长江流域总磷问题思考

"十三五"以来,长江干流水体中总磷浓度达标,但中上游支流和中下游湖泊水体中的总磷超标明显,总磷已经成为长江流域水体主要污染指标.尤其是长江上游梯级水库的建成运行,改变了水沙条件,颗粒态磷大幅减少,溶解态磷有所增加,磷输移形态的改变加剧了中下游的总磷问题,并产生了系列生态环境效应.上游支流水体中磷的输入加速了梯级水库水体...     

天津海河磷的分布特征

采集海河干流重要断面、相应排污渠以及部分支流(北运河、子牙河、南运河)共29个监测断面的水样,对样品中的溶解性活性磷(SRP)、总溶解态磷(TDP)与总磷(TP)进行测定,并分析其分布特征。结果显示:海河干流各断面的TP质量浓度为0.4~3.5mg/L,已超出GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水质标准,SRP质量浓度0.09~0.75 mg/L,TDP质量浓度0.24~1.42 mg/L;各排污渠(支流)TP质量浓度0.2~5.0 mg/L,SRP质量浓度0.01~3.63 mg/L,TDP质量浓度0.12~4.16 mg/L。排污渠(支流)多数断面的含磷量比相应干流的高。天津海河总磷以总溶解态磷为主要形态,这和海河悬浮颗粒物浓度较低有关。     

间歇性波浪扰动下河口底泥中磷释放特性研究

作为反映河流、海洋水体受污历史的载体,河口底泥在污染达到一定程度时易在海洋动力作用下释放沉积其中的污染物,影响水体水质。为了明确秦皇岛近岸海域内污源染,量化波浪扰动下底泥释放对水质的影响,该研究以波流水槽为动力试验设备,选取秦皇岛污染最严重的河流之一大蒲河的河口底泥为研究对象,试验研究河口底泥在间歇性波浪扰动下磷的释放特性。总磷在波浪扰动下的释放可分为浓度迅速增加的初期和浓度随时间线性增加的稳定期两个阶段,浓度随波高增大而升高,且在波高大于8 cm时与浊度呈显著正相关。溶解性总磷受浓度梯度和波浪引起的孔隙水压力影响向上覆水体迁移扩散,随时间呈小幅增加。总磷在波浪扰动初期的释放强度为2.00×10~(-3)–8.75×10~(-3) mg/m2/s,是稳定期释放强度0.50×10-4–2.25×10~(-4) mg/m~2/s的18–40倍,且两个阶段的释放强度均随波高呈指数增长。当波浪强至起动底泥,原先的泥水界面释放转为底泥起动悬浮释放,水体中颗粒态磷取代溶解态磷成为磷的主要赋存形态。间歇性波浪扰动静置期,颗粒态磷的吸附沉降使得水体中总磷浓度和颗粒态磷的比例大幅降低。     

钱塘江河口段不同赋存形态的氮磷含量及分布特征

基于钱塘江河口闸口—澉浦段9个断面的溶解态、悬浮态、沉积态氮磷数据，研究不同介质中氮磷的含量及空间分布特征，探讨泥沙粒径对泥沙中氮磷含量的影响以及水体中溶解态和悬浮态氮磷的赋存比例。结果表明：各介质中的总氮含量沿程分布较均匀，悬浮态总氮含量大于沉积态总氮含量；溶解态总磷浓度自上游至下游总体呈增大趋势，悬浮态与沉积态总磷含量接近，沿程变化趋势不明显；水体中总氮以溶解态为主，而总磷则以悬浮态为主；氮磷含量与泥沙粒径的相关关系表明，泥沙粒径不是影响泥沙中氮磷含量的主要因素。成果可为揭示钱塘江河口氮磷在水、固两相间的迁移转化规律及污染控制提供科学依据。     

