Prediction of the environmental fate and aquatic ecological impact of nitrobenzene in the Songhua River using the modified AQUATOX model

An accidental discharge of nitrobenzene happened in November 2005 in the Songhua River,China.The AQUATOX model was modified and adapted to simulate the time-dependent nitrobenzene distribution in this multimedia aquatic system and its potential ecological impacts.Nitrobenzene concentrations in flowing water,sediment,and biota were predicted.Based on the initial concentrations of nitrobenzene observed in the field during the accidental discharge,that is,0.167-1.47 mg/L at different river segments, the predic...

松花江流域吉林段土壤侵蚀变化分析

该文采用CSLE模型对松花江流域吉林段1980—2022年定量估算土壤侵蚀量,结果表明,①研究区土壤侵蚀强度主要为微度及轻度,侵蚀区主要集中在研究区东南部地区;②研究区主要土地利用类型为耕地和林地,且耕地上多为轻度侵蚀,林地遭受侵蚀的面积占林地总面积比例相对较高;③1980年到2022年研究区侵蚀面积逐渐减少,且侵蚀强度逐渐下降。

取水工程对松花江悦来河段影响研究

为了研究引水工程的建设对松花江悦来河段水沙变化的影响,构建了松花江干流悦来河段的平面二维水沙数学模型,分析了引水工况对松花江悦来河段的流速、水位、分流比和冲淤分布的影响。研究结果表明:松北引渠引水入松花江致使入江处水位抬升为0.03~0.04 m,由于松南引渠引水,致使取水口附近的主河道水位下降约0.03 m;在天然条件下,松南下口引渠位置分流量为78 m~3/s,分流比为8.8%,在取水方案下,松南上口引渠分流量为104 m~3/s,分流比为8.5%,松南下口引渠分流量为323 m~3/s,分流比为28.9%;在天然条件下,悦来河段主河道呈现冲刷状态,冲刷深度为1.0 m左右,双口引渠导致取水口附近的泥沙淤积较天然条件有所增加,其中松南引渠下口淤积更为显著,引渠口门处淤积厚度可达1.0 m以上。

松花江牤牛哨滩河段航道整治方案比选

牤牛哨滩是松花江中游主要的碍航浅滩,该滩段河道水浅槽窄、滩口流急并伴随横流等碍航水流,严重影响船舶通航以及生态旅游航道的建设。针对此问题,采用二维水流数值模拟方法对牤牛哨滩河段的碍航水流特性进行研究,对比分析3种航道整治方案的效果。结果表明,采用复式断面航槽疏浚及生态闸坝建造的方案后,该滩段通航水深大于1.78 m,枯水期平均比降仅为0.29‰,平均消滩水力指标远小于2.06,流态良好,满足航道治理要求。研究成果可为该类滩险的航道整治方案选择提供科学依据。

松花江流域水生态系统服务价值评估

松花江流域作为东北地区的母亲河,评估其水生态系统服务价值对松花江流域生态系统的可持续发展具有重要意义。以2020年为基准年,采用了InVEST模型法、市场价值法、当量因子法、分摊法等评价方法对松花江流域的水资源供给、渔业产品、水利发电、河道采砂、水源涵养、水质净化、固碳释氧、生物多样性、土壤保持、休闲旅游、内陆航运、科研教育等12项指标进行了定量评估。结果表明:2020年松花江流域水生态系统服务价值总量为5907.32亿元,约占2020年黑龙江省GDP的43.12%。调节功能价值占水生态系统服务总价值的72.32%,居于首位;支持功能价值与服务功能分别占比为10.63%、12.20%;而提供产品价值最小,仅为总价值量的4.84%。科学的建立黑龙江省水生态系统服务价值评价体系,为加快构建补偿机制,提出切实可行的生态补偿对策提供了科学依据与数据支撑。

基于系统动力学模型的松花江水污染事故水质模拟

将系统动力学应用于突发水污染事故的水质模拟,利用其擅长研究动态、非线性复杂系统的特点,构建一维水质模拟的系统动力学模型,结合松花江特大水污染事故的现场监测数据进行模型参数率定以及模型验证.结果表明,所建立的模型能够模拟松花江水污染事故中硝基苯浓度随时间的变化,特别是对硝基苯的浓度峰值与峰值出现时间的模拟效果较好.通过对参数纵向水流流速(u)、纵向弥散系数(E)和衰减速率系数(k)的调整,进行情景模拟,可为应急措施方案的优选提供量化参考的依据.

