基于EFDC模型的靖江河道多码头开发段溢油事故综合污染风险分析

基于环境流体动力学模型EFDC模拟了长江靖江开发段6个码头溢油事故下油膜漂移路径,提出了溢油污染风险评估方法,计算了多码头溢油事故的污染风险指数分布及其对保护区的综合污染风险指数。结果表明:码头位置和周围流场影响油膜的漂移路径;急流区溢油事故产生的油膜峰值迁移速度快,影响距离长,而缓流区溢油事故产生的油膜聚集程度高,影响时间长;多码头溢油事故产生的污染风险主要分布在各油膜路径的叠加区域,在开发段中部至下游末端形成强等级污染风险带,综合污染风险指数约为1.6;风险带主要影响W1保护区,应在高风险区域提前采取应急防范措施。

浅水湖泊动力作用下水-土界面底泥起悬驱动力野外观测

动力扰动引起的水-土界面沉积物悬浮是浅水湖泊蓝藻水华控制的难点,本文基于声学高频流速仪、浊度仪、气象、波浪等观测仪器获取的高时空分辨时间序列参量,以太湖为例对动力扰动下的底泥起悬驱动力进行研究.结果表明风速小于3 m/s时,水-土界面处平均悬浮物浓度为59 mg/L,波流综合切应力小于0.015 N/m^2,底泥未起悬或在底床附近极小范围内发生起悬;风速在3~6 m/s时,水-土界面处平均悬浮物浓度为103 mg/L,波浪产生的底切应力大部分情况远大于湖流产生的切应力,波流综合切应力处于0.015~0.25 N/m^2范围内,底泥中等规模起悬;风速大于6 m/s时,水-土界面处平均悬浮物浓度为174 mg/L,波浪产生的底切应力占据绝对的主导地位,波流综合切应力大于0.25 N/m^2,底泥大规模起悬.梅梁湾底泥起悬的临界切应力在0.015 N/m^2左右,临界风速大约为3 m/s.

大型浅水湖泊水动力模型不确定性和敏感性分析

选取国内外常用的水动力学模型(EFDC)和典型的浅水湖泊(太湖),采用拉丁超立方取样(LHS),研究湖泊水动力模块中常用的5个重要参数(风拖曳系数、床面粗糙高度、涡粘性系数、紊流扩散系数以及风遮挡系数)对湖体水位和流速的影响。结果表明:针对大型浅水湖泊,湖泊岸线形状和湖底地形、湖泊周围地形、湖泊水面风场对模拟结果产生决定性影响。尤其是在湖湾区和周边地形比较复杂的地区,风场参数对水动力模拟结果不确定性的贡献率最大。在垂向上,表层流速受到参数不确定性的影响最大,底层次之,中层最小。床面粗糙高度对水动力模拟结果不确定性贡献率较风场参数要小,水体涡粘滞系数和扩散系数影响则更小。故在选择大型浅水湖泊水动力模型参数时,要充分考虑湖泊岸线和周围地形,着重率定风场参数以及床面粗糙高度。

调水对改善浅水型湖泊水体的置换率研究

以郑州龙湖为研究对象,采用任意无结构网格拟合多连通水域,贴合不规则湖岸边界与湖内岛屿的外形,建立了沿水深平均二维水流和交换率数学模型。以寻求湖泊最佳的流态分布和实现水体的高效置换为目标,进行了多种调水方案水体置换率计算,实现了方案的最优化。该研究对城市浅水型湖泊采用调水改善湖泊水环境的类似研究具有一定的借鉴意义。

中国东部浅水湖泊参照状态确定的非参数方法

根据中国东部浅水湖泊受人类活动影响较严重的情况,将季节分解的非参数局部线性回归模型、频率分析和几何分块自助法有机结合,提出了一种基于非参数方法的湖泊参照状态确定的新方法。该方法首先将季节分解模型用于湖泊营养盐及其响应物的观测值,选取出适合用于推断参照状态的时间段;其次使用频率分析法分析此时间段内的观测值,并给出湖泊总氮、总磷和叶绿素a的参照状态值;最后用几何分块自助法给出各自的置信区间。该方法能有效克服前人提出方法的缺点。以太湖为例,采用该方法推断了参照状态浓度,总氮为0.78 mg/L,总磷为0.030 mg/L,叶绿素a为2.63μg/L;给出相应的95%置信区间分别为0.57～0.83 mg/L、0.025～0.046 mg/L和1.86～2.65μg/L。该方法也可适用受人类活动影响较大的中国东部其他浅水湖泊。

浅水湖泊水生植被恢复判别模型研究与应用

基于水生植物生长影响因子特征,综合考虑光照、营养盐、悬浮物、水动力、温度及底质等因素,初步提出了野外条件下水生植物恢复判别函数;通过对野外环境主要生境因子的耦合数值仿真,首次建立了基于投影寻踪原理的水生植物恢复判别模型;以苦草做为恢复目标种,选择长江中下游地区典型浅水湖泊——高淳固城湖为例,对模型进行了应用,结果表明:固城湖现状生境条件下,可能恢复苦草的水域面积约3.25 km2,占湖泊总面积的10.5%,其中北部湖区与湖心区恢复面积较大,南部湖区也有局部水域适合苦草恢复重建,但面积较小,约0.65 km2.