长江中下游干流浮游藻类空间分布特征初探

为更全面了解长江中下游干流浮游藻类资源现状,于2014年夏季对长江中下游武汉—河口江段的浮游藻类空间分布特征进行调查,共设置了19个调查断面。本次调查共检出浮游藻类6门66种,其中硅藻24种,绿藻23种,优势种属共检出3门6种;浮游藻类平均细胞丰度为(13.43±5.34)×10⁴ cell/L,其中武汉上游最高,为23.18×10⁴ cell/L,上海河口最低,为5.19×10⁴ cell/L;浮游藻类多样性指数均值为3.37±0.35,其中南京下游最高,为4.1,上海上游最低,为2.7;调查样点根据浮游藻类细胞丰度大致可聚为3类:芜湖—南通段、武汉下游—大通段、武汉上游和上海上游。调查结果表明,长江中下游干流浮游藻类数量与空间分布可能受到水文条件的影响,而非受到营养盐的限制。     

CO2溶解石灰石的淡化水矿化试验研究

针对海水淡化后处理CO₂溶解石灰石工艺设计冗余、工程调试缺乏依据等问题，在溶解模型基础上，以常用3～5 mm粒径和10～12 mm粒径石灰石为研究对象，开展了不同流速下气水比对矿化后硬度、pH、反应速率影响的试验，并对两种粒径石灰石溶解过程进行对比分析。试验结果显示，石灰石溶解是一个缓慢过程，反应速率仅为10^-5～10^-4 mmol/(cm²·s)量级，当反应到达平衡后硬度、反应速率等不再继续增加。根据试验结果，提出石灰石粒径为3～5 mm具有经济性，且气水比在6%以下时，反应受流速影响小，硬度最大可达148 mg/L,并核算产水硬度为50～100 mg/L的后处理工艺药剂消耗仅为0.07～0.17元/m³。     

利用氮氧同位素示踪技术解析巢湖支流店埠河硝酸盐污染源

本文利用氮氧同位素示踪技术解析了巢湖支流店埠河水体硝酸盐污染源的可能来源,并利用稳定同位素混合模型(Stable Isotope Analysis in R),定量评价了不同类型污染源在枯水期(2016年1月)和丰水期(2016年7月)对水体硝酸盐的贡献率。结果表明:(1)店埠河水体各形态氮浓度具有很强的时空变异性。上游区域水体总氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)在丰水期的平均浓度(4.87和2.73 mg/L)显著高于枯水期(3.09和1.17 mg/L),氨态氮(NH_4~+-N)平均浓度则是枯水期(1.10 mg/L)较丰水期(0.52 mg/L)高;中下游区域水体TN、NO_3~--N和NH_4~+-N在丰水期的平均浓度(6.62、3.23和1.57 mg/L)显著低于枯水期(10.52、4.26和3.66 mg/L)。水体无机氮主要以NO_3~--N形态存在,而污水则以NH_4~+-N为主。(2)δ~(15)N-NO_3~-和δ~(18)O-NO_3~-在丰水期的范围分别为1.98‰～9.12‰(平均值5.02‰)和5.11‰～11.86‰(平均值9.17‰),在枯水期的范围分别为3.89‰～9.35‰(平均值6.38‰)和1.46‰～7.53‰(平均值4.50‰),δ~(15)N-NO_3~-值丰水期较枯水期低,而δ~(18)O-NO_3~-值则是丰水期高于枯水期。粪肥污水、土壤有机氮以及化肥是店埠河水体NO_3~-的主要来源。(3)店埠河水体未经历明显的反硝化作用,SIAR模型计算表明,不同类型污染源对水体硝酸盐的贡献率分别为:大气沉降源7%～18%,土壤源24%～29%,化肥源18%～30%,粪肥污水源28%～48%。因此,根据河流流域空间布局,店埠河上游应重点控制面源污染输入的养殖废水、人畜粪便以及农业化肥,中下游则应重点防控城镇生活污水和工业废水,以有效降低入湖河流硝酸盐的污染负荷。     

