表面流湿地对低污染水处理的实际运用及效果评价

龙川江干流青山嘴水库左岸建有6块表面流湿地,处理面源或部分河道来水。选取1号湿地,采用标准指数评价法分析湿地出水达标情况,并通过去除率分析湿地对TN、TP和NH₃-N的处理效果。评价结果表明,青山嘴表面流湿地对TN、TP和NH₃-N的处理率达到40%以上,COD、TP和NH₃-N单因子评价指数小于1,达到Ⅲ类水质标准;TN在旱季单因子评价指数大于1,TN是超标因子。     

灞河橡胶坝库区一维非恒定流数学模型的构建与应用

阐述了一维非恒定流水沙数学模型构建的基本原理,并应用圣维南方程以及非恒定泥沙连续方程建立灞河橡胶坝库区一维非恒定流数学模型,进而利用该模型对灞河橡胶坝库区的河床演变进行了模拟计算.结果表明:灞河B#橡胶坝库区的模拟计算结果与物理模型试验结果符合良好;且在计算库区各时段河底高程变化中具有较好的精度.     

向家坝水利枢纽下泄非恒定流的数值模拟

采用四点隐格式和改进的求解方法建立了向家坝枢纽下游145 km河段的非恒定流数学模型,通过2005年实测的枯、中、洪水过程对模型进行验证。应用该模型模拟了向家坝日调节下泄非恒定流的传播过程,分析了枢纽下游非恒定流的传播规律。模拟结果表明枢纽下游河段产生附加比降,水位~流量关系呈绳套状,且非恒定波发生横向变形。     

表面流人工湿地控制农田排水污染物的作用

南方早稻期间降雨多,农田排水多、面源污染严重.为了研究生态修复技术对南方早稻期间农田排水中氮磷污染物的净化效果,本试验在广西桂林青狮潭灌区农田灌溉区域中,地势低洼处建立表面流人工湿地对农田排水进行处理.2009～2010年,早稻期间定时检测农田排水中氮磷污染物的变化情况及表面流人工湿地对氮磷污染物的去除效果,结果表明:2009～2010早稻期间,表面流人工湿地对总氮去除率分别为43.11%、48.95%;总磷的去除率分别为54.23%、43.28%,去除效果较好.     

三维水动力学方程模拟太湖风生流

运用垂直方向分 3层、时步为 1 2 0s、水平网格距离为 1km的三维水动力模型 ,计算了 8种风向下的风生流。选取典型风向比较分析不同风向下的太湖风生流的结构特征 ,得出结论 :湖区风场决定太湖风生流流型及方向 ,且对峙方位风场形成的风生流流向几乎相反 ,与现有成果的结论基本一致     

基于精确Riemann求解器的复杂明渠水流运动模拟

断面几何形状复杂条件下一维明渠水流运动高精度模拟面临较大困难。该文以守恒形式圣维南方程作为控制方程,提出基于动量方程的变量空间重构方法,在动量方程中增加因断面宽度变化而产生的侧压力项,适用于混合流及断面几何形状复杂等条件下变量空间的精确重构。数值计算方面,基于Godunov格式,采用精确Riemann求解器对复杂明渠水流运动进行高精度模拟。实例研究表明,数值计算结果与解析解或实测值吻合良好,算法具备和谐、稳健和高精度等特点,特别适用于泄水闸泄流等复杂明渠水流运动数值模拟,具有较高的实用价值。     

表面流人工湿地群提升河流水质的工程实践

以分宜县龙须沟水环境提升项目为例对水质数据进行统计分析,研究表面流人工湿地群提升水源地入库河流水质的适用性及效果。在完成控源截污和内源治理后,龙须沟流域仍存在一定面源污染和雨季溢流污染问题,表面流人工湿地群可提高生态净化能力,适用于提升沿线分布有池塘及沼泽地的微污染河流水质。龙须沟沿线建设了5座表面流人工湿地组成的人工湿地群,总占地面积为458 813 m²,统计分析2021年水质监测数据,入湖口水质稳定达到了地表Ⅲ类水质标准。     

