基于氡同位素示踪的洞庭湖区枯水期湖水与地下水交互作用研究

洞庭湖区水系发达,水文地质条件复杂,人类活动强烈,地表水和地下水的水力联系变化频繁,其研究的难度以及由此造成的研究不足影响了对湖区地下水赋存和运动规律的深入认识。本文以洞庭湖整体为研究对象,采用水位动态分析和氡(222 Rn)同位素示踪法,定性和定量研究枯水期洞庭湖区地表水与地下水的交互作用关系与交互通量。枯水期洞庭湖区水位和氡浓度空间分布特征指示研究区内地下水向湖水排泄,尤以东洞庭湖最为显著。氡箱模型计算结果显示枯水期地下水排泄222 Rn通量为455.09 Bq/(m^(2)·d),占总输入222 Rn通量的60.07%,地下水排泄总量为0.29×10^(8)m^(3)/d,平均排泄速率为56.27 mm/d,地下水排泄对湖水的贡献率为7.04%。敏感性分析表明:风速、地下水和湖水222 Rn浓度以及湖面面积等参数较为敏感,合理布置取样点并提高敏感参数测量准确度能提高模型计算结果的可靠度。氡同位素示踪法物理意义明确、操作过程简便,是研究复杂区域地下水补、径、排特征的有效方法。研究成果一定程度上提供了洞庭湖区水量均衡的更多认识,可为洞庭湖区地下水资源评价和管理提供参考。

栾川矿集区钼矿尾渣与土壤中钼的迁移转化机理

为提供栾川矿集区所在流域下游水源地陆浑水库Mo污染的源头控制依据,开展了6座钼矿尾矿库尾渣和土壤的野外调查及三道庄尾矿库尾渣和土壤的Mo赋存形态分析和降雨淋滤试验,以探讨Mo在钼矿尾渣与土壤中的迁移转化机理。结果显示,尾矿库尾渣Mo平均含量为238.24 mg/kg,浸出液Mo含量达0.26 mg/L;土壤Mo平均含量为125.88 mg/kg;尾渣残渣态Mo占比97.71%,土壤残渣态Mo占比63.66%,可交换态和碳酸盐结合态分别占比22.35%和11.80%。酸-偏碱性降雨淋滤后,尾渣中残渣态Mo占比不同程度减少,中-偏碱性降雨更利于尾渣残渣态Mo向碳酸盐结合态转化,使之由淋滤前的1.19%分别增加到18.85%和24.14%,提高了尾渣中Mo的迁移性。酸性降雨时土壤铁锰氧化态和有机态Mo占比大幅度升高,其他形态Mo占比均一定幅度降低;中性-偏碱性降雨时土壤残渣态和有机态Mo占比升高,碳酸盐结合态和铁锰氧化态大幅度降低,表示酸性降雨可促进土壤中形成铁锰等钼酸盐,而中-偏碱性降雨可能有利于土壤中形成铁锰等氢氧化物和碳酸盐,阻碍了铁锰等钼酸盐的产生,一定程度上提高了Mo的迁移性。因尾渣和土壤矿物组成和理化性质不同,降雨淋滤下Mo在两者中的迁移转化机理存在一定差异,但总体而言,酸-偏碱性降雨均可促进Mo的迁移转化,从而影响水土环境。

不确定信息下的水污染控制管理对策模型

在河流水功能区的水污染总量控制中,污染控制管理多数情况是一种不确定信息下的控制。水污染控制效率与预期的管理相对人的决策有关,而管理相对人的决策又受制于对水污染控制强度的预期。在这种相互的预期对策中,水污染状况能否得到有效控制、控制方式的变化以及影响是否可以预测,这类问题对水污染控制非常重要。文章从对策论的角度对这一问题进行了分析。

固废填埋长期环境安全和寿命预测研究综述

我国固废填埋场数量多、运行水平低、设施老化快、预期寿命偏短且寿命到期后老化严重.与此相对,固废填埋场寿命相关研究却存在关注度较少、研究方向不明确、研究内容不系统等问题.本文综述了通用工程领域寿命预测的基本概念及其发展历程,分门别类地梳理工程寿命预测的主要研究对象和研究方法;在此基础上,结合固体废物填埋工程和实际特征,系统描述了固废填埋场工程材料性能退化的主要机理和预测方法、填埋整体性能评估方法等,并提出当前研究存在的不足和进一步开展的工作.主要结论如下:通用工程寿命研究遍布国民生产生活的各个领域,研究对象包罗万象覆盖机械设备、建筑工程、以及各种通用材料和零部件等,形成了基于系统学和决策论、基于仿真模拟模型、以及基于经验方法的三种工程寿命预测方法;固废填埋领域目前重点针对HDPE膜防渗材料和导排介质材料,基本明确了上述材料的老化机理和老化预测方法,形成了填埋场整体性能预测的方法,并耦合整体性能预测模型和材料老化预测模型探索开展了固废填埋场长期性能演化预测研究.论文最后指出固废填埋工程寿命预测研究应该加强和完善的内容,包括完善寿命预测理论体系基础理论与框架体系、深入开展极端服役条件下的核心材料老化机理和预测方法研究、开展中晚期寿命(剩余寿命)预测技术研究,以及强化寿命预测应用研究等.

