不同季节中水回用于景观水体的藻类增长模拟

文章基于wASP的富营养化模型,模拟了在各季节中水回用于城市景观水体时,不同水质和换水周期条件下叶绿素a峰值和平衡浓度的变化情况.模拟结果表明:(1)在中水水质和换水周期一定时,水华风险在夏季最大,春秋季次之,冬季最小;(2)在夏季和春秋季节,叶绿素a平衡浓度随着换水周期的减小先升高后降低;并且当换水周期小于3天时,减...     

外调补水条件下流速对景观水体水华抑制效果模拟研究

城市景观缓滞水体水华控制及水力条件改善是当前城市湖泊、河流等景观水体生态健康恢复的关键问题。永定河生态补水措施用于缓解莲石湖8号湖等景观缓滞水体面临的水华易发问题,然而该补水过程对景观水体的水华控制成效尚不明确。基于2019—2021年水质、水文、藻类实测数据,通过构建莲石湖8号湖水动力-水质二维耦合数值模型,结合现场监测数据对耦合数值模型进行率定与验证,探讨了在不同补水条件下8号湖叶绿素a含量和缓流区域的变化特征,定量分析了不同外调补水条件下缓滞区空间分布、叶绿素a浓度与典型景观缓滞水体水文条件的响应关系。结果表明：不同外调补水流量能够有效控制缓滞水体内叶绿素a含量,当外调补水流量为0.23～0.96 m³/s时,莲石湖8号湖表层水体中叶绿素a浓度较低且缓流区域面积较小。该研究结果可为城市景观水体水华控制及外调补水优化方案的制定提供技术支撑。     

基于环境一号卫星的太湖叶绿素a浓度提取

综合环境一号小卫星的CCD数据和同步地面水质监测数据,发现可见光红波段与近红外波段的波段组合与叶绿素a实测浓度存在较高相关性,并以此为基础建立了3个提取水体表层叶绿素a浓度的遥感信息模型.经验证分析,基于近红外波段与红波段比值的模型用于叶绿素a浓度反演提取的精度良好,RMSE达到了6.04mg/m3.将该模型应用于环境一号卫星CCD数据,生成了2009年5~12月共8幅太湖水体叶绿素a浓度分布图,并对其进行了时空分析,结果符合实际,并与以往的研究结果相一致.但模型不适用于水生植被覆盖较多区域叶绿素a浓度估算.     

水动力条件对水体中藻类生长的抑制作用

降低换水周期可以有效抑制水华的发生,但是要达到理论平衡换水周期,城市水体所需换水量将受到当地城市水资源承载力的限制,导致其实用性不佳。为探究更加直接实用的水动力抑藻条件及其应用机理,通过建造环流河道模型,并利用推进装置调控河道模型内水流速度,研究基于指定换水周期的不同流速对水华的抑制机理。基于合肥环城水系的水流状况和通过直流河道模型得到的平衡换水周期,设定环流河道模型的换水周期为10 d时,实验结果表明,河道模型内平衡流速为80 cm/min。说明河道模型中平衡流速是存在的,而且在水华发生的理化因素均满足的情况下,运用水动力条件来抑制水华发生的方法是可行的。根据模拟得到的水动力数据,提出了存在和不存在换水周期两种模式下的水质模型。     

污水厂再生水回用于城市内河的生态修复效果及安全性评价

为降低污水厂再生水回用于城市景观水体时可能出现的生态环境风险,以宁波市某污水厂再生水回用于河道的生态修复段为研究对象,采用生态集成技术对再生水进行净化及自然修复,研究其对再生水常规水质指标、水体综合生物毒性及河道底栖动物群落特征的影响。结果表明:河道生态修复措施对稳定再生水水质的效果明显,主要水质指标保持稳定并达到功能区水质要求,再生水水质毒性降低,河道底栖动物物种丰度及生物密度也均明显增加,有效降低了再生水补水时可能带来的生态风险,对保障城市内河活水流动、生态安全具有重要作用。     

基于GF1_WFV的千岛湖水体叶绿素a浓度时空变化

基于高分一号（GF-1）遥感影像以及水体实测样点数据,运用波段对数组合,以千岛湖为研究对象,构建和择优了叶绿素a浓度反演模型,对2013~2019年千岛湖区域水体叶绿素a浓度值进行了估算,并利用变异系数、Mann-Kendall显著性检验模型、Theil-Sen趋势分析模型对其时空变化特征进行了分析.研究表明,基于波段对数组合的反演模型可用于千岛湖清洁水体叶绿素a浓度值的反演（R²=0.8976）;年际变化分析发现,在研究期限内,千岛湖水体叶绿素a浓度平均值维持在较低水平,近94%的水体像元叶绿素a浓度小于3.65μg/L,水质较佳;时空动态分析进一步发现,千岛湖水体叶绿素a浓度值大都经历了较为微小的波动变化,其中,有超过67%的水体像元浓度值呈现出微小的增长趋势,在分布上也呈现出一定的空间格局形态.     

