铁碳微电解材料微污染水体净化试验研究

我国部分城市中小河湖由于流量小、补水少等原因，形成了微污染水体，此类水体自净能力弱，易发生富营养化和黑臭等现象，从而影响城市水体的水生态环境功能和景观使用功能。文中使用自制铁碳微电解材料开展微污染水体修复试验研究。首先通过小试试验筛选最佳工艺条件，即材料投加比为10∶100(材料体积∶水体积)、反应初始pH值为7.0和反应时间为8.0 h,此条件下NO^-₃-N、TN、TP及叶绿素a的去除率分别达到97.2%、86.3%、99.1%和68.8%。随后利用该微电解材料开展实际自然景观微污染水体原位修复试验，通过铁碳微电解材料的投加，水体中的氮、磷含量大幅度减少，并可原位持续修复70 d以上，水体中氨氮、TN和TP去除率分别达到94.9%、81.4%和高于91.0%。与此同时，微电解的电化学特性对藻类细胞表现出良好的抑制作用，叶绿素a质量浓度由初始的288.64μg/L降至59.60μg/L,去除率达到79.0%以上，并随着修复时间的延长含量持续降低。该研究扩大了铁碳微电解技术的应用范围，为微污染水体净化领域提供新的技术方法。     

鄱阳湖水龄时空特征和影响因素分析

换水能力是表征湖泊水动力和污染物输移扩散的关键指标,鄱阳湖水文情势波动显著,换水能力时空特征和影响因素复杂。本文选取水龄描述鄱阳湖换水能力,建立鄱阳湖水龄模型,研究了鄱阳湖水龄的时空特征和影响因素,分析了水龄对鄱阳湖江湖关系演变的响应规律。结果表明:(1)鄱阳湖水龄具有显著的时空异质性。夏季和秋季水龄明显大于冬季和春季,碟形湖和湖湾区域水龄明显大于主河道和滩地。(2)湖口水位和流域入流是影响鄱阳湖水龄的主要因素。湖口水位对鄱阳湖水龄的影响大于流域入流;湖口水位越高则鄱阳湖水龄越大,流域入流与之相反;鄱阳湖水龄年内显著波动的主要原因是湖口水位的年内显著变化。(3)2003年后,随着江湖关系的演变,鄱阳湖水龄有所减小,其中秋季减小最为明显。研究成果能为鄱阳湖水资源保护提供科学支撑,也可为其他大型湖泊换水能力研究提供参考。     

大型水库热分层的水质响应特征与成因分析

为研究大型水库热分层期间水质的响应特征及成因,于2018年4月—2018年12月对大黑汀水库坝前水体的水温及溶解氧等理化指标进行了连续性垂向监测,在此基础上分析了大黑汀水库季节性热分层变化规律以及各水质指标的响应特征。结果表明：（1）大黑汀水库水体呈典型的单循环混合模式,热分层期间,溶解氧在垂向分布同样表现出季节性变化,且在水体底部出现严重的缺氧现象,但在形成时间上比热分层略有迟滞;（2）氨氮、总磷、磷酸盐以及铁、锰浓度表现为底层 > 中层 > 表层的变化趋势。研究表明,水体热分层会改变水体中溶解氧的垂向分布结构,并进一步导致沉积物向上覆水体释放大量的氮、磷营养盐以及铁、锰等污染物,对水库的正常运行和管理产生不利影响。     

妫水河入官厅水库水污染成因及减排措施评估

为保障妫水河入官厅水库入流水质达标,分析水质成因,分步制订水质改善措施。采用MIKE21耦合植物作用的Ecolab生态水质模型,对妫水河下游入官厅水库断面至东大桥断面、支流三里河水域进行模拟。通过对丰水期和枯水期监测数据及模拟结果进行分析,流域上游来流水量及水质、区间污染源及河流湿地等自净作用是影响官厅水库入流水质的主要原因,其中:妫水河入流污染负荷对水库入流水质贡献率最大,丰枯水期氨氮、总磷和总氮的贡献率分别为18.32%～45.76%、9.31%～31.17%和29.34%～67.56%;区间入河污染源氨氮、总磷和总氮削减率分别为19.41%、31.31%和24.94%;丰枯水期河道自净对氨氮、总磷和总氮削减率分别为44.85%～61.29%、51.40%～77.92%和8.40%～23.06%。为改善官厅水库入流水质,在流经城市区的妫水河下游及三里河修建了河流湿地公园,对区域污染源进行截污,使得入库水质可达到Ⅲ类水。为长远确保官厅水库的水质,控制来流水质和加强流域治理是关键,同时营造岸带湿地,对水质改善有积极的作用。研究结果及方法可为水库污染防治及负荷量削减提供理论依据。     