南方挺水植物净化城镇污水总磷的对比试验

为给南方城镇水体人工湿地系统植物配置提供依据,作者筛选南方6类挺水植物开展室外大棚无土水培种植试验,定期监测污水总磷、植物生理指标、生长状况、环境温度、污水pH等,对比研究各类植物对4类污水总磷的净化效果和机制。试验结果显示:(1)试验前21天,各类植物的污水总磷去除率均快速升高,此后均波动地维持在较高水平,最大总磷综合去除率95%以上,最大植物净去除率73%79%;(2)随污水总磷浓度由0.30 mg/L升至1.0 mg/L,水芹菜的总磷综合去除率明显升高,其他植物的综合去除率变化小,各类植物的总磷净去除率呈升高趋势;(3)试验前后比较,水芹菜根茎的过氧化氢酶活均减弱,根系活力微弱增强,其他植物该2项指标均不同程度增强;(4)植物生长状况的监测结果显示,花叶芦竹、再力花和香根草长势较好,生物量较大。分析认为,由植物本身吸收和同化作用引起的污水总磷去除率为71%76%,由其他各类作用引起的污水总磷去除率为22%左右。推荐花叶芦竹和再力花作为中国南方湿地系统挺水植物的选种和配置。

株洲水文站水位数据时间序列分析

在水文计算中 ,一般假定水文现象在时间序列上是相互独立的随机事件。文中利用混沌分形研究中的时间序列分析方法 ,采用株洲水文站的水位数据研究水文现象的分形时间序列 ,发现在水文观测中 ,水位序列并非相互独立的随机序列 。

节能环保型城市雨水集蓄系统设计

针对城市雨水集蓄过程中初期雨水污染物多、泥沙多和水窖冬季防冻难的问题,设计了一种城市雨水集蓄系统。该系统用"广"字拦污栅来拦截雨水中体积较大的垃圾,便于人工清理;借鉴都江堰分流原理,设置分流渠道和底坎,分流渠道分除初期雨水,阻止初期高污雨水进入水窖,底坎可以阻止水流底层泥沙进入水窖;在水窖中设置浮动窖盖控制水窖水位,可以实现雨水串联收集和防止水窖冻损。

北京市永定河冲洪积扇砂砾层非饱和水力学参数估算

文章通过测定北京市永定河冲洪积扇砂砾层水分特征曲线,采用VG模型估算砂砾层的非饱和导水系数、比水容量和扩散率等水力学参数,建立了基质势(吸力)和各参数之间的关系。实测含水量和计算含水量的比较验证结果表明,所建立的计算公式可以用来估算永定河冲洪积扇砂砾层的非饱和水力学参数。这些参数是北京市地下水运动和污染物质运移模拟的基础数据。

湖南紫鹊界梯田自流灌溉系统降水条件

为了全面认识湖南紫鹊界梯田系统的水循环机制,从降水条件的视角出发,基于紫鹊界地区及周边共11个气象站的1986—2015年降水序列数据,运用集中度、标准化降水指数等方法从降水量、降水年内分配、干旱频率等方面开展对比分析,以揭示紫鹊界地区梯田稻作自流灌溉系统所拥有的独特的天然降水条件.结果表明:紫鹊界地区3个气象站多年平均降水量达1638.7 mm,比外围8个站平均高出177.4mm,其中夏季(6—8月)平均降水量为675.1mm,比外围8个站平均高出122.4mm;紫鹊界3个站旬降水序列的平均集中度为0.373,明显高于外围8个站的平均值0.354,夏季是紫鹊界地区降雨的主要优势时段,多年平均降雨高峰为6月中旬,晚于外围8个站的6月上旬或5月下旬;紫鹊界地区5—8月的3个月时间尺度干旱频率有“先小后大”的特征,其中5月和6月的3个月时间尺度干旱频率明显要小于全区平均值,7月和8月要大于平均值;6月上旬—8月中旬是紫鹊界梯田灌溉的主要时期,紫鹊界地区降水年内分配、多年平均干旱频率分布特征等与紫鹊界梯田的水稻生长期形成良好的匹配关系,降水是紫鹊界梯田自流灌溉系统的重要自然支撑条件.