长江流域微塑料生态风险综合评估

建立了涵盖长江流域43个城市、366个采样点的微塑料数据集来探究微塑料空间分布变化,并基于二维风险评估矩阵和蒙特卡洛模拟分别评估流域内部各采样点微塑料的绝对生态风险和流域整体微塑料的相对生态风险,进而确定了长江流域微塑料的优先控制地区和优先控制因子。结果表明:长江流域微塑料丰度平均值为(2.52±11.60)万个/m^(3),生产生活消费和船舶运输等人为因素、地形地势等自然因素可能是造成其分布不均的原因;长江流域各采样点所在城市微塑料的绝对生态风险指数范围为1~20,应重点关注鄱阳湖流域和太湖流域的微塑料生态风险;在相对生态风险评估中,流域内90.8%的微塑料污染负荷风险处于低风险等级,63.4%的聚合物危害风险处于高风险等级,65.5%的潜在生态风险处于低风险等级,微塑料丰度、聚氯乙烯和聚氨酯对生态风险的贡献较高。

基于MIKE FLOOD模型的平原水网地区内涝治理效果模拟研究

为科学评估平原水网地区内涝治理效果,以昆山市淀山湖镇为研究对象,基于MIKE FLOOD模型,耦合一维河网、二维地形和一维管网模拟了平原水网地区城镇内涝情况。采用实测降雨数据对模型进行了率定和验证,并模拟了2年一遇、5年一遇、10年一遇和20年一遇4种重现期降雨条件下现状和治理后的最大淹没水深。模拟结果表明:20年一遇降雨条件下内涝范围变化明显,其余3种重现期降雨条件下内涝范围变化不明显;对于降雨重现期较小条件下的城市内涝治理,应优先考虑管网改造,而针对短历时的强暴雨事件,应优先考虑海绵城市设施建设改造;为了应对不同重现期、短历时降雨造成的城市内涝风险,应在管网改造的基础上配合海绵城市设施建设改造。

锌和铁对浅水湖泊中浮游植物复苏影响研究——以玄武湖为例

选取冬季12月的玄武湖水样,调整培养液的起始金属离子浓度(锌:0、3.25×10-4、3.25×10^(-3)、3.25×10^(-2) mg·L^(-1);铁:0、2.80×10-4、2.80×10^(-3)、2.80×10^(-2)mg·L^(-1)),探讨金属离子锌、铁对浮游植物复苏过程中群落结构的影响。结果表明:当锌为3.25×10^(-2)mg·L^(-1)时,蓝藻的复苏受到明显的抑制,绿藻及硅藻的生长受到胁迫作用,Fv/Fm值分别降至0.40、0.30、0;当铁浓度高于2.80×10^(-2)mg·L^(-1)时,蓝藻的复苏同样受到抑制,Fv/Fm值降为0.45,而绿藻和硅藻的Fv/Fm分别为0.33和0.07。高铁浓度下复苏后的浮游植物以蓝藻门的微囊藻为主,绿藻门的栅藻次之;高浓度锌胁迫下复苏后的浮游植物主要为绿藻门的栅藻,其次是绿藻门的小球藻,再后是蓝藻门的微囊藻。

大型浅水湖泊藻类模型参数敏感性分析

选取太湖作为典型湖泊在之前研究基础上建立藻类模型,对模型中与藻类有关的40个参数进行拉丁超立方抽样,并使用区域敏感性分析方法和普适似然不确定性分析方法进行敏感性分析.结果表明:在所选的40个参数中,有7个参数是敏感的参数,对模拟的结果影响较大.在藻类生长、基础代谢、牧食和沉降4个藻类变化过程中藻类生长的敏感参数最多,影响最大;在藻类生长项中,叶绿素的消光系数是藻类生长光照限制中的最敏感参数,而最低适宜生长温度及其对藻类生长的影响系数则是温度限制中的敏感参数;并且不同湖区的不确定性在不同时间差异明显,对于藻类低浓度湖区和藻类暴发期的模拟需要加以关注.

