河岸带潜流层空间结构对生源要素迁移转化的影响

河岸带潜流层是地表水与地下水相互作用的区域,位于河岸带下边缘,具有复杂的纵向、横向、垂向三维空间结构,这一结构特征极易改变潜流水动力特性,从而影响生源要素的迁移转化过程。为深入了解河岸带潜流层的三维结构特征及其对生源要素迁移和转化过程的影响,系统归纳了河岸带潜流层生源要素的基本迁移和转化过程,探讨总结了河岸带潜流层纵向蜿蜒镶嵌结构、横向过渡结构、垂向分层结构对生源要素迁移转化的影响。未来对河岸带潜流层生源要素开展研究时,可加强如下3个方面的研究：河岸带潜流层结构随时间的演变规律;环境条件与河岸带潜流层生源要素迁移转化的互馈机制;河岸带潜流层监测预警技术开发。     

生态河岸带的概念及功能

生态河岸带是以自然为主导的,能够维持物种多样性、减少对资源的剥夺、维护生态系统的动态平衡,对提高系统的自我调节、自我修复能力、改善人类生活环境等方面具有重要的意义。生态河岸带具有结构稳定性、景观适宜性、生态健康性以及生态安全性等特征。生态河岸带是一个非常重要的生态系统,它具有自然保护功能、社会保护功能以及休闲娱乐功能。根据其功能的差异,从纵向和横向上,可以将生态河岸带分成不同的功能区域。     

淮河流域水质污染时空变异特征分析

选取淮河流域的82个水质监测站,对各站点的1986—2005年水质监测数据进行统计分析,探讨了全流域内水体污染物浓度变化的时空变异特征,为淮河流域水污染治理、水环境保护以及生态修复提供依据。采用时间序列法分析水体污染物浓度的时间变化规律,应用Mann-Kendall检验法对流域范围内水体污染物浓度变化趋势进行了分析。研究结果表明,淮河流域水质变化主要受到入河排污量、上游来水量、闸坝调控方式以及气候条件等方面因素的影响。蚌埠站的水体污染物浓度多年变化规律表明,1995年是水体污染物浓度变化的转折点,1995年前水体污染物浓度不断恶化,1995年后水体污染物浓度逐渐好转。DO浓度的年内变化主要受到水温的影响,表现为冬季浓度高于夏季浓度;CODMn浓度同时受到闸坝调控方式以及区域来水量的影响,汛期浓度低于非汛期。从全流域的水体污染物浓度变化规律看,有机污染物浓度呈显著上升趋势的河段主要分布在淮北支流上,说明在20世纪90年代后期,虽然流域进入相对丰水期以及进行了大规模的水污染联防工作,淮河流域水质污染得到了一定程度的改善。但在2000年后,随着流域内入河污水量和污染物排放量的增加,淮河流域的水质污染依然严重。     

考虑河流流速和横向扩散系数变化的污染混合区理论分析及其分类

宽阔河流的中部深槽和远岸地形变化,对排放岸附近污染混合区范围的影响很小。因此,河流断面平均流速和横向扩散系数不能很好地反映排放岸附近污染物的移流扩散特性。通过对长江黄沙溪排污混合区平水期同步观测资料的分析,提出了深度平均流速的横向指数分布和横向扩散系数的二维变化关系式。在宽阔河流顺直岸边稳定点源条件下,求解了变系数二维移流扩散方程浓度分布的解析解,进行了浓度分布的特性分析。在此基础上,推导了污染混合区最大长度、最大宽度和对应纵向坐标以及面积的理论公式,给出了污染混合区边界归一化(等浓度)曲线方程。讨论了深度平均流速和横向扩散系数分布的特性参数(m,n和α)对污染混合区形态的影响规律,提出了河流岸边排放污染混合区的类别、形状特征、分类条件和变横向扩散系数的估算方法。实例表明,α-Ⅰ型污染混合区、边界曲线方程和几何特征参数,能够较好地表征长江黄沙溪排污混合区平水期COD_(Cr)现场观测等值线形状。     

