大通湖区水系连通工程改善水环境的效果评估

大通湖是洞庭湖区的重要组成部分,近年其水质状况呈现恶化态势,正通过实施水系连通工程,以期改善其水环境。基于MIKE21构建大通湖区水系连通工程的二维水动力-水质数学模型,选取总氮和总磷作为水质指标,模拟不同连通调度方案下大通湖的氮磷浓度变化,采用滞水区面积比例、浓度变化指数、换水率和水质浓度改善率,评估6个连通方案下大通湖水环境的改善效果。结果表明:通过实施引水调度方案能够有效改善大通湖水环境,当引水前期流量取30 m~3/s,出口水位控制在25.48 m时和引水后期流量保持为30 m~3/s不变,出口水位调整至25.88 m时,大通湖水环境改善效果最佳。本研究可为实施水系连通工程,改善类似湖泊水环境和提高引水调度效率提供参考。     

基于水位-面积-湖容关系的东洞庭湖动态纳污能力分析

为测算不同水文水质条件下东洞庭湖动态纳污能力,利用2003—2016年MODIS遥感数据和实测水文数据建立水位-面积-湖容关系模型,提取不同水位、入湖流量、入湖水质条件下的纳污能力计算参数,参照《水域纳污能力计算规程》测算出不同水文水质条件下的东洞庭湖动态纳污能力系数以及COD、氨氮的动态纳污能力。研究结果表明:东洞庭湖纳污能力随着水位、流量、水质而动态变化,COD最小纳污能力为14 200 g/s,大于2016年年均排放强度1 837 g/s,不存在水质超标风险;氨氮最小纳污能力43 g/s,小于2016年年均排放强度275 g/s,水质超标风险大;明确了导致氨氮超标的水文、水质条件,认为氨氮入湖浓度<0.95 mg/L时,湖泊氨氮不超标。主要结论为:①水位-面积-湖容关系模型可为测算湖泊动态纳污能力提供支撑;②建议根据动态水域纳污能力确定污染物排放量,科学利用水环境容量;③东洞庭湖入湖氨氮浓度应控制在0.95 mg/L以下,以保证水质达标。研究成果对维护和改善洞庭湖水环境质量具有重要的现实意义。     

2009—2021年高邮湖水质时空变化与驱动因素

基于高邮湖2009—2021年7个主要水质参数长期监测数据，对其水质状况进行评价，并采用综合营养状态指数法（TLI）分析营养状态变化，应用Mann-Kendall(MK)检验分析水质指标变化趋势，通过相关性分析检验淮河来水、气候条件与水质指标之间的关系，揭示淮河来水和气候条件对其水环境的影响。结果表明，2009—2021年高邮湖TN、TP多年平均质量浓度为1.01 mg/L和0.069 mg/L，整体变化趋势不明显；高邮湖处于轻度富营养状态（TLI=55.4）,Chl-a平均质量浓度为14.80μg/L，低于湖泊可接受阈值20μg/L。相关性分析结果证明，高邮湖水质受淮河来水影响显著，此外气温、风速与湖体水质指标也呈现一定的相关性。     

阳澄湖水环境改善数值模拟研究

近年来,阳澄湖水质常年劣于Ⅳ类,水质不容乐观,与其战略性水源地的地位极不适应。七浦塘是阳澄湖区域骨干通江河道,本文结合七浦塘综合整治工程,应用数值模拟方法,设计不同工况,对七浦塘引水规模及阳澄湖水环境改善情况进行了研究。结果表明:不同引水规模72 h均能基本趋于稳定,当入湖流量增加至100 m3/s,水质改善幅度最为明显,因此引水时长72 h,引水规模100 m3/s为较优的调水方案。水质污染突发事件发生时,七浦塘引长江水入阳澄湖后,湖体流动明显增强,全湖平均流速增加0.7 cm/s,TN、TP平均浓度分别下降59.83%和65.29%,阳澄湖水质改善效果明显。     

基于补水配置情景的河流水质及环境容量研究——以汾河干流为例

汾河流域是山西省的政治文化中心和重要农业产区,也是全国的主要能源基地分布区域,该流域目前面临严重的水生态问题,而生态补水是改善水生态质量的一项重要举措。为定量评价生态补水对流域水质与水环境容量的影响,本文构建了汾河水质水量联合模拟平台,以污染源负荷和生态补水配置情景为基础,考虑2种不同补水方案,评价了汾河干流30个主要断面的水质状况与水环境容量。结果表明,现状水资源条件下汾河COD和氨氮容量分别为2.67万和0.14万t/a;生态补水方案可有效改善水质,低生态补水方案补水2.5亿m3,由于考虑了生态需水,对水环境容量影响不大;高补水方案补水3.9亿m3,可相应提高汾河干流COD8%和氨氮12%的水环境容量。     

