望虞河西岸水生态系统协同效应评价

水生态系统统筹治理是新时期水生态环境保护领域的重点与难点,水生态系统作用机制复杂,各子系统间存在紧密的影响与反馈关系,厘清水生态环境各子系统间协同作用机制十分重要。为此,以望虞河西岸水生态环境功能分区(简称分区)为评价单元,以水环境、沉积物、水生态3个子系统为研究对象,利用2019年丰、枯水期的实测数据,通过建立协同效应模型量化评价单元中研究对象间的协同效应,探究其时空差异性,识别其主要限制因素。结果表明:①丰水期环境条件更利于浮游动物的生长繁殖和水中污染物稀释,协同效应较枯水期更为强烈。②中协同和强协同的区域分布在太湖滨湖和望虞河沿岸处,说明分区水生态环境治理、修复工程举措初见成效,3个子系统耦合较好;弱协同或不协同的分区聚集在锡澄运河以东、长江以南的“三角区”。依据研究结果实施分区分类精细化管控,有利于提升望虞河西岸地区污染防治和生态修复措施的实施效率。

基于MIKE11的毛河流域水环境容量计算研究

为分析毛河流域水环境容量,研究了解四川省眉山市毛河流域水质的具体情况。通过调查当地雨量站彭山站2001~2021年的降雨量数据以及2018~2021年毛河水质监测数据获得计算所需水文水质数据,采用MIKE11建立了毛河流域一维非稳态水动力水质数学模型,构建基于MIKE11模拟水文与水质数据用于计算水环境容量的动态模型,在设计水文条件下逐月进行水环境容量进行计算。计算得到毛河流域水环境总容量为COD 878.0 t/a、氨氮86.3 t/a、总磷22.2 t/a。模型模拟得到毛河流域的水质情况,对流域的水污染治理和制定未来水环境保护措施提供依据,用以减少污水排放对毛河的污染。

基于MIKE21的洪泽湖溢油事故风险研究

为分析金宝航线淮安段建设对洪泽湖敏感目标溢油风险,采用MIKE21建立了洪泽湖二维非稳态模型,并选取两个敏感的溢油风险点,分别对施工期及运营期发生溢油事故时,最不利风向下进行风险预测。结果表明,油膜在扩散时,油膜面积逐渐变大且局部厚度减小;溢油点位1在西风条件下发生溢油事故时,会对洪泽湖银鱼国家级水产种质资源保护区造成影响;溢油点位2发生溢油事故时,点位东侧湖岸吸附大部分油膜。研究为洪泽湖安全管理提供参考依据。

华南地区典型水库溃坝洪水演进及影响分析

为研究鹤地水库洪水溃坝对沿岸的影响,利用MIKE FLOOD构建一二维耦合模型对洪水演进进行模拟。文章共设置6种工况,研究不同因素对溃坝后洪水流量、淹没范围等演进过程的影响,并以洪水抵达时间、淹没水深及范围量化坝址下游乡镇的受灾程度。结果显示,溃决形式(溃口宽度)及溃决水位、溃决历时都是影响溃坝洪水的重要因素,且溃坝后下泄洪水对于距离较近且地势较低的河唇镇、吉水镇影响最为显著,应采取相应预防措施。该研究为鹤地水库及下游安全管理提供参考依据。

基于EFDC的排污口设置对淮河入海水道水环境影响研究

为分析淮安明通污水处理厂入河排污口设置对淮河入海水道淮安河段的水环境影响,通过构建EFDC数学模型,预测模拟了污水厂尾水中COD,NH3-N和TP等污染物在河道的迁移扩散情况及对苏嘴断面的水质影响。结果表明,该模型水动力拟合优度良好,水质模拟PBIAS小于20%;苏嘴断面污染物浓度增量与淮河入海水道流量呈负相关关系,发生事故排放后污染物浓度增量比正常排放显著增大;在入海水道二期启用后,丰水期COD扩散后浓度较高的水域面积较枯水期有所减小。此研究可为淮河入海水道水环境管理提供理论指导。

基于MIKE耦合模型的典型平原感潮河网地区排污口水环境影响研究

为探究长江三角洲平原感潮河网地区入河排污口设置对水环境的影响,以泰兴市某工业园区排污口为例,基于MIKE11及MIKE21建立水动力水质耦合模型,模拟COD,NH3-N,TP等目标污染物的迁移转化,分析不同污染物浓度扩散规律。结果表明,经率定验证后的耦合模型水动力模拟精度较高,水质模拟误差PBIAS小于25%,可较好的适用于计算区域多元污染物的迁移转化模拟;排污口尾水正常排放后两条入江河流五、六圩港水质均达到地表水Ⅲ类标准,事故排放时污染物入江通量显著增加;入江污染负荷的增加使长江污染物高浓度区域占比增大,涨潮时污染带有明显上溯趋势,落潮时最远可扩散至六圩港入江口下游1.05 km。

