Is urban development an urban river killer? A case study of Yongding Diversion Channel in Beijing, China

The high population and concrete environment alter urban areas by changing temperature, rainfall runoff, and water resource utilization activities. This study was conducted to investigate the water quality features of the Yongding Diversion Channel in Beijing, China, and its relationship with rainfall and urban development. Monthly water quality data were obtained from April to October of 2004 at monitoring sites of Sanjiadian, Gaojing, Luodaozhuang, and Yuyuangtan. The monthly water quality grades from 2007 to 2011 were also investigated and compared with those of other rivers. Dissolved oxygen and pH showed greater decreases after one or two moderate rainfall events than several light rainfall events. The potassium permanganate index （CODMn）, ammonia nitrogen （NH3-N） and total phosphorus （TP） increased more after several light rainfall events than after one or two moderate or heavy rainfall events. Pollutant concentrations （CODMn, NH3-N, TP） in downstream regions showed greater changes than those in upstream areas after heavy rainfall events. Intense human activities around the channel greatly influenced the water quality of the channel in rainy season because of runoff pollution; however, heavy rainfall had a strong dilution effect on the pollutant concentrations in rivers. Overall, urban development has obviously deteriorated the water quality of the Yongding Diversion Channel as indicated by an increase in the water quality index from 3.22 in 2008 to 4.55 in 2010. The Pearson correlation between monthly rainfall and water quality indices from 2007 to 2011 ranged from 0.1286 to 0.6968, generally becoming weaker as rainfall and rainfall runoff became more random and extreme.     

采煤沉陷对径流影响的预测评价方法研究

矿区范围大是煤矿建设项目特点之一,因而在矿区范围内常会涉及到水体、水系或与之相关的各类环境保护目标。近些年来随着国家对环境保护工作的重视程度增加,煤炭开发和环境的矛盾日益突出,当涉及与径流相关的重要环境敏感目标时,煤炭开采对径流的影响结论将成为煤矿建设环境可行的重要依据之一。本次研究以采煤沉陷对国家级遗鸥自然保护区的影响分析为例,确定了采煤沉陷对径流预测的评价方法。结果表明,该方法可定量判断采煤沉陷对保护区所属流域和水系的影响,这为判断采煤环境影响和采取保护措施提供了支持。     

香根草及添加剂对汞污染土壤汞固定的现场试验

通过前期盆栽模拟试验发现,汞污染土壤种植香根草木屑和腐殖土或者添加木屑和腐殖土后再种植香根草都能极大抑制汞通过地表径流迁移,但是尚没有开展野外试验进行验证。因此为了进一步验证其效果,本研究在贵州万山汞矿区大水溪村汞污染农田建立了地表径流小区,现场研究了种植香根草及添加木屑和腐殖土后种植香根草对土壤汞固定的影响,研究结果显示:(1)在所有处理小区的地表径流中,颗粒态汞占总汞的96%以上,是汞迁移的最主要途径;(2)在汞污染土壤中种植香根草或者土壤中分别添加木屑或者腐殖土后再种植香根草,都能显著降低地表径流中颗粒态汞含量(46%~67%),进而减少土壤汞通过地表径流向周围环境迁移,且香根草与木屑或腐殖土结合效果更佳;(3)不同处理均降低了地表径流中可溶态汞(13%~31%)的含量。本研究能为汞矿区汞污染土壤修复提供一定理论支持和技术指导。     