冰封期水动力水质模型在松花江水污染事件中的应用

根据研究流域特点建立了冰封期水动力水质模型,结合冰封期水位测量的特点,对水位模拟结果进行了修正,分别利用2006和2007年水文监测数据对模型进行了率定和验证,利用模型对2005年松花江硝基苯水污染事件进行模拟。计算结果表明:建立的冰封期水动力水质模型能够很好地适用于该地区,部分断面硝基苯质量浓度峰值的相对误差为5%～13%,峰值出现时间的绝对误差为2～3h。利用模型预测了上游边界流量增加20%及减少5%对水质的影响,结果表明:流量增加导致污染团峰值提前22h到达摆渡河断面,硝基苯质量浓度峰值降低了15%,流量减少导致峰值延迟6h到达摆渡河断面,质量浓度峰值升高了4.6%。

SIMHYD模型在松花江流域应用的适应性分析

近年来,概念性水文模型在水文预报中得到了广泛应用,为探讨SIMHYD模型在松花江流域应用的适应性,为其汛期的防洪控制、水库调度提供依据,本文选择嫩江流域上游石灰窑断面和第二松花江流域白山断面汛期(6—9月)的日径流过程进行模拟。计算结果表明,SIMHYD模型在松花江流域的应用中存在区域性差异:在嫩江流域上游石灰窑汇水区,率定期的纳什系数为0.501,验证期的纳什系数为0.158,模型应用的适应性较差;在第二松花江流域白山汇水区,率定期的纳什系数为0.777,验证期的纳什系数为0.729,模型应用的适应性优良。模型对于洪峰处的模拟存在较大误差,主要原因在于该模型没有考虑到产流时空分布不均及河道汇流计算过程。

松花江干流水质模型在流域水资源保护管理中的应用

在讨论松花江流域水资源保护管理工作的基础上,运用降雨径流模型、水动力学模型、污染物传输扩散模型耦合的松花江干流水质模型,并以2005年水污染事件数据进行验证。结果表明:模型能够准确地模拟流域水量、水质变化,模拟值准确率较高。随后进行了水功能区管理、入河排污口监督管理、日常水质模拟等水资源保护管理中的应用研究。计算结果表明:分别实施污染物排放量削减10%的方案及大中城市污水处理率不低于70%的方案后,全年河流水质污染物平均值较之前将分别下降0.16和1.53mg/L,下降比例分别为2.8%和27.3%。如距雅鲁河河口45.4km处需建入河排污口,则其排放应达到国家综合排放二级标准;库容6.08亿m3的哈达山水利枢纽建成后,在流量减少66m3/s的情况下,对第二松花江丰满坝下至库末段、库区下游河道水质进行模拟预测,结果满足水质目标要求。

20年来第二松花江汞污染自净规律研究

研究了受到汞严重污染的第二松花江20年来水体净化过程,并对已有的模型进行了检验.利用切断污染源后5次系统监测资料,通过回归分析建立了沉积物和平水期江水汞浓度变化的数学模型.同时,对未来15a水体汞污染趋势进行了预测.结果表明,第二松花江汞污染自然净化取得明显成效;表层沉积物净化速率高于中下层;第二松花江水体自然净化经历两个阶段,在汞污染源切断初期第二松花江汞污染净化速率较快,目前处于净化速率较慢的时期.预测结果显示,未来水体净化速率将更为缓慢.

哈尔滨市松花江隧道顶部覆土安全厚度预测模型

针对拟建哈尔滨市松花江隧道的施工过程,首先假定考虑各种不同工况及场地条件下的40种施工设计模型,建立尽可能逼近实际问题的有限元数值分析模型,反复进行模拟计算,据此绘制各单项影响因子与隧道顶部覆土安全厚度之间相互变化关系曲线,并分别给出其高精度的拟合关系式。同时讨论各单项影响因子与隧道顶部覆土安全厚度之间的相关变化规律,从而遴选出影响隧道顶部覆土安全厚度的主要影响因子,然后采用多元逐步回归分析方法,获得能够综合体现各主要影响因子共同作用的隧道顶部覆土安全厚度预测模型。最后,以一相似的隧道工程为例,对所得到的隧道顶部覆土安全厚度预测模型进行有效性与可靠性校验。

一类基于一阶传递偏微分方程的水污染模型

以松花江水污染事故为例,选取适当的江段,研究水污染事故中一类基于一阶传递方程的水污染模型的污染物浓度变化情况.

