基于有限元分析的生态清淤对水库水质影响数值模拟

为改善水库水体质量,研究基于有限元分析的生态清淤对水库水质影响数值模拟方法。在有限元软件内离散化水库概念模型,将其分割成多个非常小的单元格,并记录各单元格的信息;依据记录的单元格信息,建立二维水动力和污染物转移模型;通过区域分解法,求解二维水动力和污染物转移模型,得到水库水体内氮、磷与化学需氧量的浓度;根据氮、磷与化学需氧量的浓度完成生态清淤对水库水质影响的数值模拟分析。试验结果表明：对于未来来说,以全库清淤方式对水库进行生态清淤,可显著降低水库水体内氮、磷与化学需氧量的浓度,分别下降至0.886(±0.375)、0.027(±0.013)、1.846(±0.417)mg·L^-1。     

桉树人工林区水库底泥氮、磷和有机质时空分布特征

为探究桉树种植对其林区水库底泥理化特性的影响及水库内部营养盐和有机质的运移转化机制,针对广西南宁市桉树人工林区那降水库,测定了底泥的含水率、总氮、总磷、总有机碳和有机质,分析探讨了底泥氮、磷和有机质的分布特征及氮、磷与有机质之间的相关关系,并评价了底泥的肥力状况。研究结果表明:那降水库底泥氮、磷和有机质的含量随其深度的增加而降低; 8月底泥氮、磷平均质量比分别为2 199 mg/kg和256 mg/kg,均略高于12月的平均质量比(1 994 mg/kg和230 mg/kg),主要在于夏季水库形成水温分层,延缓了底泥营养盐释放;桉树培育期施用的肥料是底泥氮、磷的重要来源,农药及砍伐后的残枝落叶是底泥有机质的主要成分;底泥有机指数远大于0. 05,属于Ⅲ级肥污染状态;桉树对林区水体的氮、磷及有机质的贡献较其他树种更为显著,是林区水库底泥肥污染的重要原因之一。     

陡河水库富营养化趋势分析与防治对策

分析电厂运行前后及引滦前后电厂温排水和引滦调水对陡河水库水体富营养化的影响 ,证明水库温升和库容减少加剧了库区水体的富营养化进程。引滦入陡河使水体运动加速 ,温升幅度缓解 ,从 1983～ 1985年的富营养化状态向中富营养化状态回落。但水体中营养盐超标以及水库受温排水影响所造成的全库性温升仍为不利因素。最后提出了营养盐的控制措施及改善水库换水周期 ,加强水库水质和水温监测的建议。     

高庄水库清淤对水质提升的影响

为提升高庄水库水质,同时提高水库防洪和调蓄能力,对高庄水库实施了水库生态清淤工程,并分析水库底泥及水库清淤前后水质监测数据。结果表明：高庄水库清淤前水质有下降趋势,断面等级的主要控制因素主要是总磷含量、高锰酸盐指数和氨氮含量;底泥中的总氮含量主要来源于干物质,土壤综合污染程度不高,表现为尚清洁;底泥重金属具有同源性,表明其污染来源相同;清淤后水库水质断面等级提高明显,可降低水体中高锰酸盐指数和总磷含量,但作用不如降低氨氮含量明显;不同水期水质污染因子含量存在差异,主要表现为高锰酸盐指数汛期略高于非汛期,氨氮含量汛期低于非汛期,总磷含量汛期高于非汛期;为提高水库清淤效益,建议本次清淤10 年后开展新一轮的清淤疏浚。     

香溪河库湾春季营养盐空间差异性成因分析

三峡蓄水后,香溪河库湾春季水体中营养盐分布呈明显的空间差异性,具体表现为总氮含量大致呈从上游到河口逐步升高的趋势,而总磷含量呈从上游到河口逐步降低趋势.为明确库湾水动力条件对库湾营养盐空间分布的影响,本文采用三维数学模型模拟了三峡蓄水后香溪河水动力场的分布,利用示踪方法分析了三峡蓄水初期香溪河库湾水动力场对春季营养盐时空分布的影响.结果表明,春季库湾近河口区域水体表现出明显的分层分向流动特征,长江干流水体与库湾水体间的交换作用显著,相应磷营养盐也随水流带出库湾,干流水体对香溪河库湾磷营养盐有明显的稀释作用,特殊的水动力条件是库湾营养盐空间分布差异性主要成因.研究可为三峡水库正常调度运行后香溪河库湾富营养化的控制和治理提供方法,也可为相似库湾营养盐的分布特征研究提供参考.     