天津生态城多水源补水深度处理集成技术研究与工程示范

针对中新天津生态城水环境建设目标高,水资源严重匮乏、水环境现状质量差、生态用水需求量大的问题,进行了景观水体补水的多水源净化处理技术集成,重点开展了污水处理厂生物池技术改造与气浮滤池污水深度处理的一级A升级改造工艺研究,实现了普通再生水水质COD≤50mg/L、NH_3-N≤5mg/L、NO_3~--N≤15mg/L、TP≤0.5mg/L的目标。开展了浸没式超滤膜+反渗透再生水工艺研究,实现了高品质再生水COD≤30 mg/L、NH3-N≤1.5 mg/L、NO_3~--N≤10mg/L、TP≤0.3mg/L的目标。建立了以一级A出水、再生水、雨水、过境水等多水源补水的综合模式与工程示范,补水能力达到2万m3/d,为中新生态城新型水环境系统构建与实施提供了保障。     

南京市外秦淮河水质模拟及引调水效果

为研究南京市外秦淮河不同引调水方式对秦淮河水质变化的影响并评估调水效果,建立了外秦淮河一维河网水动力和水质模型,模拟不同时期不同水源补给,包括从秦淮新河闸抽引长江水和石臼湖引水,以及在不同闸控系统运行调控方式下,外秦淮河水质的相应变化。结果表明,不同引调水方案条件下,只要满足引水水量,可以显著提高外秦淮河的水质,部分河段水质甚至可以提高1~2个等级。枯季从秦淮新河闸引水工况为50m³/s时,外秦淮河水质COD可达Ⅳ类水,NH₃-N达到Ⅴ类水;汛期从石臼湖引水工况为60m³/s时,外秦淮河水质COD可达Ⅲ类,NH₃-N达到Ⅴ类水标准。研究结论可为南京市外秦淮河环境整治调水调度运行提供参考依据。     

生态补水对城南河水质水量改善效果研究

为改善城市河道枯水期流量小、水位低、水动力不足、水质污染严重等情况,以南京市城南河为例,进行枯水期生态补水方案效果研究。通过综合考虑枯水期上下游及干支流水质状况,同时结合补水水量及补水方式(包括间断补水和持续补水)的差异性设置补水方案。论文建立了研究区域MIKE11水量水质耦合模型,模拟分析不同补水方案下污染物COD、NH3-N、TP削减率及流速分布变化,进而得出不同生态补水方案效果。结果表明:随着补水水量的增长,污染物浓度削减率的增幅先快后慢;间断补水方案优于持续补水方案;生态补水对污染物浓度的削减效果显著,对于水质较好和曲折连绵的河段的改善不明显;生态补水对流速分布的改善效果明显,但受到河道内建筑物的影响,需要综合考虑确定补水点。     

基于补水配置情景的河流水质及环境容量研究

黄河最重要的子流域之一汾河流域是山西省的政治文化中心和重要农业产区,也是全国的主要能源基地,汾河流域目前面临严重的缺水与水生态问题,而生态补水是一项重要举措。为定量评价生态补水对流域水质与水环境容量的影响,本文构建了汾河水质水量联合模拟平台（FRSYS）,由5个子模型构成,以污染源调查计算和生态补水配置情景为基础,考虑了两种不同补水方案条件下,对汾河干流30个主要断面的水质状况与水环境容量进行了定量评价。结果表明,汾河流域年排放污染物COD和氨氮分别为5.34和0.96万吨/年,太原及其下游断面未能达到目标要求,太原、临汾断面的水质较差;现状水资源条件下汾河COD和氨氮的容量分别为2.67和0.14万吨/年,生态补水方案可有效改善水质状况,低生态补水方案补水2.5亿m3,对水环境容量影响不大,高补水方案补水3.9亿m3,可相应提高汾河干流COD和氨氮8%和12%的水环境容量。     