基于SWMM与NSGA-Ⅱ耦合的城区雨水泵站多目标优化调控

针对城区复杂水系统中雨水泵站的调控系统性弱和优化时效性慢的问题,将SWMM的水量水质过程模拟与NSGA-Ⅱ的快速非支配排序进行深度耦合,从减缓城区内涝、控制面源污染负荷输出与减低耗电量的角度,建立了多线程并行计算和带有决策者偏好的城区雨水泵站多目标优化调控模型。对天津空港经济区的雨水泵站优化调度进行实例研究,结果表明,与常规调度方式相比,在典型设计降水情景下,该优化模型在不显著增加节点积水累计时间的前提下,减少输出了1383.34 kg的污染负荷,节约了621.92 kW·h电能,求解速率可提升至单线程串行计算的4.2倍。该优化方案充分利用了泵站调蓄池的库容缓冲和水质稀释作用,减缓了场次降水对于城区水环境的瞬时冲击影响,降低了运行成本。     

植被弯曲形态对水流的阻力效应研究

植被化生态河道的阻力特性是环境水力学的研究热点之一。为探寻柔性植被不同弯曲倾角下的阻力特性,利用圆柱铝棒进行弯曲模拟柔性植被,并采用测力装置,对不同倾角状态下圆柱铝棒及流速范围开展室内水槽试验,首先研究直立圆柱铝棒阻力与流速之间的关系,得到的拖曳力系数C_d符合已有研究,同时验证了测力装置的可靠性;随后开展不同倾角下的植被阻力试验,得到Vogel数随着倾角的减小呈逐渐降低最后突增的趋势。当植被弯曲时,已有的刚性直立植被丛模型不再适用,通过引入与倾角相关参数C_θ对模型进行修正,显著提高了模拟精准度。研究结果可为生态植被化河道水力学精准模拟提供技术支撑。     

潘家口水库水体中有机物分布特征及变化趋势分析

为了解潘家口水库网箱清理活动对水环境改善具体情况,摸清潘家口水库现存主要污染物种类及特征,针对研究区域不同时间和空间表层水体样品开展了分析研究。利用全二维气相色谱飞行时间质谱联用的高通量筛查技术方法,对潘家口水库2017、2018年水体样品进行检测,检测结果经匹配度、检出率等条件进一步筛选确认,对确认结果进行化合物属性及用途分类,将最终结果用于污染物种类变化趋势分析。与2017年结果相比,2018年减少化合物244种(包括38种酮类、27种烷烃类、26种酚类、21种酯类和15种有机酸类化合物及其他),其中包含用于工业中间体的25种化合物,用于香料香精的14种化合物,用于食品添加剂的12种化合物,用于工业生产的8种化合物,用于医药的6种化合物以及用于增塑剂的14种化合物等。与2017年结果相比,2018年增加化合物22种(包括10种酯类、3种酮类、2种醚类、1种苯类、1种醇类、1种醛类、1种有机酸类化合物及其他),其中包括用于香料香精的5种化合物,用于增塑剂的4种化合物,用于中间体的2种化合物以及用于阻燃剂的1种化合物等。研究结果表明该区域水体中有机化合物数量在2017年后大幅减少,可能由该区域开展的养殖网箱清理活动导致。     

PPP模式下流域生态保护与综合治理——以江西抚河为例

在简要阐述基于山水林田湖流域生命共同体综合治理与保护工作内涵基础上,分析了国内该领域面临的经济体制制约及PPP模式的典型应用方式,结合江西抚河流域生态保护与综合治理实践,我国PPP模式下流域综合治理创新发展方向提出合理化建议。     

三峡水库支流库湾营养源解析及水体富营养化调控对策研究

支流库湾水体富营养化是三峡水库带来的主要环境问题之一,三峡水库进入常态调度运行后,支流库湾水体富营养化问题日益突出。为厘清易发生水华的支流库湾水体富营养化的驱动力因素,本文以重庆市奉节县梅溪河为典型支流,采用三维水动力与水环境模拟技术解析了支流库湾水动力的驱动机制及营养盐来源及其组成。干-支流水温差导致的密度流是梅溪河支流库湾蓄水期及枯水运行期的主要驱动力,密度流对支流库湾的水动力影响自河口向上游逐渐减弱,干流倒灌输入的N、P营养盐占梅溪河易发生水华的库湾尾部区营养盐收支比重不足20%,而陆域面源输入(70%)成为梅溪河支流库湾水体富营养演化的主要营养来源。因此,在长江干流水质及干支流水温难以有效调控的条件下,遵循"源头控制-过程阻断-末端拦截-水体原位削减-水生态系统修复"的系统治理思路有针对性支流库湾富营养化水体调控对策措施,可为三峡水库水体富营养化程度较重的支流库湾水污染治理及水质目标适应性管理提供参考。