洱海水动力特性与入湖污染物迁移扩散规律研究

洱海是大理白族人民的母亲湖,具有浅水湖泊的水流特点.受风生湖流形态、环流结构及其空间分布差异性影响,洱海入湖污染物呈现水力停留时间长、输移扩散缓慢、北部湖湾藻类易出现富集等特点,并在自北向南、自西向东输移扩散过程中不断向湖底累积并形成内源污染,同时洱海水质受雨季降雨径流携带大量点面源负荷入湖及湖泊拦蓄雨季雨污水影响显著...     

不同径流条件下钱塘江突发性水污染事故影响的预测模拟

采用二维潮流水质模型对钱塘江河口突发性水污染事故对水质的影响进行了模拟预测。分析结果表明:随着上游径流流量加大,污水团输移的速度明显加快,最大浓度也有所降低。同时随着污染物在输移过程中稀释扩散,超标总历时沿程逐渐增大,污染物最大浓度沿程逐渐降低。模拟及计算结果显示:突发污染事故后,加大上游的下泄流量,对加快污染团下移、稀释污染团从而降低污染物浓度的作用非常明显,模拟结果可为处理突发性水污染事故提供提供重要的理论依据。     

新疆博斯腾湖二维水动力数学模型研究

风场是影响湖泊水动力的重要因素,它可以改变水体运动速度和方向,影响各种物质在湖泊内的输移扩散。通过分析博斯腾湖大湖区风场,准确估算出风力、风向变化情况,构建了博斯腾湖平面二维水动力模型。应用计算模型对博斯腾湖水动力进行模拟预测,分析不同风向、风速对湖泊流场结构的影响,为进一步研究博斯腾湖水动力和污染物输移扩散提供理论依据。     

南水北调中线工程典型渠段一维水动力水质模拟与预测

为了研究南水北调中线工程复杂水工建筑物影响下的水流特性以及对污染物在渠道内输移、衰减过程的影响,保证输水过程中的水质安全,分析了突发性污染事故潜在污染源特征,构建了南水北调中线工程典型输水渠段的一维水动力水质模型,模拟倒虹吸、节制闸、涵洞、隧洞、渡槽、公路桥 6 种水工建筑物影响下输水渠道内的水流特性,采用七里庄断面实测水位、流量、水质( 总磷、氨 氮) 数据对模型进行了校核与证; 并运用该模型预测店北公路桥突发水污染事故时,3 种输水流量、 3 种负荷、3 种污染物泄露至渠道后污染物沿程分布规律。结果表明: 该模型能有效模拟复杂水工建筑物下的水动力和污染物输移特性,下车亭分水口处污染物浓度超标与否受输水流量和污染负荷共同影响。针对分水口处水质指标浓度变化,提出合理、有效分水和退水方式,为保障南水北调中线工程输水水质安全提供参考。     

河道汛期行洪冲污研究

海河水质呈恶化趋势，尤其是汛期排入的雨污水是海河有机污染的主要来源，利用汛期洪水冲污是改善河道水质的手段之一。依据连续性方程、动量方程、自由表面方程、状态方程和水质输运方程，采用有限差分法，建立海河河道水质模型，模拟海河汛期行洪后，污染物的输移扩散及降解转化过程，研究泄流量与冲污的关系。通过计算海河河道汛期行洪时氨氮、高锰酸盐指数浓度随时间变化情况表明，在不同泄流量下，污染物输移扩散及降解转化速率不同，流量大时，能更快的把污染物送入海河口。     

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。     

引黄济津河道水质数值模拟与预测

依据连续性方程、动量方程、自由表面方程、状态方程和水质输运方程,采用有限差分法,建立河道垂向二维水动力水质模型。根据2000-2001年第6次引黄数据资料对水质模型进行调试,建立引黄济津调水工程水质模型。利用已建立的模型,对2002-2003年第7次引黄河道水质进行了预测,并将预测结果与实测数据进行比较,预测结果与实测结果基本一致,表明该模型能较好地预测引黄济津河道水质状况。同时,根据污染物浓度峰值的变化情况,分析了污染物的输移扩散及降解转化规律。     

三峡工程对库区水流水质影响预测

利用开发的三峡水库整体一维水流水质数学模型，对三峡水库建成前后的水流水质变化趋势进行预测分析。重点介绍三峡工程建成后，库区水流条件巨大变化对污染物输移转化特性和水质分布的影响。预测结果表明，三峡工程建成后，三斗坪水位175m条件下，回水区断面平均流速比建库前减小4倍左右，平均有机污染物自净降解速率和大气复氧速率比天然河道状况减小1倍。由于污染物在库区滞留时间成倍延长，有机污染物排入水库后的自净降解总量较天然河道状况增大，因而，建库后加水区内断面平均有机污染物浓度较天然河道状况明显下降，但是，断面平均溶解氧浓度与天然河道状况相比也明显降低，对于守恒类污染物，建库前后水质变化不大。因此，三峡工程对库区水质影响有利也有弊。     