洋河水库底泥对富营养化影响的研究

通过对洋河水库底泥中总氮、总磷含量分布及颗粒粒径的分析 ,揭示出同一库内底泥中的总氮、总磷含量与粒度有较强的相关关系。进行了底泥中磷、氮总量的估算 ,认为目前尚处于中等水平 ,且具有西高东低、北低南高的地域特征。与国内其他水库相比 ,考虑到底泥营养物质含量、水深和水体营养状态的关系 ,认为其底泥已使水体达到富营养化水平 ,底泥的影响尤其在干旱年可起主导作用 ,同水质评价结果一致。最后提出 ,在外源污染控制后 ,应进行底泥的疏浚工作 ,且应首先从氮、磷含量高、释放速度快的库南区开始。     

富营养化湖塘底泥氮磷吸附—解吸模拟研究

当外源营养盐负荷得到控制后,水体底泥中氮、磷等营养物质的释放成为诱发水体富营养化的重要内因。通过室内实验模拟富营养化湖塘底泥中氮、磷的吸附与解吸过程,对比分析不同氮、磷浓度条件下,上覆水—底泥间氮、磷吸附与解吸过程中的特点,探讨了影响氮、磷吸附和解吸关键因素,揭示了底泥氮、磷吸附和解吸平衡质量浓度,为制定科学的底泥内源氮、磷的控制措施提供科学依据。     

官厅水库清淤试点工程方案研究

官厅水库位于永定河河北省与北京市交界处,坝址位于河北省怀来县境内,是我国解放后修建的第1座大型水库,建库以来,入库泥沙量较大,入库泥沙几乎全部淤积在水库中,总量达6.56亿m³。根据官厅水库淤积情况分析,清淤试点工程采用水力清淤工艺设备,将拦门沙坎和漏斗区的底泥清除出库,同时在永定河库区重金属重度危害区对底泥进行惰化和处置,并消除输水泄洪洞前泄洪建筑物的安全隐患,以达到清除库底淤积、腾空调洪库容、清除库区污染的多重目的。官厅水库清淤试点工程方案可以为库区二、三期清淤工程及同类水库清淤与资源化利用的模式提供参考。     

潘家口水库氮与磷营养盐的时空变化及滞留效应分析

潘家口水库是华北地区的重要水源,对保障区域供水安全发挥着重要作用。本文以该水库为研究对象,分析了建库以来水库氮、磷营养盐的时空变化特征、滞留效应。结果表明：建库以来水库TP浓度呈上升趋势,最高达到0.37 mg/L;库区TN、硝酸盐的浓度较高,年际变化小,近15年平均浓度分别为4.4 mg/L、3.5 mg/L,氨氮浓度基本低于0.5 mg/L。库区氮、磷以滞留为主,其浓度主要受来水影响;磷的滞留效率呈下降趋势,近5年滞留效率为-6%;氨氮滞留效率一直较高,近5年滞留效率为72%;硝酸盐滞留效率呈增加趋势,近5年滞留效率为20%,硝酸盐和磷的滞留效应呈显著的负相关关系。结合垂向水质监测的分析表明,近年来库底存在内源污染的显著释放和反硝化脱氮。潘家口水库库底沉积物污染严重,内源污染将是未来水库水质恶化的潜在风险。为了保证水库的供水水质,抑制库区内源污染的释放,建议水库尽量保持高水位运行。     

