感潮河流氮行为对溶解氧亏损的限定影响

选择东江流域为研究区,监测流域溶解氧、氮浓度和氮氧多同位素时空变化,定量探究氮周转过程对河流溶解氧消耗的贡献.结果发现,河流溶解氧浓度在2.96~11.47mg/L之间变动,春夏季下游感潮河网区成为氧消耗利用和氧亏缺的热点区,其中表观耗氧量最高达4.8mg/L,并与水温和Cl^(-)浓度呈现高度相关性.然而,冬春季下游感潮河网区是不同形态氮浓度的累积区以及氮同位素发生硝化作用分馏的主要时区.基于端元混合模型和同位素瑞利分馏模型模拟可知,夏季氮主要体现为保守混合,而冬、春季氮则呈现非保守状态,并在下游河网区易发生硝化作用,其作用程度分别为14.4%和32.3%,这也分别对应着冬、春季最大约7.5%和5.9%的溶解氧消耗利用来自氨氧化耗氧.氮的环境行为对河流溶解氧的影响相对局限,特别是夏季氧亏缺问题更多地受其他因素的主导.这为当前环境管理多通过氨氮标准评价和研判溶解氧能否达标的局限认识带来新的见解,也为探索研究建立分区域、分流域的溶解氧评价和考核体系提供技术支撑.

土地利用/覆盖对华南地区感潮河流碳分布格局的影响

河流是陆海碳输送的主要通道,在全球碳循环中发挥着重要作用.随着城市化进程的加快,河流碳分布格局将会改变.本研究于2019年11月(枯水期)和2020年7月(丰水期)对珠江三角洲地区潭江流域干支流开展有机碳、无机碳等水质指标监测,基于土地利用数据划定流域分区和沿河岸不同距离(500、1000、1500、2000和2500m)缓冲区,采用差异性分析、Spearman相关性分析、冗余分析(RDA)等手段,分析土地利用格局对华南地区感潮河流碳浓度分布格局的影响.结果表明:①水体TOC(总有机碳)、TIC(总无机碳)平均值分别为(3.50±0.92)(2.61±2.10)mg/L,区域TOC、TIC浓度存在时空分布差异,丰水期TOC、TIC浓度均显著高于枯水期,感潮区TOC浓度显著高于非感潮区,建设用地占比高、林地占比低的核心城市生态区河流的TOC浓度较高.②1500m缓冲区是流域内景观格局对碳浓度变化作用最强的河岸带宽度,对碳的总解释率为20.03%;城市区域的排放对有机物浓度影响严重,耕地、林地的拦截吸附作用使得河流中的有机碳浓度相对较低,连片坑塘、养殖池等对河流中营养盐浓度的影响较大.③水体中碳、氮、磷等的正相关关系表明,水体污染与生活污水排放、养殖生产活动和农业面源污染等有关.因此,加强缓冲区坑塘、养殖池等的污染控制以及建成区与河流间绿化建设,是控制潭江等华南地区感潮河流中碳浓度以及入海碳通量的关键管理手段.

考虑污染源强随机变化的感潮河流环境容量优化

考虑污染源强随机变化和感潮河流潮周期内动态水文条件对水质的影响,建立了优化污染负荷分配的流域水质管理模型。模型以总的允许排污量最大为目标函数,流域的水质控制点达标为约束条件。假设排污量是服从对数正态分布的随机变量,并且以潮周期内水质达标的概率作为衡量控制点达标的依据。采用遗传算法对该随机规划模型进行求解。研究结果表明,污染负荷优化分配结果能够满足随机条件下的水质达标率要求,并且与传统的确定性线性规划模型的分配结果相比有着明显差别。同时证实了遗传算法能够有效地解决复杂的随机规划模型。

感潮河流环境需水量预测及敏感性分析——以深圳河为例

以深圳河为研究区域,应用一维非恒定水质模型计算了感潮河流的环境需水量,并针对污染负荷、补水水质、潮汐和污水厂尾水处置等因素对环境需水量的影响进行敏感性分析.结果表明,随着污染负荷和补水本底污染物浓度的增加,环境需水量分别成近似线性和指数函数增加;大、小潮时深圳河的环境需水量差别不大,但涨、落潮的影响却不能忽略;将污水厂尾水输送到流域外排放或将尾水资源化后作为河道补水可以大大减少环境需水量.因此,掌握环境需水量的变化规律,对于感潮河流水环境综合治理中截污、补水、污水厂尾水处置等方案的决策具有重要的指导意义.