土壤—植物系统净化地表径流非点源 污染物实验研究

利用自行设计的6 m土槽构建土壤—植物系统,以无植被土槽为空白对照,设置不同的污染物进水浓度,采用模拟径流方式进行非点源污染净化实验。结果表明：（1）植被的存在能有效滞缓径流和提高污染物去除率,其中土壤—高羊茅系统的净化效果略优于土壤—紫花苜蓿系统,其SS、NO-3-N、NH3-N、TDP、PP去除率分别达到86.61%、25.83%、52.03%、26.53%及76.59%;（2）在本研究的进水浓度范围内,浓度变化对处理系统净化效果的影响与污染物存在状态有关,进水浓度增加后颗粒态污染物去除率无显著变化而溶解态氮去除率均出现明显下降;（3）以污染物出水浓度随径流长度的变化表征污染物截留特征,SS和PP出水浓度均随径流长度增加而呈指数降低,NO-3-N、NH3-N和TDP出水浓度随径流长度增加而呈线性降低,植被及进水浓度条件对污染物截留特征无明显影响。     

陡河流域地表水与地下水转化关系

通过对陡河流域地表水-地下水水样的氢氧同位素分布特征进行分析,发现研究区河岸带第Ⅰ含水层除了受大气降水、灌溉回归水入渗补给外,还接受河水早期的渗漏补给,第Ⅱ含水层对第Ⅲ含水层有越流补给,第Ⅱ含水层同时也受大气降水和灌溉回归水的影响,而远离河岸带的第Ⅳ含水层与上覆各含水层稳定同位素组成显著不同,河岸带水库附近的第Ⅳ含水层可能受地表水库渗漏影响。河岸带地下水与地表水水力联系的变迁严格受河岸带地下水水位变化控制,如景庄子剖面的地下水埋深为5m,雨季时河水补给地下水,旱季时地下水补给河水,而靠近地下水漏斗中心的越河乡剖面地下水水位埋深达25m,其常年受地表水补给。     

双圆柱下游污染物浓度分布特性研究

利用计算流体力学(CFD)方法,在雷诺数Re=1×10~6的条件下,对双圆柱不同布置方式下的污染物绕流现象进行了数值模拟,比较了双圆柱在不同排列方式和间距条件下对流场结构以及污染物输移混合特性的影响,分析了横向尾涡摆动和纵向速度剪切作用对污染物分布的影响机制。结果表明,双柱并列条件下,随着间距比G/D的不断变化,污染物浓度脉动强度分布沿程表现出先增大后减小的变化趋势;G/D≥2时,双圆柱各自产生的尾流涡街相互作用程度较弱,可忽略对其污染物扩散的影响。双柱串列条件下,污染物的横向影响范围经历了先增大后减小的过程;G/D≤0.25时,双柱串列可视为一个整体。     

倾斜岸河流和水库水面污染带下的污染物质量浓度分布

基于静止水体中横向和垂向扩散系数不相等的瞬时线源二维扩散的解析解,推导出水面有限宽瞬时污染源二维扩散的质量浓度分布计算公式。在顺直倾斜岸坡大宽度深水情况下,基于横向和垂向扩散系数不相等的角形域映射原理,推导出倾斜岸水面瞬时污染带下角形域中二维扩散污染物质量浓度分布的理论公式。计算与分析结果表明,在简化条件下该公式与理论解完全一致,角形域倾角对污染物的质量浓度分布影响较大,角形域内质量浓度分布具有随倾角参数为奇、偶数而不同的特性,计算点距离岸坡顶点越近,角形域倾角对污染物质量浓度分布的影响越大;横坐标越大,影响越小;水深越大,影响也越小。     

潮滩围垦对近海潮流及污染物输移的影响研究

为研究潮滩围垦对潮流和污染物输移的影响,基于二维嵌套的水动力水质模型,以通州湾为例分别模拟了不同潮滩围垦工程前后的潮流场及污染物浓度场,并用实测资料对模型进行验证,据此分析潮滩围垦作用下的流速变化和以COD为污染指标的物质输运特征。研究结果表明:通州湾围垦工程具有一定的阻水作用,且在围垦一、围垦二的堤头出现了局部挑流现象,其余海域的流速流向基本没有变化;潮滩围垦阻碍了通州湾南侧海域高浓度污染物的输移扩散,改变了该海域的污染物浓度场,且随着围垦范围的扩大,局部污染物浓度有所增加。综上所述,潮滩围垦改变了潮滩地形、水动力环境特征和污染物输移扩散能力,进而影响到潮滩的水文状况和水质环境。     