模拟条件下侵蚀-沉积部位土壤CO2通量变化及其影响因素

了解土壤侵蚀与沉积对土壤CO_2通量的影响有助于正确评价侵蚀区域土壤和大气之间CO_2交换过程与机制.本试验于2014和2015年雨季(7~9月)在长武农田生态系统国家野外站进行,利用土壤碳通量测量系统LI-8100(LI-COR,Lincoln,NE,USA)和土壤温度及水分数据采集器(EM50,DECAGON,USA),测定侵蚀和沉积地貌下的土壤CO_2通量、土壤水分和温度,并采集径流泥沙.结果表明:1侵蚀区和沉积区土壤CO_2通量均值依次为1.05μmol·(m~2·s)~(-1)和1.38μmol·(m~2·s)~(-1),沉积区较侵蚀区增幅达31%(P0.05);沉积区土壤CO_2通量温度敏感性(8.14)是侵蚀区(2.34)3倍以上.2侵蚀区与沉积区土壤水分均值分别为0.21 m~3·m~(-3)和0.25 m~3·m~(-3),沉积区较侵蚀区提高19%(P0.05).尽管侵蚀区较沉积区土壤温度稍有提高(7%),但差异不显著.3泥沙中有机碳平均含量(7.26 g·kg~(-1))较试验之初(6.83 g·kg~(-1))提高6%.4土壤水分和土壤有机碳(SOC)在侵蚀区和沉积区的重新分布对土壤CO_2通量空间变异有重要影响.     

城市路面径流重金属排放规律及初期效应研究

在西安市城市主干道南二环太白立交高架段设置路面径流采样点,采用降雨-产流-产污同步观测的试验方法,对2014年7月—2015年8月的6场降雨径流事件进行采样,监测径流过程中Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd的浓度变化,并研究其污染排放规律及初期冲刷效应。结果表明:路面径流污染排放规律与降雨特征及污染物赋存状态密切相关,溶解态重金属浓度均在径流初期达到峰值;颗粒态重金属浓度峰值出现时间略滞后于雨强峰值;重金属总量初期冲刷程度的强弱和溶解态重金属的差异较大,重金属总量初期冲刷程度越强,溶解态重金属反而越弱。     

降雨地表径流水质模拟中SWMM模型水质参数确定

检测城市不同功能区污染物累积和径流样本并结合模拟实验,分析不同污染物累积和冲刷规律,确定SWMM模型在降雨地表径流水质模拟中污染物累积和冲刷参数取值范围,并进行模型验证。研究结果表明,SS、COD、氨氮污染物累积量均随累积时间不断增加,并趋于稳定,其在不同功能区最大累积量C_1取值范围分别为:6.37~12.86、14.03~21.66和8.89~12.88 g/m~2,累积速率常数C_2取值范围分别为:0.055~0.100、0.061~0.085和0.133~0.167。降雨强度较大时,降雨地表径流中污染物浓度较高,但均随降雨历时不断下降,并趋于稳定。SS、COD、氨氮冲刷系数S_1取值范围分别为:0.003~0.005,0.025~0.035和0.01~0.02,冲刷指数S_2取值范围分别为:0.4~0.8,0.8~1.0和0.5~0.8。在确定的取值范围内选取SWMM模型水质参数,对某场降雨地表径流中SS、COD、氨氮污染物浓度变化过程进行模拟,模拟结果与实测数据基本吻合,表明水质参数取值范围适用于SWMM模型降雨地表径流水质模拟。     

降雨特征及污染物赋存类型对路面径流污染排放的影响

在西安市城市主干道南二环路太白立交高架段设置路面径流采样点,采用人工时间间隔采样法对2014年7月~2015年9月的13场径流事件全程采样,共获得样品207个,测试径流过程SS、COD、溶解态COD、Cu、溶解态Cu、Pb、溶解态Pb、Cr、溶解态Cr、Cd、溶解态Cd的质量浓度变化,研究降雨特征及污染物赋存类型对路面径流污染质量浓度变化和负荷排放的影响.结果表明,西安市城市道路径流SS、COD污染严重,是径流的主要污染物,重金属Pb、Cr污染水平亦较高;径流过程中污染物质量浓度变化与降雨特征及污染物赋存状态密切相关,溶解态污染物排放不受降雨特征影响,均在径流初期达到质量浓度峰值随即持续降低,颗粒态污染物的质量浓度峰值出现在足够大的降雨强度峰值之后,径流过程随雨强变化波动显著,且受降雨历时和降雨量等因素的共同影响;降雨特征对溶解态污染物负荷排放的影响较小,但对颗粒态污染物具有显著影响.Ⅰ、Ⅱ型降雨事件较之Ⅲ型降雨,SS、COD、Cu、Pb、Cr、Cd的负荷初期冲刷效应更明显;路面径流的负荷初期冲刷效应并非普遍存在,所监测径流场次所有污染指标均未出现强烈的负荷初期冲刷,各污染物的负荷初期冲刷程度排序为CODSS溶CODCuPbCr溶CuCd溶Pb溶Cr溶Cd.     

