安阳市平原区浅层地下水对暴雨洪水的响应

在系统分析安阳市“7·19”特大暴雨洪水事件的基础之上,探讨典型极端降雨条件下安阳市东部平原区地下水对暴雨洪水事件的响应。在利用灰色关联分析法确定安阳市东部平原区浅层地下水水位和降雨量二者之间的相关程度的基础上,提出一种基于ArcGIS软件的地下水补给量计算模型。研究结果表明：安阳市平原区浅层地下水水位与降雨量的关联系数大于0.85,地下水资源量变化受降雨补给影响显著;“7·19”事件降雨强度大,雨量集中,受大范围强降雨影响,地下水位变幅沿河道向两岸方向没有形成递减的变化趋势,水位变幅与降雨分布呈正比;此次洪水为单峰型洪水,模型计算研究区地下水补给量为5.19亿m3,洪水转化率0.8 %。该计算模型适用于资料缺乏地区地下水补给量计算和雨洪资源化定量分析,对雨洪资源利用和地下水响应分析具有一定的参考价值。     

基于Copula函数和不同时间尺度的人民胜利渠灌区干旱风险分析

灌区干旱事件频发严重制约农业的可持续绿色发展,为了定量分析人民胜利渠灌区的干旱风险,基于灌区1951—2017年逐月降水量与平均气温系列数据,构建不同时间尺度下标准化降水蒸散指数(SPEI),利用游程理论识别不同时间尺度的干旱历时和干旱强度两个特征变量,并结合Copula函数建立联合概率分布函数,进而分析不同时间尺度的灌区干旱联合分布概率及其同现重现期。结果表明：不同时间尺度的最大干旱历时和干旱强度均不同,12个月尺度在干旱历时为31个月时干旱强度最大(24.4);1个月尺度、3个月尺度和6个月尺度的灌区干旱事件以短历时低强度的情况居多,而12个月尺度存在较少的长历时、高强度情况;不同时间尺度的干旱联合分布概率和同现重现期均不同,如6个月尺度在干旱历时大于5个月且干旱强度大于5时的联合分布概率为19.65%、联合分布概率的变化率为32.37%,干旱历时为5个月且干旱强度为5时的同现重现期为1.65 a。     

壳聚糖-钒钛磁铁矿复合物制备及其对酸性橙染料的吸附研究

开发低廉高效的吸附剂处理染料废水引起人们的广泛关注,本实验以壳聚糖与天然易得钒钛磁铁矿为原料,采用溶胶-凝胶法制备壳聚糖-钒钛磁铁矿复合材料（CS-VTM）,研究了其对酸性橙废水的吸附行为,同时使用X射线衍射（XRD）对制备的CS-VTM进行表征分析。系统研究了CS-VTM投加量、温度及pH等对酸性橙染料吸附性能的影响。在酸性橙浓度为100 mg/L时,CS-VTM对酸性橙的吸附容量达到246.8 mg/g。吸附动力学更加符合拟二阶动力学模型,Langmuir等温线更好拟合实验数据。该复合材料在处理酸性橙染料时具备较好的吸附性能,为染料废水的处理提供新思路。     

碳纳米管负载无定形MnO2活化过一硫酸盐降解苯酚研究

采用共沉淀法合成了无定形MnO₂@c-CNTs复合材料,研究了其活化过一硫酸盐(PMS)降解苯酚的性能。通过SEM、XRD对不同材料的微观形貌、晶体结构进行了表征,复合材料由无定形MnO₂包覆于羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH,简称c-CNTs)上组成,仍保持了羧基化多壁碳纳米管的相互交织缠绕管状结构,相比单独无定形MnO₂催化活性提升明显。研究了不同反应条件下苯酚降解率的变化,结果表明：在苯酚初始浓度10 mg/L时,降解率随催化剂投加量和PMS投加量增加而升高,在中性和酸性条件下降解效果较好,碱性条件下有小幅下降。在催化剂投加量0.14 g/L,PMS浓度0.6 mmol/L,温度25℃,中性条件下,苯酚降解率可达96.7%。无定形MnO₂@c-CNTs/PMS体系中参与反应的主要活性物种为¹O₂和·O₂^-,以¹O₂为主导。     

混凝土电化学脱盐模拟及其影响因素分析

电化学方法可以用来对含有氯离子的混凝土进行脱盐。电流密度的大小和环境温度的高低是影响电化学脱盐效率的主要因素,过大的电流密度会对钢筋混凝土的性能产生一定影响,而较低的温度会降低脱盐效率。基于氯离子输运方程和温度对氯离子扩散系数的影响,建立了氯离子输运数值模型,得到了不同工作电流密度和温度下混凝土的电化学脱盐效率。结果表明：温度对脱盐效果影响显著,较高温度（303.15 K）时的氯离子渗透系数是较低温度（273.15 K）时的8.8倍;随着温度的升高,取得同样脱盐效果所需要的电流越小,即在较高温度环境下可以使用较低电流达到较高的脱盐效率。     