数值模拟在草海东风坝治理工程中的应用

滇池治理进行四期工程后,五期草海生态清淤工程区周围已经没有较大的清淤底泥处理场地,选取东风坝作为转存区进行临时清淤底泥堆存,在污染底泥资源化利用前对其进行脱水,以方便转运。合理的转存区设计方案可以减少底泥溢流损失,另外东风坝围堤的处置方案关系到水体交换、水生态修复以及工程费用。采用MIKE 3水动力数值模拟软件,建立不同方案下的东风坝转存区泥沙运动模型和交换水模型。模拟结果表明,此数值模拟可以用于转存区设计方案和东风坝围堤处置方案的比选。     

基于PCA的于桥水库富营养化因子分析

为了加强城市供水安全,保障库区饮用水质量,对于桥水库富营养状况及主要影响因素进行深入的分析.根据于桥水库库区的水质监测资料,利用主成分分析的方法对影响富营养化的监测指标如叶绿素a,总氮,总磷,氨氮,高锰酸盐指数等进行分析,10项评价指标通过主成分分析降维到4项,前4个主成分能够解释73.6％的数据内容.在主成分筛选的基础上进一步进行因子分析,并对各因子的空间分布状况进行描述,以期为于桥水库生态管理提供理论依据.结果表明:水温、pH、COD及溶解氧是影响水库水体富营养化的主要驱动因子,水库中心区域的各主成分值最高.     

于桥水库富营养化评价及空间分布特征研究

基于天津市于桥水库2000-2010年水质数据,结合卡尔森富营养化指数与3种GIS空间插值方法(反距离权重、径向基函数、普通克里金),评价水库富营养化状态并对其空间分布特征及成因进行分析。结果表明:①普通克里金插值方法下的指数半方差模型插值精度较高。②水库富营养化主要表现为氮污染超标,有机污染较轻,磷为限制因子,在降雨集中的汛期(7-9月)水质营养状态空间差异显著。③水库整体水质呈中营养-轻富营养状态,范围为45.87~54.58,水库北岸由于沿岸畜禽养殖污染已处于轻富营养状态,南岸由于农业产生的面源污染呈现向富营养化转变的趋势,反映了水库富营养化空间分布状况,为建立有效的水库环境保护措施提供了新思路。     

Nutrient and heavy metal storage and mobility within sediments in Kouris Reservoir,Cyprus

The objective of this study was to evaluate the risks associated with nutrient and heavy metal pollution in the water and sediments of Kouris Reservoir in Cyprus, and to recommend applicable measures to alleviate them. The reservoir drainage area contains various historic abandoned copper mines existing in an ophiolite geological substrate. Kouris Reservoir water is classified as oligotrophic to mesotrophic, with phosphorus being the limiting factor for algae growth. The thermal stratification of the reservoir enhances anoxic conditions in the reservoir hypolimnion, initiating phosphorus release back into the water column from the lake bottom sediments. The increased phosphorus release, in combination with increased water temperatures during the summer months (i.e. reaching 27 °C in August), may be the key factors enhancing the growth of microbial communities and cyanobacteria blooms. The sediment of Kouris Reservoir is classified as ‘low risk’ on the basis of the Ecological Risk Index scheme, in contrast to the Geoaccumulation Index, which indicates a moderate degree of contamination for chromium (Cr), nickel (Ni) and copper (Cu), and a high degree for lead (Pb). Heavy metals are strongly bound to the sediment matrix at pH values between 7 and 9, but can be released back into the water column at potential acid pH values. In addition, the sediments exhibit a high copper and chromium absorption affinity under current water quality conditions in the reservoir, as shown by batch absorption experiments. The experimental results suggest dredging of the reservoir sediment, and its subsequent dumping of the sediments near influent streams, would have adverse effects on the environment in the event of acid rain or other environmental changes that might acidify the sediment.     