感潮河流水环境容量计算——以太湖流域太浦河为例

为了探讨感潮河流水环境容量计算方法,以太湖流域重要的感潮河流——太浦河为研究对象,在水量、水质模拟计算的基础上,建立了感潮河流水环境容量计算模型,核算了太浦河的水环境容量,并对核算结果的合理性进行了验证。结果表明,2003年型(P=88%)降雨条件下,太浦河COD水环境容量为14405 t/a,NH3-N水环境容量为1 007 t/a。

滨海带感潮河流上朔规律及地下水面波动特征研究

本研究以太平洋附近具有典型海岸地形地貌的3.2km2的区域为调查研究对象。首先,通过调查设置在河流上的5处调查点的河流水位及河水铅直方向电导率,掌握了感潮河流海水上朔的规律。其次,通过调查设置在区域内的26口调查井在满潮和干潮时的地下水位,推断出了潮汐的涨落及感潮河流和地下水流动方向的关系。此外,对与海岸垂直的断面和平行的断面上的10口调查井的调查结果显示,同一位置、不同季节其地下水面波动的特点不同;不同的调查井,因所处位置的不同及与海岸、感潮河流距离的不同,其地下水面波动的振幅及其与潮汐波动的位相差也不同。

典型感潮河流水质采样预处理方式研究

指出了为掌握地表水环境质量状况,全国各级环境监测站每月开展所辖地区地表水环境质量监测。常规监测时含泥沙河流采样需现场静置30min,然而对感潮河流来说,30min的沉降时间远达不到沉降性固体和悬浮性固体分离的目的。对感潮河流4种水样预处理方式进行了23种方案试验,从中寻找了一种更加快捷、不受现场条件限制的感潮河段地表水沉降性固体分离方法。

感潮河流污染计算及排污量监测方法

作者提出的分裂特征线法,即是二维对流扩散方程的数值方法,主要用于感潮河流的污染计算,为水环境规划提供重要的依据。文中所提供的工程计算实例,验证了方法的准确性。所编制的软件已成为我国长江水质规划的主要工具之一。文中的第二部分所介绍的排污量监测方法,实际上是污感计算反问题的数值方法。它的主要功能是,由监测断面污染物浓度变化推算排污量的变化。

感潮河流中污染带模型及其在长江南京段的应用

以污染带随机扩散模型与感潮河段传输机理相结合,合理地解决了感潮河流中污染带浓度的预测问题。用长江南京段实测资料进行检验,74.6％测点的相对误差,小于30％,精度较好。

平原地区感潮河流的水质数值模拟研究

对平原地区感潮河流的水质进行了数值模拟,通过建立1D水动力学和水质的联合模型,分析感潮河流的水位和水质浓度随潮汐变化情况。水动力学模型采用Preissmann隐格式离散,水质模型对流项采用迎风格式。模型结果较好,可以用于预测感潮河流的水质变化情况。

感潮河流水团传输机理及水质模型修正

根据随机扩散理论和感潮河流水团传输机理,应用瞬时虚源与概率和相结合的方法,将感潮河流水团传输的往返回荡运动简化为单向流动,从而较好地解决了感潮河流水质浓度回荡的计算和预测问题,并通过黄浦江的断面实测资料进行了验证。

甬江感潮河流桥梁群对防洪纳潮累积影响

为研究甬江上已建桥梁群对感潮河流防洪纳潮的影响,基于Delft3D模型建立甬江二维非恒定流数学模型,并使用原型观测数据对模型进行参数率定和验证,开展典型洪水和潮汐条件下桥梁群对甬江水流流速和水位的影响研究。结果表明:单个桥梁对水流的影响主要在桥位近区,桥梁群因影响范围的重叠而产生累积影响,且增加了对水流的影响范围。通过不同洪水和潮汐条件下桥梁群对水流的影响比较发现,大潮小洪情况下桥梁群对甬江水流的影响较大洪小潮情况下更为明显。