藏东热曲水化学特征及物质来源研究

为研究横断山区小流域水化学特征及物质来源，在藏东金沙江一级支流热曲系统采集地表水和大气降雨样品，通过数理统计、离子比、Piper三线图和Gibbs模型等方法，分析热曲的水化学特征，探讨城镇生活、农牧活动及矿业开发等对地表水水化学的影响及主要离子来源。结果表明：热曲(干流及支流马曲)地表水pH介于7.25～8.41,均值7.95,呈弱碱性；TDS介于59.11～453.11 mg/L,均值224.94 mg/L;阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主，当量浓度分别占阳离子总量的66.06%和22.07%,阴离子以HCO■和SO■为主，当量浓度分别占阴离子总量的76.08%和16.94%;地表水类型以HCO₃-Ca和HCO₃-Ca·Mg为主；地表水离子主要受岩石的风化溶解控制，并以方解石和白云石的溶解为主。     

永定河平原区河段生态补水对浅层地下水水质影响机理分析

为了研究永定河平原区河段生态补水不同水源对研究区浅层地下水水质影响,开展生态补水对浅层地下水水质影响研究非常必要。以永定河平原区河段为研究区,使用水均衡等方法对研究区浅层地下水进行分析研究,识别主要水文地球化学作用,探讨生态补水过程中永定河流域平原区地下水水质的演变机理。分析结果表明：在2019—2021年之间,地下水中主要离子浓度在上游河段总体呈升高趋势,而在下游总体呈下降趋势;各水源主要阴阳离子不同,引黄水主要阴阳离子分别为HCO₃^-和Na⁺,南水北调水主要阴阳离子分别为HCO₃^-和Ca²⁺,再生水小红门主要阴阳离子分别为Cl^-和Ca²⁺;地下水水化学特征逐渐从HCO₃^-Ca·Mg·Na型水向Cl·HCO₃^-Ca·Na型水转变;永定河生态补水后引起地下水水质变化起主导作用的是混合作用,其次是阳离子交替吸附作用,溶滤作用和蒸...     

长江下游干流水体中氮的空间分布特征

为全面了解长江下游干流氮素的含量水平,于2014年6月对长江下游干流表层、中层和底层水体中总氮(TN)、溶解性氮(TDN)、氨氮(NH₄⁺-N)的含量进行检测,分析了氮素的空间分布特征。研究结果表明:TDN是氮在长江下游干流水体中的主要形态,而且表层、中层、底层水体中氮素含量均不相同;长江下游干流水体中TN的含量范围为0.85～2.46 mg/L,表层和底层水体中TN平均含量均高于中层水体中TN的平均含量;水体中TDN的含量范围为0.72～2.08 mg/L,表层水体中TDN平均含量相对较高;水体中NH₄⁺-N的含量范围为0.13～0.75 mg/L,表层、中层和底层水体中NH₄⁺-N的含量相近;从研究区域上游至下游,TN和TDN的平均含量呈现上升的趋势;不同城市间的NH₄⁺-N平均含量波动较大。通过相关性分析还发现,TDN与叶绿素a (Chl-a)呈显著负相关, 水温(T)与叶绿素a (Chl-a)呈显著正相关,其它形态氮与水的理化性质无明显相关关系。此研究结果可作为控制长江下游干流水体中氮素污染的基础数据。     

2018年黄河上游洪水及宁蒙河道响应特征研究

利用实测资料分析2018年黄河上游洪水的水沙特点以及洪水对宁蒙河道冲淤的影响,结果表明：2018年黄河上游洪水具有洪量大、持续时间长、洪峰流量大等特点。进入宁蒙河道洪峰流量为2 880～3 600 m³/s,内蒙古三湖河口—头道拐河段发生大范围漫滩。宁蒙河道洪水期河道冲淤调整较大,内蒙古巴彦高勒—头道拐河段产生明显的“淤滩刷槽”效果,漫滩洪水冲刷效率高于非漫滩洪水。洪水对河道排洪能力的恢复作用显著,洪水后内蒙古河段巴彦高勒、三湖河口站同流量水位分别下降0.71 m和0.47 m,平滩流量分别增加约500 m³/s和320 m³/s。     