基于GF1_WFV的千岛湖水体叶绿素a浓度时空变化

基于高分一号（GF-1）遥感影像以及水体实测样点数据,运用波段对数组合,以千岛湖为研究对象,构建和择优了叶绿素a浓度反演模型,对2013~2019年千岛湖区域水体叶绿素a浓度值进行了估算,并利用变异系数、Mann-Kendall显著性检验模型、Theil-Sen趋势分析模型对其时空变化特征进行了分析.研究表明,基于波段对数组合的反演模型可用于千岛湖清洁水体叶绿素a浓度值的反演（R²=0.8976）;年际变化分析发现,在研究期限内,千岛湖水体叶绿素a浓度平均值维持在较低水平,近94%的水体像元叶绿素a浓度小于3.65μg/L,水质较佳;时空动态分析进一步发现,千岛湖水体叶绿素a浓度值大都经历了较为微小的波动变化,其中,有超过67%的水体像元浓度值呈现出微小的增长趋势,在分布上也呈现出一定的空间格局形态.     

基于集合均方根滤波的太湖叶绿素a浓度估算与预测

叶绿素a浓度作为表征水质状况的重要参数之一,反映了水体富营养化程度和藻类含量,是决定水体的反射光谱特征的重要因素,也是水质遥感领域研究较多的一项水质参数.研究叶绿素a浓度的遥感定量反演可以为湖泊水质监测与评价提供新的思路和方法.本研究发展了一个基于集合均方根滤波和风生流的污染物扩散模型的数据同化方案,并结合2010年5月20日的太湖3个浮标观测站点的观测数据进行了同化实验.首先对太湖叶绿素a浓度进行同化估算,然后利用优化后的估算结果对太湖叶绿素a浓度进行了为期6 h的预报.在同化阶段,均方根误差分别从1.58、1.025、2.76降低到了0.465、0.276、1.01,平均相对误差也从0.2降低到了0.05、0.046、0.069.在预报阶段,均方根误差从1.486、1.143、2.38降低到了0.017、0.147、0.23,平均相对误差也从0.2降低到了0.002、0.025、0.019.结果表明,利用集合均方根滤波的数据同化方法可以有效地提高太湖叶绿素a浓度的估算与预报精度.     

基于中巴地球资源1号卫星的太湖表层水体水质遥感

利用CBERS 1的CCD数据和准同步地面监测数据,结合水体组分的光谱特征,建立了太湖表层水体叶绿素a和总氮的遥感信息模型.将模型用于2000 09 16太湖表层水体,所得结果较客观地反映了叶绿素a和总氮的分布趋势,表明利用CBERS 1的CCD数据进行湖泊表层水体水质指标监测具有重要的现实意义和应用前景.由于地面监测站位有限,模型在浅水草型湖泊———东太湖的适用性受到一定限制,说明同步性好、覆盖广的地面监测对于水质遥感信息模型的准确性和适用性至关重要.     

基于二维湖泊藻类模型的洪泽湖藻类空间动态模拟

将洪泽湖分为北、东、西3区,基于二维湖泊藻类模型构建洪泽湖藻类空间动态模型.利用水文、气象、水质数据初始化模型、设定边界条件,并用2012年逐月叶绿素a实测浓度校正模型参数,模拟出洪泽湖2012年叶绿素a浓度连续变化过程.从时间维度看,叶绿素a浓度变化多呈“双峰型”趋势,分别在4月和8月左右出现峰值;湖心和出湖口站点呈单峰型或无明显峰值;颜圩站点出现多个浓度峰值.从空间维度看,西区叶绿素a平均浓度最低且空间差异不明显;北区因湖水流动性差,浓度分布均匀,且靠近湖岸地区浓度较高;东区叶绿素a浓度受过水通道影响较大,空间差异显著.虽然受大型浅水湖泊模拟不确定性等因素影响,个别点位模拟误差偏高,但不会影响整体分析结果,模拟结果具有较高可信度.     