甬江感潮河流上下游码头群对河道行洪的联合影响

为分析甬江上下游码头群对河道行洪的联合影响,基于Delft3D数学模型开展了典型潮洪条件下甬江上下游不同码头群对河道水流特性的影响研究,结果表明:单段码头群位置距河口越远,或码头分布越密集,引起的水位壅高程度越大;在不同码头群共同产生壅水影响的区域,全河段码头群引起的河道洪水位变化比各码头群单独影响时增大,在不同码头群产生水位壅高和降低影响的河段,全河段码头群作用下水位影响部分相抵,但由于降低幅度小于壅高幅度,河道洪水位变化仍呈增大状态;码头群工程局部流速减少区域和外侧河道流速增加区域均呈带状分布,全河段码头群联合作用加剧了单段码头群引起的河道流速的变化且流速减小程度较流速增加程度大。

基于GA的感潮河流水污染控制多目标优化

文章针对感潮河流水质时空变化的特点,建立了污水处理费用函数、动态水质模型与NSGA-Ⅱ算法相耦合的流域水污染控制多目标优化方法。采用该方法对深圳河流域5个污水处理厂的污染物去除效率进行优化,得到流域污水处理费用与河流上、中、下游控制断面水质潮周期超标率的多目标解集排列图。结果表明:(1)所有控制断面水质超标率都小于50%、25%和0%时,最小处理费用分别为1.92、1.94和1.98亿元/a;(2)上、中、下游控制断面各自的水质超标率为0%时,最小处理费用分别为1.98、1.91和1.90亿元/a。决策者可根据水质管理要求和经济条件在多目标解集排列图中进行方案比选。该方法的应用可为感潮河流水污染控制提供科学依据。

二维感潮河流污染计算的分裂特征线解法

本文提出的分裂特征线解法，主要用于二维感潮河段的污染计算，为水环境规划提出依据．污染计算实际上是对流扩散方程的数值解法．文中除介绍了分裂特征线解法的计算过程外，还介绍了收敛性、稳定性分析的结论，既有定量的研究，也有定性的讨论．文中所介绍的工程计算实例，验证了方法的准确性．编制的软件已用于我国长江、鸭绿江等河流的水质预测和规划．

感潮河流准动态水质回荡模型的研究

根据感潮河流的水流特性，研制了准动态水质回荡模型，并利用相似的皮尔逊－Ⅲ型分布曲线对其进行求解，提出了模型参数的计算方法。该模型适用于可降解有机污染物浓度的分布变化分析，经黄浦江干流氨氮浓度资料验证，成果比较满意。

感潮河岸潜流带非饱和土水分运移实验模拟研究

河岸潜流带是河流系统与岸滩地下水系统的过渡带,系统之间不断通过物质输送和能量交换来维系河流的生态健康。为了探讨感潮河岸潜流带水分运移特征和变化规律,该文以感潮河岸潜流带为原始模型,设计了一套模拟实验装置,通过测定不同波幅条件下不同渗透性土体含水率变化和基质势大小,研究河水水位波动幅度和沉积物渗透性对岸滩潜流带水分运移规律的影响。实验结果表明,感潮河流潜流带非饱和土含水率对河道水位波动的响应关系呈现非线性特征,水分运移具有显著的垂向和横向差异性,且非饱和土中水分迁移受潮汐驱动的河道水位波动幅度、沉积物类型及土水特征滞后性的影响显著。

平原感潮河网地区一维、二维水动力耦合模型研究

提供了一种复杂地形、水流条件下一维、二维水动力耦合模型的通用计算方法。根据感潮河流地形复杂、河岸弯曲多变、河道狭长的特征,采用有限元法求解一、二维水动力模型控制方程;在一、二维模型连接断面处,利用两种模型模拟的水位、流量相等的条件,实现一、二维模型的耦合。依据该原理,开发了大范围的上海市黄浦江上游地区河网一维与黄浦江干流二维水动力耦合模型,验证结果表明:一、二维耦合模型的设计是合理的。