大型浅水湖泊沉积成岩模型不确定性与敏感性分析——以氮为例

随着太湖流域控源截污和面源整治的推行,底泥释放成为太湖不可忽视的污染源.本文基于EFDC模型构建太湖沉积成岩模型以动态模拟底泥释放过程,以氨氮和硝态氮为水质目标,采用拉丁超立方抽样抽取沉积成岩模型的18个参数进行不确定性分析,采用标准秩逐步回归法进行敏感性分析.结果表明:对于大型浅水湖泊,沉积物水界面的硝化作用、反硝化作用和扩散过程对底泥氮的释放影响很大,太湖氮浓度的不确定性有明显的时空差异,并且受藻类生长影响;随藻类生长生化反应参数的敏感性逐渐减弱,动力参数的敏感性逐渐增强,氨氮的主要敏感参数为孔隙水扩散系数和最优硝化反应速率,贡献率分别是41.68%和37.82%,硝态氮的主要敏感参数为孔隙水扩散系数和表层反硝化作用反应速率,贡献率分别是29.15%和42.34%,这些参数的取值需予以着重考虑.本研究识别出太湖底泥氮释放的关键物化过程,为模型调参提供优先级并给出优化区间,对减小模型的不确定性、提高模型精度有参考意义,为定性指导大型浅水湖泊底泥释放的室内实验模拟提供依据.

多指标综合评价法在城市湖泊补水中的应用——以南京玄武湖为例

补水是城市湖泊治理的有效手段。为合理地比选城市湖泊补水方案,提出了集水质、水力以及经济指标为一体的多指标综合评价体系,并运用层次分析法(APH)明确了各指标权重,从而进一步构建了补水多指标综合评价法。该法将湖泊补水的各项指标无量纲化处理,消除各指标间的不可公度性,使其能直观地反应各补水方案的优劣性。以南京玄武湖为例,建立了玄武湖指标权重体系,同时运用二维水动力—水质耦合模型计算得到不同补水方案对应的水质、水力指标值,最后利用已建立的多指标综合评价法得到相对较优的补水方案。

不确定背景值下浅水湖泊沉积物重金属生态风险评价

基于安徽某湖泊沉积物柱状样重金属实测含量,研究了各类重金属的垂向变化趋势及来源;采用拉丁超立方抽样方法随机产生已知范围内的重金属背景值,计算沉积物重金属综合潜在生态风险水平,研究其结果不确定性,评价湖泊沉积物重金属污染程度.结果表明,沉积物重金属的含量及综合潜在生态风险水平沿深度方向呈逐渐降低的趋势,上层沉积物存在较高的综合潜在生态风险;不确定性评价方法可以在沉积物垂向上得到沉积物重金属综合潜在生态风险水平的包络面,不确定性的结果可以给出综合潜在生态风险超出风险阈值的可信度和特定置信度下的综合潜在生态风险指数置信区间;90%置信度下两个沉积物采样点上层重金属综合潜在生态风险指数(RI)的置信区间分别为340.08~412.89和271.61~327.67,处于重度综合潜在生态风险水平阈值附近的评价结果让不同风险偏好的决策者在面临修复、清淤等决策时可以做出符合自身预期的决策.

干旱地区河槽暗蓄雨洪资源化利用模拟

目的 研究利用雨洪资源解决干旱地区用水短缺问题,提出利用河槽暗蓄收集雨洪最佳工程方案,为该类工程的设计提供参考。方法 应用Visual Modflow软件模拟研究辽西喀左地区内第二牤牛河流域中不同调蓄方案和拦蓄入渗方案对河槽暗蓄雨洪资源化的影响。结果 通过不同调蓄方案的对比,采用可调控悬挂截渗坝代替现有截渗坝时,雨洪资源利用率可提高至20.3%;通过不同拦蓄入渗方案的对比,“不清河床+坑塘+拦水堰”方案的雨洪资源入渗量为天然条件下雨洪资源入渗量100倍以上。结论 河槽暗蓄雨洪资源化工程最佳的拦蓄入渗和调蓄组合方案为在“不清河床+坑塘+拦水堰”的情况下采用可调控悬挂截渗坝,可显著提高雨洪资源利用率。

染整过程资源综合回收利用技术研究及应用

针对染整过程中丝光过程中碱回用率低且回用碱品质差、染色过程中的耗盐量大和各印染车间耗水量大等突出问题,重点介绍了高膜法回收碱技术获得清洁碱、高效臭氧脱色实现高盐短程回用等清洁技术,并对该技术的技术优势和市场前景进行了分析,可为今后的纺织企业实施清洁生产技术提供一些思路和借鉴。