北戴河国家湿地公园水体主要污染物特征分析

为了解水系较为封闭的湿地水体主要污染物时空分布特征,2018年9,11月以及2019年3,5月分别对北戴河国家湿地公园水体水质进行了监测,分析其水质状况。评价结果表明:北戴河国家湿地公园水质总体为Ⅲ类水体;园区水体NH_3-N(0.497±0.429 mg/L)、TP(0.118±0.041mg/L)浓度较低,TN(1.53±0.61 mg/L)、COD(36±15 mg/L)浓度较高,TN和COD是水体污染的主要指标。时空分布评价结果表明:NH_3-N,TN,TP的浓度变化均表现为在合理利用区、恢复重建区、管理服务区依次递减的规律,而COD则表现为在合理利用区、管理服务区、恢复重建区呈递增趋势;NH_3-N含量在时间尺度上呈波动上升趋势;园区水体TN与TP变化趋势相似,均为先下降后上升;COD变化趋势为下降-上升-下降。相关性分析结果表明:水温和TP均与pH呈显著负相关;TN和DO呈极显著正相关;TP和TN含量呈显著正相关,说明TN和TP的来源相同,而其他水质指标间相关性不明显。     

桥梁壅水对太湖竺山湾水环境影响模拟

曾经规划的宜马大桥横跨太湖竺山湾,桥墩的阻水作用势必会减少竺山湾交换水量,从而影响其水质。本文采用套网格的二维非稳态数值模型,模拟大桥建设后竺山湾水动力及水质变化,量化大桥建设对竺山湾水环境造成的影响。模拟结果表明:在5.0 m/s的持续东南风作用下:1竺山湾水动力条件受到削弱,内湾与太湖湖体的交换水量减少约30%⁴0%;2湾内水质恶化,西北沿岸水质浓度升高迅速,COD平均增量为0.9 mg/L,总磷平均增量为0.001 mg/L,总氮平均增量为0.1 mg/L,氨氮浓度变化不大。     

南通市引江调水对河网水环境改善效果的模拟

为客观评估南通市引江调水对河网水环境的改善效果,针对该地区进行了河网概化,建立了河网水量水质模型。利用该模型进行了各分区的调水水量分配计算,分析了不同轮次调水对河网COD、NH3-N浓度的改善效果。计算结果表明：通州分区和如皋分区在第2轮引水后水质得到明显改善,如东和海安分区在第4轮引水后水质得到明显改善。研究证实引江调水是一种改善水环境的行之有效方法,为南通市调水方案实施提供了科决策依据。     

滇池草海大泊口水域水环境整治示范工程效果分析

为改善大泊口水域水质,2015年开展了水污染综合治理示范工程,工程实施后,水质指标COD、BOD、TN、TP、叶绿素a削减率分别为:34.9%、35.2%、45.0%、26.5%和49.4%。研究认为水体TP低于0.068mg/L时,大泊口水域水体叶绿素a浓度低于0.05mg/L,因此TP低于0.068mg/L是促进良性水生态系统重建的重要条件。     

引水改善星海湖的水动力-水质特性数值模拟

针对星海湖存在的湖泊水动力不足与水质恶化等水生态问题,通过建立二维水动力-水质模型,选取化学需氧量(COD)为水质指标,计算了12种不同水文特征与引水量工况,分析引用不同黄河水量下湖区水动力和水质指标的变化及空间分布情况。结果表明：引入黄河水能够有效改善星海湖的水动力与水质状况,减小滞水面积,降低COD浓度;在相同水文特征工况中,水质指标COD浓度随着引水量的增加而逐渐降低,且其削减率逐渐提高;在相同引水量工况中,丰水年水质指标COD削减率普遍高于枯水年和平水年;枯水年和平水年引水量分别为1 400×10⁴和700×10⁴ m³时能够达到地表水Ⅲ类水质标准。     

串联水平潜流人工湿地处理城区污水厂尾水研究

针对南陵县城区水环境综合治理项目,需要通过建设中水回用压力管将污水处理厂集中处理后的中水提升至后港河人工湿地深度净化后补给市桥河,经过生态湿地和湿地公园处理后水质考核指标需达到地表水准V类,以满足城区市桥河、古亭河生态用水要求,达到补水活水效果。为此选择了后港河人工湿地作为研究对象,采用水平潜流人工湿地串联加上人工浮岛湿地组合工艺来对城区污水处理厂的尾水进行深度处理。经过实验测试,得出的结果是:出水COD浓度低于40 mg/L,符合GB 3838-2002标准中V类水质的要求;NH3-N浓度低于2mg/L,达到GB 3838-2002标准中V类水质的要求,这意味着它满足了设计要求。同时,该人工湿地NH3-N去除率为77.50%,COD去除率为51.76%。     