不同龄期混凝土动态力学性能研究

对不同龄期(28,112,183,345,810,1 248,1 550d)的混凝土进行了不同应变速率(10^-5,5×10^-5,10^-4,5×10^-4,10^-3,5×10^-3,10^-2/s)下的单轴压缩试验,试件尺寸为Φ150 mm×300 mm,研究了龄期和加载速率对混凝土的力学性能影响。结果表明:①在同一龄期下,混凝土的峰值应力随着应变速率增长而增大;在同一应变速率下,混凝土的峰值应力随着龄期的增长而增大,800d后峰值应力趋于稳定;②在同一应变速率下,混凝土的吸能能力随着龄期的增长而增加,表现出了峰值应力与龄期之间相似的规律。     

溪洛渡大坝混凝土芯样动态轴拉试验研究

利用MTS大型静、动材料试验机对溪洛渡大坝混凝土芯样开展了动态轴向拉伸试验研究,试验共计32个?220 mm×440 mm圆柱体试件。试验分别开展了不同应变速率(1×10^-6/s、1×10^-4/s、5×10^-4/s、1×10^-3/s)下静、动态单调加载和预加不同初始静载(0%、30%、60%)的单调动态加载(5×10^-4/s)。大坝混凝土芯样试验成果,揭示了当前溪洛渡大坝混凝土的静态抗拉力学特征及在动态荷载作用下抗拉强度、峰值应变和吸能能力等随应变速率的变化规律,以及初始持续静态荷载对动态抗拉性能的影响。通过试验数据拟合及统计分析,建立了溪洛渡大坝混凝土的抗拉应力应变曲线解析表达式。试验成果将为溪洛渡大坝抗震深化研究提供科学依据。     

塔里木河干流洪水漫溢现状及对策

塔里木河干流洪水沿程水量损失及资源化利用一直受科技工作者的广泛关注。通过采用实地勘察、遥感解译、无人机航拍等技术手段,研究分析塔里木河干流洪水漫溢区现状、发生原因、存在问题以及漫溢水量。结果表明,塔里木河干流阿拉尔到大西海子河段共有26处漫溢区,漫溢面积共225.45 km²,漫溢水量超3.69亿m³,提出了漫溢水资源利用的措施,可为塔里木河干流洪水水资源利用提供科学依据。     

“20·8”洪水金沙江流域水库群调度对川渝河段的防洪作用

2020年8月,受长江上游强降雨影响,岷江、沱江、涪江发生了大洪水或特大洪水。在长江上游水库群全力拦洪、削峰、错峰调度后,长江上游干流朱沱至寸滩江段仍出现超保证洪水,给川渝河段带来巨大的防洪压力。重点从暴雨洪水概况、金沙江水库群调度过程、还原计算等方面对“20·8”洪水展开深入研究,量化分析金沙江水库群调度对川渝河段的防洪作用。研究结果表明:金沙江水库群在长江4号、5号洪水期间共拦蓄洪量47.37亿m³,占寸滩以上水库群总拦蓄量的57.7%,成功实现与嘉岷流域的洪水错峰调度,削减了川渝河段洪峰流量9 400~11 700 m³/s,降低川渝河段洪峰水位2.6~2.8 m,避免了上游干流全线超保证水位,降低寸滩站洪峰水位约2.6 m,占其洪峰水位总削减值近9成,有效减轻了防洪压力。     

我国主要水蚀区缓坡坡面水流挟沙力差异研究

我国主要水蚀区的土壤特性存在着较大的差异,这可能会导致坡面水流挟沙力的不同。然而,关于不同区域挟沙力特征的研究较为欠缺。在我国水蚀分区的基础上,以5个主要水蚀区典型土壤为研究对象,采用人工模拟定床放水试验,在不同坡度（3°～15°）和单宽流量(0.68×10^-3～5.40×10^-3 m²/s)下对所选土壤进行了坡面水流挟沙力测定。结果表明：西北黄土高原区黄绵土挟沙力最大,南方红壤丘陵区红壤挟沙力最小;黄绵土挟沙力对流量的变化最敏感,对坡度变化最为敏感的是红壤;不同的土壤类型对坡面水流挟沙力与流量以及坡度之间的关系会有影响。     