辽东湾海域水体污染物输运的数值模拟

该文在详细了解辽东湾海域自然状况的基础上,引入辽东湾沿岸各重点排污口点源输入的影响,建立了辽东湾海域污染物输移的对流扩散模型,对该海域不同营养盐要素的分布状况进行了模拟。通过与海域已有监测值的比较,验证了模型的精确性和稳定性,体现了模型对辽东湾海域的潮流场及浓度场进行重演与预测的能力。     

基于多闸站联动的镇江金山湖水系水质水量联合调度方案研究

正结合镇江金山湖水系特点,建立河湖互连流场模型,为水利调度提供理论依据,金山湖河湖互联多闸站联合调度方案为镇江市金山湖水质保持与改善起到重要作用。构建了金山湖河湖互联多闸站联合调度的水质水动力模型。分析了金山湖水文、水质变化规律,利用模拟软件构建金山湖水动力水质模型;根据实测值对其进行校验,实现在不同引换水条件下,对金山湖水质的预测分析,形成金山湖水系统空间集成调度技术体系;在不同调度方案下,研究金山湖水动力特性、污染物输移、污染物浓度及     

How long-term water level changes influence the spatial distribution of fish and other functional groups in a large shallow lake

We numerically explored the effects of long-term water level changes on biotic biomass and spatial distribution of fish in a large shallow lake. We calibrated Ecospace model (Ecopath with Ecosim modelling suite) with data from various functional groups (ranging from phytoplankton to piscivorous fish), and considered 14 different habitats. Two scenarios representing, respectively, a long-term water-level increase and decrease by 1 m were constructed and run for a period of thirty eight years (1979–2016). The results showed a very uneven spatial distribution of fish biomass in the lake, with the highest concentration in the southern basin. The 1 m decrease scenario caused a diminution in the biomass of all groups but piscivorous fish. The 1 m increase scenario saw a weak decrease in most species biomass. Consequently, in both scenarios, long-term water level changes would be generally detrimental to the lake biota. In the context of more frequent climate-induced hydrological fluctuations, we encourage the use of these simulations as effective tools for future prediction and assessment of ecosystem-based fisheries management and ecological status maintenance of shallow lakes.     

HJ-1B和Landsat卫星蓝藻水华监测能力评估——以洱海为例

蓝藻水华是富营养化湖泊共同面临的问题。遥感技术为快速、大范围水华监测提供了可能,选取遥感数据应首先明确不同卫星的水华监测能力。以洱海为例,对比分析HJ-1B和Landsat卫星在内陆中小湖泊水华监测的时间和空间监测能力,评价两者在水华监测中的适用性及优势。结果表明:两者均能有效识别水华,提取水华分布细节信息,相比MODIS更适合用于中小湖泊水华监测;进一步分析表明,综合两者数据监测蓝藻水华,可以更加客观统计水华时间特征,描述水华空间分布发展规律,对于其它中小湖泊利用遥感手段辅助水华监测具有参考意义。     

典型城市型湖泊风生流的数值模拟

湖流是湖泊中污染物扩散、悬浮物沉降及输移等的主要水动力学要素。造成湖水运动的成因机制很复杂，其中风生流是重要形式。通过应用无结构网格有限体积法sher格式的二维水流数值模型，对不同风情下的典型城市型湖泊——南京市玄武湖湖流流态进行模拟研究，探讨其吞吐流较小，沿岸无人流的情况下的风生流特征。     

我国地表水体粪大肠菌群污染现状分析

基于20世纪80年代以来公开发表的文献,调研了我国地表水体(河流、湖泊、水库、近海海域)粪大肠菌群的含量,对粪大肠菌群含量的时空分布及变化进行了分析,并对影响这种分布特性的因素进行了系统的分析和讨论。结果表明:我国地表水体粪大肠菌群含量普遍较高,受到较为严重的粪便污染,其中河流水系含量最高,湖泊、海域次之,水库最低;粪大肠菌群含量的年际和年内波动都较大,年内丰水期含量高于枯水期含量;粪大肠菌群含量的空间分布特性为南北无明显差异,东部水域含量高于西部水域含量,下游水体含量高于上游水体含量,近岸水体含量高于远岸水体含量,人为干扰严重的水体含量高于干扰轻的水体含量。降雨径流对粪大肠菌群含量的时空变化存在非常显著的影响,同时水体有机物含量、富营养化程度、盐度及温度等物理化学特性也影响着粪大肠菌群在水体中的分布。     

Numerical solution of thermo-solutal mixed convective slip flow from a radiative plate with convective boundary condition