基于SWMM水质模型的某水库上游河流水质状态演化特征模拟应用研究

针对某水库上游河流水质污染物状态演化特征,引入SWMM水质模型,研究降雨强度、城市工业化程度对水质污染物浓度影响特征。研究该河流流域水质受水量与冲刷影响,COD含量、氨氮含量实测值与模拟值最大误差分别为7.0mg/L、0.4mg/L。研究降雨强度与化学污染物浓度、增长速率呈正相关,污染物浓度与降雨时间为先增后减变化,其中COD含量10年一遇峰值浓度相比0.5年一遇增长了158.3%;获得工业化程度与水质污染物浓度为正相关,氨氮含量在工业开发后峰值浓度增大了94%,各化学污染物峰值浓度均位于降雨第56～59min,不同污染物的增长初始节点有所不同。     

生态河岸带功能区划的定性与定量研究

生态河岸带功能区划是河流功能区划的重要组成部分,合理的功能区划有利于保护河岸带、河流以及整个流域的生态,有利于生态河岸带资源的合理开发利用,使其发挥最佳的效率,同时生态河岸带的功能区划也是生态河岸带管理的基础。生态河岸带是一个特殊区划,它包括很多类型的功能区。在纵向上,生态河岸带可以划分为近岸水域、河滨区域、近岸陆域等3个一级功能区;在横向上,它又可分为自然保护区、治理保护区、资源开发利用区以及特定功能区等4个一级功能区。为了较为精确地划分各功能区,必须对其进行定量区划。主要采用聚类分析法,先后经过确定分区指标、数据的标准化、确定分区指标权重系数、计算相似系数、构造谱系图等步骤,最终形成较为精确、合理的功能区划。     

高速公路雨水径流污染浓度的系统动力学模拟

针对降雨事件中高速公路雨水径流污染浓度变化的随机性复杂特征,建立了雨水径流污染物浓度演化的系统动力学模型,研究交通流特征、高速公路特征、降雨事件特征对雨水径流污染浓度的影响。利用模拟软件Anylogic,基于5条高速公路的21个降雨事件抽样数据,对模型进行了拟合分析。通过对模型中降雨时间、径流深度、降雨量等参数进行敏感性分析,阐明了不同降雨事件情景下雨水径流污染浓度的时变规律。结果表明:提出的系统动力学模型可以很好地模拟降雨事件中雨水径流污染浓度的变化过程;在持续时间短而强度高的降雨事件中,高速公路雨水径流污染浓度较高,对沿线受纳水体的影响较大;雨水径流深度与污染浓度是正相关的,降雨量大的雨水径流中污染物的最大析出浓度反而会比降雨量小的降雨事件提前出现;在降雨事件的前期,如果选择合理的控制措施,可以显著降低雨水径流的平均污染浓度。     

萍乡市城市地表径流污染物浓度变化特征分析及数值模拟

以海绵城市建设试点城市萍乡市地表径流污染物（以SS和TP为代表）浓度变化特征与预测模型适应性为研究对象,根据两场次的降雨资料及实测径流污染物浓度数据,确定所建地表径流污染物浓度变化预测模型Sartor-Boyd和p/r模型的参数,并模拟和分析了地表径流污染物浓度变化过程。结果表明：萍乡市地表径流污染物（SS和TP）浓度受初始冲刷效应的影响,降雨过程前期随雨强的峰值而达到最大,降雨过程后期污染物浓度受雨强的峰值波动影响较小;受模型参数的影响,Sartor-Boyd模型模拟值的统计学指标RPD、R²、NSE均小于p/r模型的相应指标,p/r模型对萍乡市降雨地表径流污染物排放规律的预测精度较好,模型可信度较高。结合萍乡市地区降雨状况建立的p/r数学模型可为该区域海绵城市建设过程中地表径流污染物浓度的预测及管理提供参考。     

