷输出的相关性不显著（P>0.05）,不具有直接的响应关系.因此,香溪河流域磷素管理应优先考虑重点区域（黄粮镇、峡口镇和昭君镇）,控制化肥施用量,并提高工厂污染物排放标准.     

1980~2015年长江流域净人为氮输入与河流氮输出动态特征

为推进长江氮污染的精准防治,分析了 1980～2015年的净人为氮输入量(net anthropogenic nitrogen inputs,NANI)和大通站河流可溶性无机氮(DIN)输出通量的年际动态变化特征,构建了定量描述两者之间动态响应关系的多元回归模型,识别了河流DIN来源组成.结果表明,1980～2015年期间,长江流域NANI(以N计)从1980年的4 166 kg·(km2·a)-1持续增加至2015年的8 571 kg·(km2·a)-1,人口密度和畜禽养殖密度增加是NANI快速增加的主要原因.化肥氮和净食物/饲料氮输入是NANI的主要来源,69％的NANI进入农林地(NANIN),31％的NANI进入人居地(NANIP).长江DIN输出通量(以N计)由1980年的455 kg·(km2·a)-l持续增加到了 2015年的1 811 kg·(km2·a)-1.长江DIN输出通量的时间变化不仅与NANI及其组分密切相关,而且受到遗留氮库和建坝库容的影响.基于NANIN、NANIp和建库容量的多元非线性回归模型能解释长江DIN输出通量92％的时间变异性.该模型估算结果显示当年NANI、遗留氮库和自然背景源对长江DIN输出通量的36 a平均贡献率分别为58％、36％和6％.因此,加强NANI和遗留氮协同管理是有效控制长江氮污染的关键.     

长江经济带二氧化碳净排放时空演变特征及脱钩效应

研究区域CO₂净排放,对“碳中和”战略的实现具有重要意义.以长江经济带为例,在揭示1999～2018年长江经济带CO₂净排放时空演变特征的基础上,分析长江经济带不同区域社会发展与CO₂净排放的脱钩效应,以期为差异化区域产业发展和碳减排路径提供支持.结果表明：(1)1999～2012年长江经济带CO₂排放量上升了2 244.23×10⁶ t,碳汇量在研究时间段增长了148.07×10⁶ t;(2)长江经济带呈现“变绿”趋势,2013～2018年中高碳汇量区域(NPP>800 g·m^-2,以C计)面积较1999～2012年上升了23.25%;(3)长江经济带下游经济社会发展与CO₂净排放脱钩效应较强,上、中和下游强脱钩城市占长江经济带强脱钩城市的比例分别为12%、34%和54%.     

缺水地区人类活动净氮输入与河流响应特征——以海河流域为例

人类活动净氮输入(NANI)是影响河流氮输出的重要因素,研究两者的响应关系对制定氮污染的削减策略具有重要意义.基于NANI核算模型,评估了海河流域人为氮输入强度,并采用实测数据估算了同期的河流氮输出,最终得到干旱缺水区河流氮输出对NANI的响应特征.结果表明,海河流域2008—2012年均NANI输入强度为13258 kg·km~(-2)·a~1,化肥施用、食品与饲料输入、大气沉降和农作物固氮分别占76%、17%、5%和2%;在空间分布上,黑龙港运东子流域的NANI负荷最高,达到24238 kg·km~(-2)·a~(-1),最小的是永定河子流域,为5320 kg·km~(-2)·a~(-1);海河流域主要河流的氮通量与子流域NANI输入呈现显著正相关关系(p0.05),NANI变化可解释67%的河流氮通量变化.然而,仅2%的NANI由河流输出,这一比例低于其他地区研究成果,表明缺水地区河流作为氮输出的功能被削弱,河流不是流域氮输出的主要途径.