堵塞对湿地内水流流态及污水处理效果的影响

通过在污水中加入氯化钠示踪剂,研究人工湿地及其对照系统内水力停留时间的分布(HRTD),探讨潜流人工湿地和垂直流人工湿地中植物在堵塞前后对水流流态的影响,探讨堵塞对上述两种人工湿地水流流态的影响。结果表明:对于潜流人工湿地(SFCW),堵塞前湿地植物缩短了水力停留时间(HRT),堵塞后延长了HRT;对于垂直流人工湿地(VFCW),堵塞前湿地植物对水流流态无明显影响,堵塞后延长了湿地内的HRT。堵塞对湿地内水流流态影响明显,潜流和垂直流湿地由于堵塞其HRT分别延长了12.3%,22.6%。堵塞后湿地对污水的净化能力都要强于堵塞前,但是湿地的污水处理量减小,堵塞严重时湿地丧失其污水净化功能。     

污染物移流扩散方程的高精度分裂格式

提出了污染物移流扩散方程的一种高精度分裂格式, 该格式将多维移流扩散方程分裂为多个一维方程进行求解, 在每个方向上仅涉及三个空间节点而达到空间四阶精度. 采用该格式对几个经典的纯移流、移流扩散问题进行了数值模拟, 数值结果表明, 该格式比经典的移流扩散方程格式的精度要高得多, 此外该格式还具有编程简单、求解十分快速的优点.     

天然河道一维非恒定流数学模型

天然河道水流计算中，洪水漫滩时横向流速分布极不均匀，直接用一维非恒定流方程进行模拟会产生较大误差，以前的处理方法其假定与实际差距较大，作者对此作了一些探索性研究，将横断面划分成若干个子断面，动量方程中的动量项取为各子断面动量之和，从而消除了横向流速分布不均匀的影响，并对渭河下游一次洪水过程进行了计算。     

人工湿地植物水质净化作用的数值模拟研究

研究区域永年洼湿地面临生态退化、水污染严重等问题,已通过人工种植湿地植物进行生态修复及水质改善。永年洼连续2年的水质监测结果表明,随着湿地植物的种植和生长,洼内水体的氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)等都有不同程度的下降。本文根据湿地植物对水质的作用机理,通过MIKE模型的EcoLab中水质过程自定义及编辑功能,基于湿地植物的泌氧、细菌活性增加和植物吸收作用下水化学反应过程,构建"WQ+Veg"水质模块,耦合MIKE21水动力结果,模拟永年洼人工湿地种植前后湖区流速及NH3-N、 TN、 TP等水质指标的变化。在有加密监测的断面上,模拟有植物的2017年情景相比无植物的2016年情景,NH3-N、TN和TP平均下降了14.9%、7.33%和14.3%,与监测结果较为一致。在永年洼出水口处2017年相比2016年,NH3-N、TN和TP的去除率提高了7.2%、5.3%和9.1%。模型描述的反应过程清晰,可考虑湿地植物类型、分布、面积等条件下水质氮磷的响应,为大尺度湿地修复的布局及设计提供研究工具,同时为湿地水质净化效果评估提供依据。     

多孔介质上浅水流动的数学模型

采用有限元方法,建立了多孔介质上地下渗流和地表径流的数学模型以及相互耦合的数学模型,编制了有限元分析的计算程序,并分别对渗流模型和径流模型进行了验证。给出了实际降雨强度曲线条件下,坡脚的出流过程和入渗率变化过程的模拟结果,计算结果表明,该模型为分析降雨条件下滑坡的稳定性提供了更为精确的水荷载,具有一定的工程实用价值。     

盐龙湖表面流人工湿地底泥氧化层对污染物释放的影响

为了解盐城市盐龙湖表面流人工湿地底泥氧化层理化性质,探讨其对底泥氮、磷及有机物释放过程的影响,在测定底泥理化性质的基础上进行了室内静态柱状试验。结果表明:盐龙湖表面流人工湿地长期运行后在底泥表层形成了厚度为1 cm、呈棕黄色、无明显臭味、含水率低、TP含量高、TOC和TN含量低的氧化层;氧化层对于底泥中污染物的释放特征影响显著(P0.05),对内源污染的控制具有一定的正面作用;无氧化层试验组上覆水中TN、NH_3-N和COD的平均质量浓度分别比有氧化层试验组高9.5%、30.8%和3.5%;在湿地的实际管理中,不宜对湿地进行疏浚,如疏浚则疏浚深度应达到健康层。     