基于知情行理论的农户参与农村污水治理意愿研究——以经济较发达地区为例

农户参与农村污水治理工作的意愿与行为是影响农村污水治理成效的关键。为从农户层面推进农村污水治理工作,研究基于知情行理论,从农户认知、态度因素出发,结合农户基本特征、责任主体意识共四个维度,利用江西省景德镇438个农户的调查数据,构建了经济较发达地区农户参与农村污水治理意愿的二元Logit模型,分析了满意度、参与意愿及支付意愿的主要影响因素;结合满意度量表,找出了该类地区制约农村污水治理工作满意度的短板,指出了改进农村污水治理工作的主要措施与方向。研究结果表明:该地区农户的满意度受性别、认知因素影响显著,参与意愿与农户认知因素、态度因素、责任主体意识显著正相关,支付意愿则受年龄、性别、态度因素影响显著,与经济发达和欠发达地区存在明显差异。农村居民周边水体水质情况、污水处理设施建设及使用情况是影响治理工作满意度的主要短板。提升地区的经济发展水平、强化治理工作的责任主体意识、着力优化农村污水处理设施的建设及运行,开展女性及青少年等特征群体的环保宣传教育,是综合提高农户治理意愿、助力农村污水治理的主要改进方向。研究成果可从环境行为学角度为我国农村污水治理工作的有效推进提供参考。

电化学强化水污染治理中羧甲基纤维素应用的研究进展

综述了电化学强化技术(EST)作为以微生物为催化剂进行水污染治理和能源回收的环境友好型水处理技术的研究进展;分析了羧甲基纤维素(CMC)利用丰富的羟基、羧基、羧甲基等基团与碳基、金属/金属氧化物等多种材料复合应用于EST中净水的可行性,发现CMC材料有利于提高EST的能量产率和稳定性;深入讨论了CMC材料在EST中进行污水治理的多种应用,包括作为黏结剂、分散剂、吸附剂等形式。未来应该重点从机理、方法、技术和应用4个角度对基于CMC材料的EST在水污染治理领域的应用进行研究。

湖泊水动力模型外部输入条件不确定性和敏感性分析

以我国典型的大型浅水湖泊太湖为研究区域，采用国内外常用的环境流体动力学模型（EFDC），结合拉丁超立方取样（LHS）方法，研究湖泊水动力模型中4个重要的外部输入条件，即3个边界输入条件（出入湖流量、风速、风向）和1个初始输入条件（初始水位），对模型水动力模拟结果（水位、水龄以及流场）的影响与贡献．结果表明，初始水位的设定对模拟全湖水位和水龄产生决定性影响，不确定性的贡献率分别达到85．73％．和1166．125％，对垂向平均流速影响的贡献率只有3％；风速对表面流速模拟结果影响较大，贡献率达到58．70％，而对水位和水龄的贡献率分别为5．25％和3．00％．在垂向上，各层流速受外部输入条件不确定性的影响规律相似，贡献率排序为风速（55％-60％）〉风向（10％-15％）〉初始水位≈出入湖流量（1％～5％）．因此在模拟大型浅水湖泊水动力过程时，可以根据不同的输出目标能够有针对性地提高外部输入条件的准确度，为提高模型精确度提供有效信息．

螯合剂处理重金属污染底泥的实验研究

A new type of heavy metal chelating agent,potassium diisopropyl dithiophosphate was synthesized and the treatment of sediment contaminated by heavy metals by this chelator was investigated.The results indicated that when the dosage of potassium diisopropyl dithiophosphate was 3%(mass),the stabilization rate of heavy metals in sediment,such as Pb,Cu,Cd,could reach more than 85%,and the effect was better than inorganic stabilization chemicals,like Na2S and Na3PO4. After treatment the sediment could meet the US standards for heavy metals waste landfill.Meanwhile,the maximum leaching capacity of the treated sediment was much lower than the case with inorganic stabilization chemicals,and such stabilization effect could be obtained in a wide range of pH. The heavy metals in sediment after treatment could be transformed from exchangeable to organically bound and residue,reducing secondary contamination risk when the environment has changed.

梯级水电开发中生态保护分析与生态水头理念及确定原则

在分析水电开发对生态环境影响及原因的基础上,归纳了近年来水电站建设运行中生态保护措施的研究进展,包括过鱼设施的建设、鱼类增殖放流站的构建、大坝下游河道断面生态流量的确定和梯级水电站水库生态调度,并阐释了这些措施在河流梯级水电开发生态保护中的不足,提出了河流梯级水电开发水头与生态水头协同确定的理念,界定了基于河流自然生境和原生生态及物种保护的生态水头的概念、内涵与确定原则,给出了生态水头规划的综合优化方法。