微生物矿化胶结喀斯特岩石裂缝技术研究

针对喀斯特地貌的岩石表面裂缝宽度约2 mm这一特性,开展了微生物诱导碳酸钙沉淀胶结裂缝的试验研究,并通过修复剂对不同岩缝宽度及粗糙度的岩样进行裂缝胶结修复。结果表明:修复7 d的试样其修复深度能达到5 cm以上,且裂缝宽度在2 mm以内的岩样均能够被较好地修复;岩缝表面越粗糙、岩缝宽度越小,试样的体积修复率越高。经微生物矿化修复的岩样抗压强度恢复率为47.57%~93.67%,最高抗压强度可达81.8 MPa。经微生物矿化修复的岩石渗透系数维持在10-7 cm/s数量级上。生成的沉淀物以方解石和球霰石2种物相的碳酸钙晶体为主,与岩石基体具有高度的相容性。     

灌区水生态环境风险评估研究进展

系统梳理了灌区水生态环境污染物来源及类型、污染物迁移转化过程和风险评价方法,从地表水生态环境风险评估、地下水生态环境风险评估、土壤生态环境风险评估和人体健康风险评估4个方面,系统总结了灌区水生态环境风险评估的研究进展,提出今后应加强灌区水生态环境污染治理及相关管理制度研究、加大灌区水生态环境风险评估机理研究、加强灌区水生态环境和农产品质量安全风险预警技术研究以及加强生态灌区建设与评估。     

沙颍河周口断面生态流量过程计算和分析

维持河流一定的流量是保障河流生态系统结构稳定和功能完整的重要手段。以沙颍河周口水文站河流断面为研究对象,基于周口水文站1956—2018年日流量数据,运用改进年内展布法、RVA法、Lyon法、湿周法和流速法计算生态流量过程,分析各方法的优劣。结果表明：改进年内展布法与湿周法计算得到的生态流量年内变化趋势及数值大小基本一致,生态流量较小且上下波动不明显;RVA法及Lyon法计算得到的生态流量年内变化趋势基本一致,体现了河流汛期较非汛期流量大的年内变化特征,基本满足鱼类产卵期最低生态流量需求;流速法计算得到的最小生态流量只在鱼类产卵期(4—7月)发生了变化,汛期(8—10月)生态流量相对较小,可能无法满足生物正常生存需求;基于改进年内展布法、RVA法、Lyon法和湿周法综合得到最小生态流量过程线,可基本满足水生生态系统的需求。     

基于组合权重TOPSIS模型的新乡市水资源承载力评价

为了准确评价新乡市水资源承载力状况,构建了由“水资源-社会-经济-生态”组成的水资源承载力评价指标体系,采用熵值法和层次分析法相结合的组合权重赋权的TOPSIS模型对新乡市2006-2018年的水资源承载力进行综合评价,并对评价结果进行障碍度分析。结果表明：2006-2018年新乡市水资源承载力在逐年提升,中间虽有所降低,但整体上呈现逐年增强的趋势。新乡市水资源承载力发展的主要障碍因子集中在生态和水资源维度方面,生态环境用水率是阻碍水资源承载力提升的第一障碍因子;产水模数是阻碍水资源承载力提升的第二障碍因子;供水模数、引黄水量和城市污水处理率是阻碍水资源承载力提升的第三障碍因子。今后新乡市的发展需要注重生态环境的保护和引黄水量利用效率的提高,同时要促进节水产业和第三产业的发展。     

湖泊生态需水计算方法比较及实例应用

归纳湖泊生态需水的相关概念、分类和组成,利用CiteSpace软件分析近20年国内外相关研究进展,发现其主要集中在水文学角度与生态学角度2个方面,故从这2个角度总结湖泊生态需水计算方法。其中：水文学方法主要考虑湖泊长序列水文要素,具体有最低水位法、水量平衡法和换水周期法等;生态学方法多同时考虑湖泊生态和水文要素,具体有曲线相关法、生态演变分析法和功能法等。不同方法的主要原理、适用性各有不同。以太湖为例,选择最低水位法、换水周期法和生态演变分析法3种方法进行实际应用与结果比较,得到太湖生态需水分别为36.01亿、27.14亿和38.81亿m3。综合比较分析后,认为生态演变分析法在计算过程中同时考虑了水文与生物状况,计算结果最合理,故最终确定太湖湖泊最小生态需水为38.81亿m3。该研究为系统了解并合理选择湖泊生态需水计算方法,开展湖泊生态保护修复与高质量发展提供支持。