PMF和PCA/MLR法解析上海市高架道路地表径流中多环芳烃的来源

以上海市内环高架道路径流中的多环芳烃(PAHs)为研究对象,于2012年7~9月,实测了8场降雨的道路径流中的PAHs,了解了城市交通干道径流中PAHs的污染状况,并采用正定矩阵因子分解(PMF)和主成分分析/多元线性回归(PCA/MLR)两种模型对径流中的PAHs进行源解析.因子分析表明,径流中Σ16 PAHs的浓度范围为1.585~7.523μg·L-1,两种模型对于PAHs的来源有较为一致的判定.交通源为高架道路地表径流中PAHs的主要来源,PMF和PCA/MLR得到的源贡献率分别为37.7%和44.3%,其余3种来源石油源、燃气源和其他源,PMF得到的源贡献率依次为21.9%、26.4%、14.0%;与之对应,PCA/MLR得到的源贡献率依次为28.9%、18.3%、8.5%.PMF和PCA/MLR模型的计算值与实测值拟合较好,相关系数分别为0.961和0.997.     

雨、污合流制城区降雨径流污染的迁移转化过程与来源研究

2003～2006年通过对武汉市汉阳城区不同尺度降雨径流、市政污水的监测,结合环境地球化学方法,研究雨、污合流制城区降雨径流污染的形成、迁移转化过程及污染来源.结果表明,雨、污合流制城区地表径流汇入排水系统,经排水系统传输,污染程度显著增加.屋面径流中TSS和COD浓度（EMC）的平均值分别为18.7 mg/L和37.0 mg/L,路面径流中TSS、COD浓度（EMC）的平均值分别为225.3 mg/L和176.5 mg/L,而在集水区出口处径流中TSS、COD浓度（EMC）的平均值分别为449.7 mg/L和359.9 mg/L;污染物的组成也发生了明显的改变,颗粒态COD增加了18%,有机污染增强.研究还发现,城市地表、雨水口、生活污水管和合流管道沉积物中P、Fe含量具有明显分异特征,可以利用沉积物中P/Fe识别集水区尺度降雨径流污染成因与来源.据此对集水区出口2次径流污染来源计算,56%±26%的悬浮物来自城市地表与雨水口,44%±26%的悬浮物源于生活污水的沉积物.生活污水中污染物对降雨径流污染的贡献是通过在合流管道中形成沉积发生的.雨、污合流管道在降雨径流污染形成过程中发挥了转化器和加重径流污染的作用.减少合流管道中沉积物的形成是削减径流污染负荷的途径之一.     

近地表土壤水分条件对黄土坡面溶质径流迁移的影响

近地表土壤水分条件对农田化学物质输出过程和地表水质有很大影响。以黄土区缓坡耕地为研究对象,利用地下供水和前期降雨措施改变坡面近地表土壤水分条件,通过室内模拟降雨试验研究坡面水土流失和土壤溶质（NO₃^-、PO₄^3-、K⁺和Br^-）的迁移特征。结果表明地下供水对土壤溶质迁移影响最大,水土流失量和溶质地表流失量显著高于其它处理。前期降雨处理地表径流量和泥沙量大于对照处理,而径流和泥沙溶质平均浓度相对较低。NO₃^-和Br^-坡面迁移的主要载体是地表径流,PO₄^3-主要随侵蚀泥沙迁移, K⁺两者兼有。地下供水坡地出现明显的土壤侵蚀后,地表径流中PO₄^3-和K⁺的浓度急剧增加。土壤初始含水量较高的地下供水和前期降雨坡地是土壤侵蚀和吸附态溶质流失的敏感区,对应的等效径流迁移深度也较大。