“一带一路”背景下课程教学与国际化视野培养关联研究

"一带一路"倡议对我国高校工程类专业人才的国际化视野提出了更高要求,目前大部分地方高校的国际化视野培养存在途径单一、学生覆盖面窄、与国际工程实际需要脱节等问题。基于课程教学国际化视野培养的新途径,教师在教学过程中可以在充分收集国际化视野培养素材的基础上,建立课程教学要素(课程知识点、教学方法、考核方式)与国际化视野要素(全球意识、全球观点、跨文化交流、海外工程意识)之间的关联,在达到教学目标的同时同步培养学生的国际化视野。

马达加斯加Mahajanga盆地岩溶水文效应

本文在对马达加斯加地质演化研究成果分析的基础上,通过野外调查和监测,结合已有水文资料对Mahajanga盆地岩溶的水文效应开展研究。受地质结构、岩性等条件的控制,Mahajanga盆地东部演化形成绵延近300 km的岩溶槽,在西南部则形成面积达12000 km2的岩溶台地。岩溶槽和岩溶台地的岩溶发育均以水平方向为主,垂直方向发育较浅,岩溶形态则呈现出明显的均等溶蚀特征。盆地东部岩溶槽拦截了大部分来自高原的河流,是马达加斯加最重要的汇流区,同时,特殊的地质结构也演化形成独特的地下“汇流”系统。岩溶槽区内平缓的河床比降、复杂的河流网络、星罗棋布的湖泊和洼地、分布广泛的松散堆积层以及面积广阔的地下岩溶系统,构成了巨大的水循环调节库,对水文过程将产生较大的“滞流”效应。盆地西南部的岩溶台地面积广,规模大,是一个巨大的天然储水“水库”,对地表径流起到重要的调节作用。

洞庭湖盆地地下水系统与环境研究综述

洞庭湖是长江中游重要的调蓄湖泊,其复杂的地下水系统与突出的地下水环境问题持续受到关注。本文从洞庭湖盆地第四纪构造演化、洞庭湖盆地地下水系统结构及洞庭湖区水循环特征、地下水环境及影响因素等3个方面归纳、总结和讨论了相关研究成果,并在此基础上对洞庭湖地下水系统与环境的研究前景进行了展望。洞庭湖盆地第四纪构造活动强烈,在此过程中沉积了平均厚度达150 m的第四纪沉积物,塑造了湖区地下水系统的构造与地层格局。区内地下水系统受盆地整体地形、基底构造格局、含水层分布、地表河湖系统等多因素控制,水循环过程非常复杂。受原生地球化学环境、人类活动等的影响,洞庭湖平原大部分区域地下水存在铁、锰、氨氮、硝酸盐等水质因子超标的问题,其中铁、锰与氨氮的含量还呈现出明显的自平原外围向湖盆腹地逐渐增大的空间分布规律。综合已有研究成果及洞庭湖平原在水资源配置、湿地保护、生态环境治理等方面的需求,认为未来洞庭湖地下水系统与环境的研究重点是:1)洞庭湖平原垂向交互带水分交换过程及生物地球化学演替规律;2)复杂河湖系统下洞庭湖地下水系统的尺度分异及地表水-地下水的交互作用;3)洞庭湖平原多要素耦合作用下湖区平原水环境演化机制。

均值黄金分割离差双选优化模型研究

在提出黄金分割离差的基础上,构建了均值黄金离差双选优化模型。在评价指标数目从少到多的过程中,评价指标体系将呈现由劣变优再变劣的过程,这个规律符合黄金分割律的应用。以岳阳石化企业节约用水考核为例,优化了岳阳石化企业节约用水考核指标体系,结果显示优化后的指标体系科学性、合理性与可操作性较强。

河长制管理的问题与对策及专业人才培养策略研究

“河长制”自诞生以来对解决我国当前严重的水环境污染和水生态破坏问题起到了重要的积极作用,但“河长制”作为一个新生事物并无成功经验可以套用。本文通过调查研究和理论分析,并结合国内相关研究成果,指出我国当前河湖水系“河长制”管理存在顶层设计仍有待完善、管理机构级别低、“河长制”考核在政府部门总绩效考核中占比较低、基础信息仍不全面等四个问题,并对此提出加强和完善“河长制”管理顶层设计、将“河长办”建成政府的直属职能机构、提升“河长制”考核在政府部门总绩效考核中的占比、完善河湖及流域监测体系等四项对策建议。同时针对当前“河长制”管理专业人才紧缺这一现实问题,指出应通过水资源与相关学科交叉来培养水资源与水环境综合性人才。研究成果对提升我国河湖水系“河长制”管理水平、改善河湖水系水环境和水生态质量具有参考价值。