风浪作用下的底泥悬浮沉降及内源释放量研究

分别于春夏秋冬4个季节对太湖梅梁湾水体开展了5次野外实验,利用沉积物捕获器收集沉积物,采用Gansith公式法计算了沉积物的再悬浮通量,并建立了其与风速的关系;对代表不同风浪作用下的太湖悬浮物进行了7次静沉降实验,计算了悬浮物的静沉降通量,并建立了其与悬浮物浓度关系.以3.7 m/s为界对低泥悬浮沉降过程进行分解和概化,计算了2005年每日的悬浮沉降量,并利用近10年的风速资料估算了太湖年均内源释放量.结果表明,太湖每日的内源释放量受风速影响显著,和风速变化趋势较为接近,然而不同营养盐的释放状况却各不相同.太湖内源年均进入水体的净底泥量有19.03万t,冬季最大,夏季次之;就营养物质释放量而言,COD约4.96万t、总氮约7 773.0 t、总磷约275.5 t,其中秋季营养物质释放量最小,夏季最大.

风浪扰动下的太湖悬浮物实验与模拟

采用太湖湖区底泥,根据波浪水槽实验总结了各种扰动强度下太湖底泥的起动切应力.波浪水槽可以系统地模拟太湖常见的波浪强度.通过实验确定了太湖底泥的临界切应力为0.050Pa,采用国外先进的FVCOM模型计算模拟了太湖流场和悬浮物分布并和太湖实测资料进行了对比,结果较为合理,证明了模型的有效性.由于目前太湖的野外监测资料存在较明显的时空不一致性,模型参数率定的精度受到了较大影响,太湖悬浮物与太湖底泥的内源释放以及水体的透明度有较大关系,因此通过室内实验研究太湖的悬浮物规律对太湖的富营养化治理具有重要意义.

内外源共同作用对太湖营养盐贡献量研究

本文根据环太湖25条主要入湖河流的监测结果对入湖水量及污染物输入量进行分析,计算了不同季节外源对太湖营养物质的贡献量。分别于春、夏、秋、冬4个季节对太湖梅梁湾水体开展5次野外试验,利用沉积物捕获器收集沉积物,采用Gansith公式法计算沉积物的再悬浮通量,并建立其与风速的关系;对代表不同风浪作用下的太湖悬浮物进行7次静沉降试验,计算悬浮物的静沉降通量,并建立其与风速关系。以3.7m/s为界对底泥悬浮沉降过程进行分解和概化,并利用近10年的风速资料估算太湖年均内源释放量。计算结果表明,全年外源负荷和内源释放对太湖营养盐的贡献总量COD为24.23万t、总氮为3.80万t、总磷为2 045.20t,其中内源所占比例分别为20.47%,20.44%和13.47%外源、内源对太湖的贡献量在不同季节有较大差异,夏季贡献量最大,春季次之。风浪作用下的COD、TN释放量只相当于外源输入量的25.7%,而TP释放量仅相当于外源输入量的15.6%。外源输入量对营养盐的贡献占据相当高的比重,太湖河道入湖污染负荷的增加是太湖水质恶化的根本原因。

太湖底泥营养要素动态释放模拟和模型计算

采用太湖湖区底泥,根据环型水槽实验总结了各种扰动强度下太湖底泥的起动、悬浮和营养盐释放规律.环型水槽内水体流速均匀且能够通过控制水槽的转速精确控制水槽的水体流速.通过考察水槽中水体TN、TP浓度的变化,建立起了底泥TN、TP释放率(y)与水体流速大小(x)的定量化关系.根据实验确定的各种参数,采用ECOMSED模型计算模拟,并和太湖实测资料进行了对比,结果较为合理.由于目前太湖的野外监测资料存在较明显的时空不一致性,模型参数率定的精度受到了较大影响,通过室内实验模拟底泥的内源释放对太湖的富营养化治理具有重要意义.

长江江苏段区域供水水源地水质可达性研究

采用平面水流、水质有限体积法及黎曼近似解模型,在无结构网格上对偏微分方程进行有限体积法的积分分离散,模型具备有限单元法及有限体积法两者的优点。采用同步遥感、水量、水质实测资料对模型进行了率定验证,在对长江水源地、沿江污染源调查以及岸线稳定段分析结果基础上,进行污染源概化以及确定主要研究江段。在对概化的污染源计算出在设计条件下的污染带分布图,并计算出污染带长、宽随排污量变化曲线;在上述研究基础上,分析出长江各水源地及岸线稳定段的水质变化状况。对长江江苏段各主要排污口的污染带进行了计算,并对长江江苏段区域供水水源地的水质可达性进行了研究。

太湖北岸风浪谱的特征分析

利用1992年在太湖北岸马迹山地区测得的浅水风浪资料，采用FFT方法求算风浪频谱，对谱结构特征的分析表明，观测到的风浪谱在平衡范围谱值按-4.0幂指数衰减，风浪谱形状与文圣常给出的理论结果比较接近。另外，分析以风要素为参量得到的无因次化频谱可以看出，观测谱基本满足谱的相似律。