考虑表面扩散的页岩气渗透率两区复合解析模型

页岩气是一种以吸附态和游离态为主,赋存于纳米级多孔介质中的一种非常规气藏,其渗流特征较常规气藏存在较大的差异。前人研究表明,页岩气运移过程存在多种渗流机理,主要包括:达西渗流、滑脱效应和扩散。虽然前人对自由气扩散的渗流机理模型进行了大量的研究,但是大多没有考虑吸附气表面扩散对渗流的影响。针对以往研究的不足,该文采用两区复合概念模型,建立了考虑吸附气表面扩散、达西渗流和滑脱效应的气体渗流模型,将吸附气和自由气运动关系利用修正的滑脱速度边界条件进行耦合,采用等值渗流阻力法对气体在纳米孔隙介质中渗流的关键参数―渗透率―进行了深入研究,获得了适用于任意克努森数范围的页岩气渗透率解析模型。通过对不同尺度、不同压力下的储层在考虑表面扩散等多重机制下的渗透率进行了计算并发现:吸附气表面扩散是页岩气渗流的重要机理,其对渗透率的贡献会对页岩气藏储层评价和开发方案制定以及增产改造施工设计产生重要影响。     

人工湿地对滏阳河河水净化的试验研究

为了研究表面流人工湿地系统中不同植物对滏阳河受污染水体的净化作用,以表面流人工湿地系统为研究对象,分析研究系统中各植物对受污染滏阳河河水的处理效果。结果表明:湿地对亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、TN、TP、CODMn、凯氏氮的平均去除率分别达到37.1%、26.3%、45.39%、57.8%、64.7%、43.9%,对受污染河水的净化效果显著。出水均达到GB 18918—2002Ⅲ类水排放标准,部分指标已达到一级A类标准。该成果可以应用到永年洼高效净污人工湿地系统示范工程中。通过分析发现部分指标的去除率较低,如硝酸盐氮的平均去除率仅为26.3%,故建议修建湿地系统示范性工程时使水流以S型向前推流,以增加水力停留时间,为各污染因子的吸收提供足够的反应时间,进而提高这些指标的去除率。     

潜流人工湿地对污染物去除率的正交实验研究

以湿地污染物去除率为考察指标,通过正交实验分析了植物、流量和水位对去除率的影响。结果表明：3种因素对BOD5、CODMn和TN去除率的影响一致,均为植物〉流量〉水位;植物是BOD5、CODMn和TN去除率的显著性影响因素,其中大薸对3种污染物的去除率显著高于凤眼莲,但其在9月底易发生二次污染,需要及早收割,流量是TN和CODMn去除率的显著性因素,水位为不显著因素;BOD5、CODMn和TN浓度在系统的前端下降速率较大,随后逐渐减小并趋于平稳,表明大部分污染物在湿地的前端被去除,湿地整体截污能力尚有较大提升空间。应用中可选择大薸在北方推广,并充分利用湿地后端潜能,最大化处理污染源水体。     

垂直流人工湿地系统保护饮用水源的实例

简述了复合垂直流人工湿地污水处理系统专有技术的由来,并结合石岩人工湿地一期工程叙述了垂直流人工湿地的工艺原理、技术特点、植物特点、处理效果等,结果表明采用垂直流人工湿地生态污水处理系统保护饮用水源,能达到污水净化和美化环境的“双赢”目标。     

确定固液两相流扩散系数的投影寻踪模型

本文首先指出传统方法在研究悬移质扩散系数时存在的问题及困难，根据两相流理论确定出影响悬移质扩散系数的3个主要因子，并沿着“审视数据－模拟－预测”的途径，建立了固液两相流中悬移质扩散系数的投影寻踪回归（PPR）的数学模型，模拟结果表明本文所建立的模型稳健性和抗干扰性好，预测精度较高。     

上下回流人工湿地预处理微污染水库水的研究

采用上下回流潜流人工湿地对微污染水库水进行预处理试验。根据试验数据,构建了上下回流潜流人工湿地系统CODCr、TN、TP的一级动力学模拟方程。结果表明:在水力负荷为0.4m3/(m2.d)条件下,CODCr、TN、NH3-N、TP的平均去除率均分别达到56.06%、58.97%、55.91%和50.56%。湿地系统夏季处理效果明显好于其他季节。使用周期按20年考虑,日均进水量3.6m3/d,湿地建设成本为2100元,水的处理成本为0.13元/m3,这表明采用人工湿地预处理微污染水库水是经济可行的。