Google Earth在水文类课程教学中的应用

Goolge Earth是基于三维地形和遥感技术的地球模型,其具有三维显示、多尺度视角、海量影像库、历史影像展示等特点。在水文类课程教学中应用Goolge Earth软件辅助教学能够实现地形地貌的三维演示、水文演化过程的动态演示、人类活动与水文环境效应展示以及水文循环过程的直观图解等。这不仅能够将"野外现场"带进课堂,弥补野外实践教学课时的不足,同时能够借助Goolge Earth丰富的素材库向学生展示各类水文素材,从而激发学生的学习兴趣,提高教学效果。

农业综合开发区路网特征表示方法研究

以农业综合开发区路网特点为依托,从数学的角度提出将图论和复杂网络法作为路网特征的表示方法,利用这两种分析方法对农业综合开发区路网的结构形式、密度大小、道路等级构成、关键路线、最短路径、几何图形特性等进行研究,为农业综合开发区路网的改扩建、路网优化提供可靠的数据支撑,并以湖南省宁乡县农业综合开发区为例进行了论证。

基于“三条红线”的浏阳市水资源管理分区

水资源管理分区是落实水资源管理中"三条红线"考核制度的基础,合理有效的水资源管理分区有利于"三条红线"考核指标的核定和实施,可极大地促进水资源管理效率的提高。在综合分析湖南省浏阳市37个乡镇的自然地理条件、社会经济发展状况、水资源分布特征及其开发利用和供需状况的基础上,构建了基于"三条红线"的水资源管理指标体系,并采用模糊聚类法将浏阳市划分为7个管理子区,对各管理子区提出"三条红线"的具体考核标准。结果表明,区划结果符合浏阳市水资源管理要求,增强了浏阳市水资源管理"三条红线"考核指标的可操作性。研究结果可为其他地区的水资源管理分区提供参考。

飞灰道路利用的环境风险及其时空分异特性

为在综合考虑长期风化导致的污染物释放变化、区域气候条件差异、以及参数不确定性影响下,精细评估飞灰道路基材资源化利用过程对浅层地下水资源(在饮用水质量方面)潜在风险及其时空分异特性,提出了一种综合的基于风险的方法,可用于评估碱性废料(如焚烧飞灰)部分替代公路垫层材料的回收潜力.将估算源浓度的浸出试验结果与风险评估程序中通常采用的归趋-迁移模型相结合,通过实验室浸出试验模拟未风化和风化条件下的污染物释放,采用Monte Carlo方法模拟参数不确定性对风险的影响,针对不同气候特征对环境风险区域特性的影响进行评估.结果显示:在华北地区典型气候条件下,所识别的7种目标污染物中,Zn、Cd和Pb存在暴露点预测浓度超标的可能,超标概率分别为34%、96%和7%,导致其暴露浓度(以95%分位值表征)均超标,环境风险不可忽视;碳酸化作用会使得部分污染物的溶出特性发生变化,并导致长期风险的变化,具体到碳酸化后的暴露浓度,Cd呈下降趋势,Ni和Zn基本不变或变化较小,Cr、Cu、As明显增加但仍显著低于标准限值,而Pb离子暴露浓度显著增加的同时超标情况从1倍增加到3.5倍,需要引起重点关注;由于降雨等区域差异化参数的影响,不同区域之间风险差异较大,差异最大的干旱区和半干旱区暴露浓度相差近2倍;不同区域超标的共性污染物为Zn和Cd,另外,湿润/半湿润区域还存在Pb暴露浓度超标.

基于案例推理法的浏阳河流域“三条红线”指标确定

针对水资源"三条红线"确定过程中,采用优化配置数学模型过程复杂、不便于理解及决策的问题,将案例推理法引入水资源"三条红线"指标确定,对案例进行表示、检索和调用,并将该方法应用于浏阳河流域。浏阳河流域与沩水流域案例的相似程度最高,因而利用沩水流域配置经验,初选浏阳河流域2020年"三条红线"指标,提高了水资源配置方案的初选效率。这说明案例推理方法确定的水资源"三条红线"指标,有利于管理者利用历史经验,为流域水资源配置提供决策支持。

基于主要信息含量的水资源管理考核指标体系构建——以大通湖为例

鉴于大量的水资源管理考核指标造成管理决策困难,信息模糊,提出采用基于主要信息含量的因子分析法作为指标筛选方法。通过对因子载荷解释因子信息能力的分析,确定指标信息含量,从而精简指标,提高考核效率和针对性。以大通湖区为例,从水生态、水安全以及水利用3个方面构建水资源管理考核指标体系,结果表明,该指标体系基本能反映大通湖水资源特征,能够有效的指导大通湖水资源管理工作。