河岸带特征和功能研究综述

河岸带是河流生态系统中的重要生态过渡带,也是河流生态系统中物质输移、能量转化最活跃的区域。河岸带在河流生态系统中发挥着重要的作用,因此关于河岸带的相关研究是国内外河流生态研究的热点之一。该文通过对河岸带定义、范围、特征及其功能的研究进行综述,指出了目前关于河岸带此方面理论研究的进度和成果,为深入研究河岸带提供了更为丰富的理论依据。     

连续弯曲河道点源污染物输运特性三维数值模拟

为研究连续弯道水流中污染物的输运过程，参考连续弯道水流标量示踪试验，构建了水动力-污染物耦合三维大涡模拟数值模型，分析了点源污染物不同横向和垂向释放位置对下游河道污染物浓度分布特性的影响。结果表明：连续弯道内的纵向流速、涡量与紊动能大小存在关联且二次环流对污染物的输运及混合起主导作用；点源在连续弯道进口的横向和垂向布设位置将显著影响污染物的混合速率和空间分布范围；当点源在横向上布置于弯道进口中心和中心偏凸岸处，或在垂向上布置于弯道进口底床或水深中间处，下游污染物的混合速率最大，且影响范围更广；近场的污染物混合速率和影响范围呈正相关关系；连续弯曲河道中，点源位置的差异对污染物混合的影响主要体现在单个周期的弯道内。     

长江宜昌段枯水期河水扩散特征

介绍了使用示踪剂在长江宜昌段枯水期进行的扩散试验。试验结果表明，示踪剂的横向浓度分布方差随纵向距离增加而增大；无量纲横向扩散系统可由ky／ud＝－0.92＋0.82log（B／d）加以计算。通过对试验结果的分析，给出了稀释不均匀因子和污染物在河流中浓度增量的经验公式．     

太子河水质演变原因定量分析

影响河流水质变化的因素有自然因素和人为因素,应科学地定量两者的影响程度。本文以太子河为例,以20世纪80年代为基准期,采用降水-特征污染物浓度统计关系模型分析评估了降水变化和人类活动对流域水质的影响。     

再悬浮底泥污染物在水体中的分层释放特征

通过环形水槽实验,该文研究了水流条件和含沙量对悬浮泥沙污染物在水体中动态释放的影响。结果表明,悬浮泥沙污染物的分布和流速及泥沙浓度有着"亦步亦趋"的紧密关系,流速变化和泥沙浓度变化能明显地改变水体中污染物的释放特征。水流流速是改变水体污染物浓度分布的主要动力因素,水槽中清水和挟沙水流在流速的垂向分布上有着显著的不同,挟沙水流靠近水表面的流速比平均流速更大,近底流速更接近于平均流速。在一定的水力条件和含沙量条件下,悬浮黏性泥沙在水体中存在明显的分层结构,浓度突变点在水深的三分之一处,并随深度向水面及水底变小。污染物的垂向分布形成略滞后于泥沙浓度分层和水流流速分层,且污染物的垂向浓度分布更加均匀。水流的流速越大,泥沙污染物的分布随着深度的变化差异也越大;水体的含沙量越大,泥沙污染物的垂向分布越趋向于均匀。     

苏南地区合流制管网溢流污水水质特征分析

合流制排水系统对受纳水体的污染已经成为面源污染的重要来源。研究采用PROMETHEE分析等方法对常州市合流制溢流口进行了现场采样监测分析。结果表明,溢流污水的水质受到降雨历时、降雨强度、干旱期等降雨特征的影响,大雨强降雨对颗粒态污染物如COD和SS影响显著且污染物浓度变化幅度最大,小雨强降雨则与溶解性污染物NH3-N相关性较强,中雨强降雨水质介于大雨强和小雨强之间。此外,溢流水质的变化对降雨强度的响应有一定的滞后。     

天津引滦水的水质变化特征与生物预处理试验研究

对天津引滦水的水质变化特征进行了分析 ,探讨了生物接触氧化法对微污染原水中污染物的去除性能以及不同运行条件对处理效果的影响。试验结果表明 ,生物接触氧化池对CODMn,浊度 ,氨氮和藻类均有较好的去除效果 ,而且对水质条件具有较强的适应性 ,对进水污染物浓度的适应范围较广。