非均匀风场作用下太湖风成流风涌水的数值模拟及验证

本文采用浅水波方程数值模式，考虑太湖局地风场的影响，模拟了太湖风成流，风涌水的变化情况，模拟结果与实测值符合较好。另外，将实测风场资料代入模式计算，结果表明，模式对风涌水有较好的预报能力，流向流速的计算值与实测值在态势上较为一致。

基于生态槽实验的藻类生长参数确定

在太湖湖泊生态系统研究站的生态模拟槽中进行了藻类的动态模拟实验.取太湖原水至生态槽中,在温度、光照、营养盐变化条件下进行采样,观察藻类的变化情况.在生态槽实验基础上应用PHREEQC模型建立了藻类生长模型,模型中考虑了氮及磷营养盐的循环过程.利用生态模拟槽实验结果对太湖藻类生长模型的各参数进行了详细的率定验证,并应用最小二乘法确定最佳的一组参数,藻类及各种营养盐浓度的模拟值均能较好地拟合实验测量值.

长江江苏段区域供水水源地可利用江段研究

在河势稳定性、岸线利用现状分析基础上,选取长江江苏段岸线资源稳定性江段,建立了平面水流、水质有限体积法及黎曼近似解模型,采用同步遥感、水量、水质实测资料对模型进行率定验证;在沿江污染源调查基础上进行污染源概化;对各概化的污染源计算出在设计条件下的污染带分布图,并计算出污染带长、宽随排污量变化曲线.在上述研究基础上,对长江江苏段的岸线资源稳定性江段进行水质可达性研究.

太湖风生流三维数值模拟试验

本文建立了一个适合太湖的三维水动力学模式，考虑太湖局地风场的影响，模拟了太湖的风生流，模拟结果和二维模式的计算结果相比，流速值较符合实际。另外，研究了太湖地形因子对太湖环流的影响，指出洞庭西山和洞庭东山间狭长的过道区是产生太湖大范围环流的重要原因。为了研究太湖中藻类的治理和富集问题，对不同风向作用下太湖的散度场进行了分析计算，对太湖的梅梁湾和贡湖地区进行分析，结果可归纳为三类：（１）辐合型（对应Ｓ、ＳＷ风）；（２）辐散型（对应Ｎ、ＮＥ风）；（３）并存型（对应Ｗ、ＮＷ、Ｅ、ＳＥ风）。

浙江温黄平原典型河流水质改善方案研究

选取台州市东官河作为浙江温黄平原典型河流的代表,构建MIKE11河网水环境数学模型,基于水量、水质同步实测数据对模型进行率定验证。为保证东官河控制断面水质达标,综合考虑水文条件、污染物削减和引水3个方面因素,提出了9套研究区域模型计算方案。结果表明,近期区域内污染物削减60%,控制长潭水库调水量为2 000万m3时,东官河水质可达Ⅳ类;远期区域内污染物削减90%时,东官河水质基本可达Ⅲ类即功能区水质目标。本研究旨在为东官河水环境综合整治提供技术支撑。

鹤地水库文官至石角段水环境容量研究

建立了鹤地水库文官至石角段的河网区水量、水质计算模型,根据实测资料对模型中水质降解系数进行了率定;利用率定的降解系数值,根据水环境容量计算公式,计算了鹤地水库文官至石角段的水环境容量;利用上述河网区水量、水质模型,以及规划期的污染源排污预测值,对2010年文官至石角段的水质进行预测,水环境容量计算结果和水质预测结果表明,至规划期,排污量预测值可满足该段水环境容量的要求,水质可满足该段水环境功能区的要求.

珠江三角州河网与伶仃洋一、三维水动力学模型联解研究

建立了珠江三角州河网区一维非恒定流水动力学数学模型,并根据实测资料对模型进行了率定验证;利用伶仃洋水域三维水动力学模型的研究成果,采用时段交替法对一、三维模型进行了耦合计算;利用1978年7月在珠江三角州河网区和伶仃洋区同步实测的水文资料对耦合模型的计算结果进行率定验证,结果表明,模型计算值无论在珠江三角州河网区、交接断面以及伶仃洋区均与实测资料吻合较好,该模型可用来描述珠江三角州河网区和伶仃洋区的水动力学过程.

镇江内江沉水植物恢复的环境效应

建立了镇江内江水流、水质、悬沙及叶绿素a多因子耦合数学模型,对内江沉水植物恢复后产生的环境效应进行了定量评估了模型参数根据前期研究成果确定。研究结果表明:内江沉水植物恢复后,夏秋季节与冬春季节水体平均含沙量分别比天然条件下降低了约11.1%、11.5%;由于沉水植物对水体的净化作用,在夏秋季,内江TN、TP平均浓度分别降低为0.659mg/L、0.137mg/L,较恢复前分别降低了32.2%、30.8%;在冬春季,恢复后的内江TN、TP浓度较恢复前分别降低了29.5%、27.3%;沉水植物的克藻作用亦使内江叶绿素a的平均浓度降低了37.2%,可能暴发水华的面积减少了49.3%;同时,夏秋季及冬春季平均水体透明度分别提高了7.9%和14.0%。