A mathematical model for mixed convective slip flow with heat and mass transfer in the presence of thermal radiation is presented. A convective boundary condition is included and slip is simulated via the hydrodynamic slip parameter. Heat generation and absorption effects are also incorporated. The Rosseland diffusion flux model is employed. The governing partial differential conservation equations are reduced to a system of coupled, ordinary differential equations via Lie group theory method. The resulting coupled equations are solved using shooting method. The influences of the emerging parameters on dimensionless velocity, temperature and concentration distributions are investigated. Increasing radiative-conductive parameter accelerates the boundary layer flow and increases temperature whereas it depresses concentration. An elevation in convection-conduction parameter also accelerates the flow and temperatures whereas it reduces concentrations. Velocity near the wall is considerably boosted with increasing momentum slip parameter although both temperature and concentration boundary layer thicknesses are decreased. The presence of a heat source is found to increase momentum and thermal boundary layer thicknesses but reduces concentration boundary layer thickness. Excellent correlation of the numerical solutions with previous non-slip studies is demonstrated. The current study has applications in bioreactor diffusion flows and high-temperature chemical materials processing systems.     

感潮河段盐水入侵的水质模型

盐潮入侵严重影响内河水质。盐度的纵向分布受制于上游径流和海洋潮汐，其水动力学特性非常复杂。数值求解不恒定盐度入侵，主要困难在于对流占优时对纯对流算子的恰当处理，否则将会产生严重的数值耗散和伪振荡等非物理效应。考虑到强混合型河口潮汐的特点，本文采用同步不同格式对盐潮入侵问题的流场及浓度场进行了数值计算。采用欧拉—拉格朗日混合解法（ELM），将对流—扩散方程中的扩散项和对流项分裂求解，应用高精度时间序列插值的特征差分隐格式求解对流项，扩散项采用传统的有限差分法。在汊口处，将描述河网汊口水质变化的三维对流扩散方程在汊口控制体积积分，变量间的插值分布采用Panankar提出的幂函数，得到新的汊口离散方程。计算与实测结果比较表明，本文提出的方法有效可行。     

洋澜湖沉积物中磷的分布及污染评价

我国城市湖泊的生态系统功能下降,城市湖泊富营养化问题也日趋严重。城市湖泊的富营养化通常表现为磷限制,而湖泊沉积物是磷的主要归宿地。研究沉积物中磷的含量及分布特征,对探明其污染状况及湖泊富营养化的控制与治理具有重要的参考意义。洋澜湖作为典型的城市湖泊,近年来存在富营养化问题,以洋澜湖作为研究对象,分析其表层沉积物中的总磷(TP)浓度及空间分布特征,采用单因子指数法对沉积物中磷的污染情况进行评价,并选取3个代表性区域分析沉积物中磷的形态及垂向分布。结果表明,洋澜湖表层沉积物中TP的浓度为528~3 568 mg/kg,平均值1 096 mg/kg,其中西湖湖区的TP浓度最高,平均值1 362 mg/kg;洋澜湖表层沉积物总磷污染评价指数为0.88~5.95,表明整个湖区的沉积物均呈现一定程度的磷污染,其中轻度污染区域所占比例为9.38%,中度污染区域所占比例为32.81%,重度污染区域所占比例为57.81%。通过对沉积物中磷形态进行分析,沉积物中可交换态磷所占比例较小,铁铝结合态磷所占比例最高,是洋澜湖沉积物中磷释放的主要来源。     

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。     

武汉城市湖泊汞的迁移与富集

对武汉远郊、城乡结合部和市区3种环境中6个湖泊的水、界面水、沉积物和生物(鱼)进行调查采样,用离心机离心出沉积物中的孔隙水,用原子荧光光谱仪进行汞含量测定。以土壤—水—界面水—孔隙水—沉积物—生物为轴线,探讨了汞在研究区土壤—沉积物系统、湖水—沉积物系统和湖水—界面水—孔隙水系统中的分配以及湖泊鲢鱼肉中汞与沉积物和水中汞的关系。建立了武汉城市湖泊汞的迁移、富集理想模式:湖泊水汞经悬浮物吸附沉淀而富集于沉积物中,沉积物中汞经化学转化传输给孔隙水;存在于悬浮物中的界面水汞,经解吸附后向湖水扩散而产生二次污染。湖水汞被鱼吸收而产生生物富集。从而得出湖水—界面水—孔隙水—沉积物、湖水—鱼的两种富集机制。     

重金属污染物在土壤中的扩散规律及埋置策略研究

为了探索重金属污染物在土壤中的扩散规律,本文基于三维扩散方程,推导出了空间、时间和扩散系数等因素对埋置点周围重金属污染物浓度的影响规律。在此基础上,分析比较了集中埋置和分散埋置方法对重金属污染物浓度分布影响的异同。结果表明:在其他条件相同时,某一空间位置的浓度随扩散时间和扩散系数的增大先增大后逐渐减小,最后曲线趋于平缓;相同扩散时间情况下,浓度随着扩散半径的增大而减小,当扩散半径大于一定值时,浓度趋于零。对同量的污染物的三种不同的埋置方案进行分析发现:埋置点越少,其附近的浓度越高,而埋置点越多,远处的浓度越低。