非黏性沙级配对浊度法测量含沙量的影响

利用浊度仪测量水流含沙量时,泥沙颗粒级配和矿物成分是影响浊度仪标定结果的主要泥沙因素。采用黄河原型非黏性沙配制不同粒径、不同含沙量浑水水体,开展固定粒径、粗细沙、混合沙等多组次试验研究,对黄河天然沙粒径及级配对浊度仪输出浊度的影响进行定量分析和机制探讨。结果表明:固定含沙量条件下,非黏性泥沙粒径对水体浊度的影响特征符合Mie散射定律;含沙量变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10～10²,泥沙颗粒粒径变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10^-1～1;相同含沙量条件下,悬沙比表面积与浊度仪输出浊度符合线性分布。建立了考虑非黏性沙级配影响的含沙量与浊度关系模型,能够较准确地反映非黏性沙粒径及泥沙浓度对水体浊度的影响,可为浊度与含沙量关系的准确率定及测量结果的校准提供可靠依据。     

荆江河段与洞庭湖水系的采砂量计算分析

针对当前荆江河段和洞庭湖水系严峻的采砂形势,根据遥感影像和本地区历年水泥产量,采用体积计算公式、水泥产量估算法、采砂船只估算法这3种方法计算荆江河段和洞庭湖水系的年采砂量,并对3种计算结果的误差进行分析。结果表明:2015年荆江河段年采砂量约(2.6～3.0)×10⁷ t,近5 a的采砂量变化较小;洞庭湖区及湘资沅澧四水水系的年采砂量约1.3×10⁸ t,近3 a的采砂量变化较小。本计算结果对于定量估算荆江河段和洞庭湖水系的采砂量,加强采砂管理具有参考价值。     

应力-渗流-化学多场耦合作用下混凝土蠕变特性试验研究——以龙口港工程为例

为研究混凝土在海水侵蚀、荷载及水力渗透复杂条件下的蠕变特性,对不同浸泡时间条件下的港口混凝土进行三轴分级加载蠕变试验。试验结果表明:①海水侵蚀对港口混凝土强度具有明显的弱化效应,浸泡时间为0,30,60,120 d下混凝土的长期强度分别为12.8,11.5,10.6,10.2 MPa;②随着海水浸泡时间的增加,混凝土试件的初始渗透率逐渐增加,浸泡时间为0,30,60,120 d下混凝土初始渗透率分别为8.15×10^-17, 1.12×10^-16, 1.49×10^-16, 1.60×10^-16 m²,海水的腐蚀效果逐渐降低,初始渗透率与腐蚀时间之间呈负指数关系;③改进的西原模型非线性蠕变本构方程与试验数据拟合效果理想,决定系数分别达到0.98,0.96,0.95,0.92,能较好地反映港口混凝土在应力-渗流-化学多场耦合作用下蠕变变形的阶段性特征与时效特征。研究结果可为我国港口工程的长期运行提供指导性参考。     

双探头H-ADCP在线流量监测系统在西江黄金水道流量监测的应用初探——以梧州水文站为例

梧州水文站上游约2 000 m是干流浔江与支流桂江交汇处，下游170 m为云龙大桥，水流形态复杂，实现流量在线监测是一大难题。尝试基于回波强度判断H-ADCP单元流速的有效性，通过建立双探头H-ADCP不同单元流速组合计算的指标流量与断面流量模型及水量计算分析来研究双探头H-ADCP在线流量监测系统在西江黄金水道梧州水文站河段的适用性。结果表明，水位在3.29～22.31 m,指标流量在3 270～39 500 m³/s时双探头H-ADCP在线流量监测系统可在梧州水文站应用。