引滦输水污染物对于桥水库水环境的影响

对引滦输水期及非输水期引滦沿线入库水体污染物研究,分析水体中悬浮物、TN、TP等污染物对于桥水库水环境质量产生的影响。结果表明：对于桥水库的水环境产生影响的主要水质指标为TN、TP,其主要来源为引滦输水的上游水库;悬浮物及重金属在引滦输水沿线水体中含量较大,主要来源于沿线两岸的铁矿砂及选砂堆积物,但进入于桥水库前沉积量较大,对水库水环境影响较小。     

引滦输水污染物特征及对于桥水库水质影响分析

通过对引滦输水期及非输水期的引滦沿线水体污染物特征研究,对水体中悬浮物、总氮、总磷等污染物进入于桥水库对水库水环境质量产生的影响进行分析,得出对于桥水库水环境产生的影响主要为营养元素总氮、总磷,其主要来源于引滦输水的上游水库。悬浮物及重金属在引滦沿线水体中含量较大,主要来源于沿线两岸的尾矿,但进入于桥水库前沉积量较大,对水库水环境影响较小。结合本研究结论对引滦输水沿线及于桥水库水环境的管理工作提出了建议。     

三河口水库消落带植物水解氮磷释放特征研究

以三河口水库5种消落带优势植物青蒿、艾、醴肠、菵草、酸模叶蓼的地上茎叶部分为样本,库水为实验原水,进行室内水解模拟实验。通过测定上覆水的基本水质指标及氮磷养分浓度,探明消落带植物经过水解后,对水体水环境的影响及不同形态氮磷养分的释放特征和负荷。结果表明：5种植物水淹后均引起上覆水颜色加深且产生异味,pH值下降,浊度增大,电解率增大,溶解氧降低;氮、磷养分得到释放,总氮和总磷的平均释放量分别为4.06和0.78 mg/g,其中颗粒态氮、磷相应占总氮和总磷的43.2%和36.2%;在水库的蓄水初期(30 d),消落带植被向水体释放的氮、磷负荷可达40.4和7.6 kg/hm²,这些将对三河口水库的水环境安全造成影响。     

溧水水库型饮用水水源地水环境现状及污染源分析

为研究溧水方便水库的污染情况与环境现状,分析了COD、TN、TP、叶绿素量等指标,发现以农田径流为主的面源污染是最主要的水源地污染源,水源地主要超标污染物为TP及TN,总体属于Ⅳ类水。通过对大量数据进行指数分析发现:方便水库平水期水质最优,基本处于贫-中营养等级;丰水期的水质最差,基本处于中度富营养化状态,水体富营养化严重;枯水期水质良好,存在轻度富营养化趋势。方便水库的底泥重金属污染等级为低风险等级,整个方便水库的底泥属于营养盐污染底泥,有机污染严重,亟需进行适当的清淤处理。本研究对预防和控制水体污染及富营养化有一定的参考作用。     

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...     

Nutrient release from inundated land of a tropical reservoir (Nanhua reservoir,Taiwan)

Nutrient release from land inundated by creation of a tropical reservoir (Nanhua Reservoir, Taiwan) is investigated. Both the magnitudes of nitrogen and phosphorus which might be released from inundated land are determined on the basis of measurements of biomass and nutrients content of terrestrial vegetation and the nutrients content of topsoil. The fresh biomass of the terrestrial vegetation was estimated at 48600 kg/ha, with an equivalent dry biomass of 15500 kg/ha. After complete decay following submergence, the terrestrial vegetation could potentially contribute 242 kg of nitrogen and 37 kg of phosphorus per hectare. The kinetics of nutrient release from topsoil is determined on a laboratory scale for 80 days, which showed that the phosphorus release rate is averaged at 5.25 mg TP/m²/day in anaerobic conditions and 1.34 mg TP/m²/day in aerobic conditions, also the nitrogen release rate is averaged at 78.31 mg TKN/m²/day in anaerobic condition and 35.71 mg TKN/m²/day in aerobic conditions. Based on the actual operation status of Nanhua Reservoir during the initial operation period of 21 months after construction (from August, 1993 to Apnl, 1995) and nutrient release kinetics, the accumulated nutrient loads originating from the topsoil of the inundated land are about 81342 kg of nitrogen and 4701 kg of phosphorus.