氢氧稳定同位素对东平湖枯水期水环境的指示作用

为掌握东平湖枯水期水环境质量,采集氢氧稳定同位素样品分析了氢氧同位素分布、氘盈余(d值)和富营养化状况,揭示了枯水期蒸发作用和人为因素对湖泊水质的影响,结果表明:(1)单因子评价法反映出东平湖枯水期富营养化现象严重,水体中COD、TN和TP含量平均值分别为16.92mg/L、0.80mg/L和0.31mg/L,接近重富营养化;(2)枯水期δD和δ18 O呈现出从湖区的东南向西北逐渐增加的规律,而氘盈余值则表现出与δD和δ18 O比值相反的空间分布。湖水的氘盈余在-4.77‰～-12.48‰之间,d值严重偏负,说明水体的蒸发作用较强烈;(3)枯水期湖水的δ18 O、δD与COD、pH、EC、呈显著相关性,反映出蒸发分馏对COD等含量的影响;而水中TN、TP含量与δD和δ18 O比值无显著相关性,其含量的大小一定程度是受人为因素影响的。     

基于水质-污染源响应关系的抚仙湖水环境承载力计算研究

抚仙湖是中国最大的深水型淡水湖泊。随着流域入湖污染负荷的增加,其整体水质呈下降趋势,水污染呈自北向南和自沿岸向湖心推进的分布特征。本文依据水质-污染源响应关系,建立了基于湖泊水动力水质模型的水环境承载力计算方法;在对湖泊水动力和水质模型率定验证的基础上,计算得到了抚仙湖在规划水质目标(I类)下,CODMn、TN和TP这三类主要污染物的水环境承载力分别为20065.7 t/a、821.9 t/a和115.8 t/a;并根据抚仙湖环湖入湖河流及排污口分布特征,进一步提出了环湖分片主要污染物容许入湖负荷及污染物总量控制指标。     

生物流化床法处理城市污水处理厂污泥回流液的可行性研究

以城市污水处理厂污泥回流液为研究对象,研究生物流化床法降低污泥回流液中氮磷浓度的效果,并分析了COD/TN与COD/TP值对生物流化床脱氮除磷的影响.结果表明,COD_(Cr)浓度对脱氮影响不大,而对除磷有较大影响.在COD_(Cr)为500 mg/L,进水TN为115 mg/L时,TN的去除率最大为72.05%,此时,COD/TN值为4.35.在COD_(Cr)为480 mg/L,进水TP为11.25 mg/L时,TP的去除率最高为36.98%,此时COD/TP为42.67.生物流化床法对降低高浓度氮磷污泥回流液具有一定的去除效果,TN去除率可达56.35%,TP去除率为28.96%.     

某人工湖泊二维水动力及水体更新时间数值模拟与分析

以成都东部新区某人工湖为研究对象,基于MIKE21软件的二维水动力模块和对流扩散模块,对湖泊内水动力特征及换水能力进行数值模拟研究,为湖泊规划设计和水环境管理提供一定的科学参考。通过规划和实测数据建立该湖水动力和对流扩散模型,结合水体更新时间计算方法分析了天然状态和持续补水状态下的换水能力情况。结果表明：天然状态该湖水体更新时间长,湖区东部更为明显,水质一旦恶化很难靠自净能力恢复;持续补水状态下有利于水体更新,但补水水质不稳定的情况下对湖区东部影响大,且湖体存在小范围末端区域水体更新时间在半年以上,该区域水质很难通过清水补给改善。     

大型城市内湖水动力水质数值模拟及环境治理方案效果评估

以大型城市内湖汤逊湖为例,通过建立二维水动力水质模型,对近远期、不同控源截污、不同生态补水等多情景下汤逊湖的流场及COD、NH₃-N、TP、TN等污染物浓度空间分布进行模拟,探究控源截污和生态补水等措施对水动力条件及水质改善效果的影响。结果表明：污染源削减措施配合工程调水引流,能最大限度改善水质状况,补水流量可随污染源削减率提高而减小。近期各污染物指标削减率达到50.96%～77.62%,生态补水40 m³/s,远期各污染物指标削减率提高至67.77%～78.61%,生态补水10 m³/s,可以实现汤逊湖水质长期稳定达标。