Ⅳ级逸度模型在评估温度对污染物环境行为影响中的应用--以松花江硝基苯污染事故为例

通过建立具有温度依附性的Ⅳ级逸度模型,模拟了松花江环境污染事故发生后硝基苯的动态环境行为,重点考察了温度T对其环境行为的影响。模型的主要参数逸度容量和迁移系数与T呈负相关,T对硝基苯在大气中的污染水平影响较大。随着T的降低,污染物从大气向其他环境相富集。0℃条件下,事故发生后水体和大气中硝基苯浓度峰值可分别达到背景值的4.9倍和4.7倍。研究结果表明,Ⅳ级逸度模型能够作为一种比较有效的手段,表征环境温度对突发性环境污染事故发生后污染物环境行为的影响,并对污染物的环境行为进行预测。

生物降解氯苯的动力学模型研究

描述微生物降解有机底物和微生物生长速率的动力学模型主要有Monod模型和Heukelekian模型,对模型中参数的求解大多是采用线性回归的方法,但是这种方法往往由于在变量的转换和试验过程中产生的误差,使得到的参数结果不准确.通过将有机物的挥发作用耦合在模型中,并对方程推导求解动力学方程的参数值,可以减少参数求解和试验过程中产生的误差.用松花江水中的微生物降解氯苯的动力学试验数据对该方法进行了验证表明;通过推导耦合后的模型求解的参数值能准确地反映试验松花江水中微生物对氯苯的降解和降解过程中微生物生长的动力学情况.

流域水污染应急决策支持系统中模型系统研究

针对松花江硝基苯水污染开发了流域水污染应急决策支持系统的模型系统,为水污染应急决策提供坚实的定量化支持.对特征污染物进入水体后的行为及影响进行一系列针对决策支持的模拟,实时可视化地展现突发性污染的污染物行为和影响.研究大型关系数据库上的数据挖掘、耦合GIS的二维污染物迁移模拟、基于四级预警标准的预警技术.在模型管理系统中实现模型重用性和与GIS类组件的结合性能.该模型系统和决策支持管理系统,采用模型库管理系统作为模型库的组织方式和管理方式,为松花江突发性环境污染应急管理提供信息管理和决策支持平台.

松花江流域萘的多介质环境迁移与归趋模拟

为研究多环芳烃(PAHs)——萘在松花江流域多介质中的迁移及归趋,利用Level Ⅲ多介质逸度模型模拟计算了稳态假设条件下萘在松花江环境相间的迁移和含量分布.结果表明:土壤是萘的最大储库,占总滞留量的40%;在大气、水、土壤、沉积物中,萘的含量分别为3.58×10-6μg·g-1、0.142μg·L-1、5.28×10-4μg·g-1、3.62×10-3μg·g-1.模型计算含量与同期实测含量吻合较好,验证了模型的可靠性.

松花江哈尔滨江段高锰酸盐指数的遥感反演

以松花江哈尔滨江段高锰酸钾指数为研究对象,于2012年7月14～15日,测定了11个断面31个采样点的高锰酸钾指数数据,同步获取了采样点水质高光谱反射率数据,使用相关性统计分析和多元非线性回归分析方法,用其中21个样点数据构建反演模型,得到模型决定系数(R2)为0.890,用10个样点数据进行验证,得到预测值的均方根误差(RMSE)为0.439 mg·L-1,平均绝对偏差(MAD)为0.365 mg·L-1,平均绝对偏差率(MADR)为8.43%.

松花江流域湿地生态系统健康评价

为了解松花江流域湿地生态系统健康状况,基于"压力—状态—响应"模型,选取流域2008年年降水量、湿润指数、人口密度、单位面积GDP值、距离道路远近、区域归一化植被指数(NDVImax)、区域净初级生产力(NPP)、土壤侵蚀强度、土地利用、国家级自然保护区分布10项指标构建流域湿地生态系统健康评价指标体系,采用加权求和法计算湿地生态系统健康指数,并分析其健康状况。结果表明,从面积大小讲,松花江流域62.62%的湿地生态系统处于健康水平,37.38%的湿地生态系统处于疾病水平;从空间分布特征讲,健康湿地分布广泛,疾病湿地主要分布在工农业生产相对发达、人口较为集中、湿润水平较低、植被覆盖较差的平原区域;从行政区湿地平均健康水平方面讲,流域内66.67%的行政区湿地平均健康程度为较健康,16.67%的行政区湿地平均健康水平分别为疾病及健康。建议针对湿地健康状况开展湿地生态保护与恢复措施。

松花江松原段沿岸浅层地下水脆弱性评价

为给松花江流域地下水污染防治与控制提供理论依据,基于DRASTIC模型,选取净补给量、包气带介质、含水层富水性、地下水水位埋深、土地利用类型、污染源影响和地下水开采模数建成评价指标体系,结合GIS技术对松花江松原段沿江两侧5～10km范围内的浅层地下水脆弱性进行了分区,并将结果与地下水质污染评价结果进行了对比,最后通过敏感度分析指出了指标选取的合理性和模型改进方向。结果表明:地下水高脆弱区和较高脆弱区集中分布在卡拉房子后屯—前郭县砖厂以及宁江区市区,另零星分布于若干居民地或有集中污染源地区。地下水水位埋深、包气带介质是对地下水脆弱性影响最大的因素,潜水脆弱性分区较为合理,对于城市规划建设和沿江地下水资源的可持续利用具有指导意义。