再生水补充景观水体的富营养化研究

以江苏省某市污水厂最终出水模拟水池及实际受纳景观水体为研究对象,主要考察水力停留时间、氮、磷营养物对叶绿素a的影响。实验结果表明:水力停留时间越短,叶绿素a浓度越低,富营养化的程度越低;水中磷酸盐浓度是藻类生长的主要限制因素,pH、DO值可以作为景观水体富营养化的预警指标。同时对有再生水补充的景观水体和没有再生水补充的景观水体进行监测对比,得出再生水补充景观水体缓解水体富营养化程度上有很好的效果。     

利用高光谱反演模型评估太湖水体叶绿素a浓度分布

叶绿素a浓度是评价水体富营养化和初级生产力的一个重要参数,高光谱遥感是获取叶绿素a浓度的有效手段.为建立太湖水域叶绿素a的最佳高光谱估算模型,选取2015年5—7月共计60组同步实测高光谱数据和叶绿素a浓度数据,在地面光谱反射率和叶绿素a浓度相关性分析的基础上,使用2∶1的数据样本进行太湖水域叶绿素a的最佳高光谱估算模型的建立和验证,筛选模型分别为波段比值、三波段、荧光峰位置、峰谷距离、一阶微分、NDCI(Normalized Difference Chlorophyll Index)、峰面积、荧光峰高度、WCI(Water Chlorophyll-a Index)和四波段模型.结果表明,建模得到的四波段模型决定系数最高,峰面积模型的决定系数相对最低;四波段模型的反演精度最高,均方根误差(RMSE)为0.00376 mg·L~(-1),平均绝对误差(MAPE)为27.86%,而WCI模型的反演精度相对最低,RMSE为0.01231 mg·L~(-1),MAPE为45.11%.将反演精度最高的四波段模型应用于2015年8月3日的两景HSI(Hyperspectral Imaging Radiometer)高光谱影像数据,也得到较高精度,利用同步实测叶绿素a浓度验证的决定系数为0.7643,RMSE为0.00433 mg·L~(-1),MAPE为45.62%.在春、夏季叶绿素对水体光学特性占主导作用且叶绿素分布均匀的情景下,本研究可为太湖水域叶绿素a的高光谱反演和水环境监测提供有价值的参考,其它季节水体光谱特点的研究尚待进一步开展.     

采油废水资源化技术工艺研究

采用三种不同的工艺 (隔油 -破乳絮凝 -砂滤、隔油 -水解酸化 -SBR和隔油 -破乳絮凝 -SBR)对某油田采油废水进行了对比性试验研究。试验结果表明 :某油田采油废水经隔油 -破乳絮凝 -SBR处理后 ,COD、BOD去除率分别达到了 95 %和 90 %以上 ,出水指标达到了国家含油废水排放标准和回注水标准 ;经过隔油 -破乳絮凝 -砂滤处理后 ,COD和油去除率分别达到 85 %和 95 %以上 ,COD没有达到排放标准 ,油达到了排放标准 ;经隔油 -水解酸化 -SBR工艺处理后 ,COD、BOD去除率分别达到 85 %左右和 90 %以上 ,BOD达到了排放水标准 ,但 COD没有达到排放标准 ,仍需后续处理     

含铬、镍电镀废水的治理

采用氧化还原—中和—絮凝沉淀综合工艺处理含铬、镍等离子的电镀废水．总铬去除率达99．5％，镍离子去除率达99．1％．处理后的废水总铬浓度平均为0．22mg／L，镍离子浓度平均为0．25mg／L．处理后水质清澈透明，各项水质指标均符合国家及辽宁省污水排放标准．     

长江感潮河段码头油污染事故风险影响预测

建立贴体曲线网格水动力数学模型模拟长江太仓段潮流特性。在此基础上,针对码头油废水排放和成品油泄漏两种典型油污染事故分别采用不同的模式进行模拟预测,成品油泄漏采用费伊扩展模式预测其油膜面积、厚度、飘移距离等特性;含油废水排放采用非稳态二维水质模型预测其浓度分布。预测结果表明,两种模型均与水动力模型耦合,能够较好的模拟涨落潮对码头油污染输运扩散的影响,为码头选址的可行性论证提供初步依据。     

太原市迎泽湖富营养化控制的模型研究

针对湖泊富营养化问题,对太原市迎泽湖进行资料收集和长期水体监测,综合水动力模型、水质模型,融合参与湖泊富营养化的各种生命活动过程,建立湖泊富营养化耦合模型,用实测水质数据进行参数率定与验证,选取总氮、总磷、叶绿素a及透明度4项因子进行模拟,得出迎泽湖营养物质输移扩散及时空分布规律.结合迎泽湖实际情况,从补水方式、补水频率以及改变湖泊柔性结构三方面,提出改变水动力条件的方案并进行数值模拟,研究了各方案水动力、物质输移扩散的改进效果,结果表明,作为富营养化程度表征的叶绿素a在空间和时间分布上均存在一定的规律性,其浓度变化范围在0.035~0.105mg/L之间;藻类等浮游植物迅速增殖导致水质恶化水华暴发,而采取加大湖水水力循环和改善入口水质的控制方案,可有效改善湖水水质.