重要水源地小流域水环境动态模拟及调控研究

本研究选取北京密云水库上游曹家路小流域为对象，通过野外监测和模型计算的方法对小流域水环境进行动态模拟及调控研究。综合运用水文学、水环境学、数理统计和地理信息系统等方法，并结合野外监测、实验室分析和计算机模拟等手段，建立了小流域半分布式水文模型和一维河道水质模型。运用该模型对曹家路小流域的水质状况进行了模拟计算，得到了流域出口断面NH3-N、Os、BOD、COD和TN等水质因子的总体特征和全年全时段变化过程。根据1956～2000年的水文数据，分析了流域特征水文年水环境的动态变化，提出了相应的水质保护和水环境容量利用综合调控方案，并依据区域的经济发展进行了水环境动态规划。

大清河水系水环境动态及变化规律分析

大清河水系位于海河流域中部,跨山西、河北、北京、天津4省市,河北省境内面积占80％。上游兴建有王快、西大洋、安各庄、龙门、横山岭、口头6座大型水库,“华北明珠”白洋淀位于水系中下游,集水面积3万km^2。该水系工农业发达,在河北省占有举足轻重的地位,分析研究其水环境动态及变化规律对更好地利用及保护水资源关系重大。

基于MIKE11模型的长河动态水环境容量分析

为探究水环境容量的动态特征,明晰非感潮河流水体的污染治理方法,选取山西长河为研究水体,针对COD和氨氮两种污染物,采用MIKE11模型与传统一维水质模型法对比分析水环境容量计算结果。结果表明:1)MIKE11模型法下月均水环境容量史村断面COD为7.59g/s、氨氮为-0.09g/s;双河底断面COD为6.54g/s、氨氮为-0.11g/s;川底断面COD为20.89g/s、氨氮为0.21g/s;石淙头断面COD为19.63g/s、氨氮为1.11g/s。与一维水质模型相比展现出明显的动态特征;2)MIKE11模型法能更好的考虑水质现状、水文要素和排污情况等综合因素对河流水环境容量的影响,计算精度更高;3)丰水期水环境容量最大,枯水期水环境容量最小,其大小与流量流速等水文要素有着密切的关系。研究可为长河水环境保护与治理提供新的思路。

基于QUAL2K模型的滦河流域动态水环境容量研究

传统的水环境容量核算一般以一定保证率下的设计枯水流量为计算条件,存在水文计算条件单一、水环境容量不易管控等不足。本文通过滦河流域污染排放调查核算,基于QUAL2K模型建立水质模型,对流域水质进行逐日模拟,并根据模拟结果计算滦河流域主要河流逐日COD、氨氮和总磷的水环境容量。本研究计算的动态水环境容量能够较为客观地反映水文条件变化下的动态水环境容量,给出满足河道水质目标前提下逐日入河污染物允许阈值,为流域水环境保护与精细化管理提供数据支撑。

海河干流汛期动态水环境容量计算研究

海河干流是一个典型的平原缓滞流型河道,水体自净能力低,且汛期大量污染物随降雨径流汇入,水污染问题严重。水环境容量的计算是实施污染控制的基础,对水环境质量管理方案的制订具有重要意义。在汛期,海河干流受降雨径流和闸门控制等因素的多重影响,其水位、流量、水质等要素随时间变化十分复杂。为此,提出基于水动力水质模型的河流动态水环境容量计算方法,计算了海河干流4个控制单元汛期COD、TN、TP的水环境容量。结果表明:海河干流水体污染严重,各控制单元现状条件下TN及TP几乎没有可利用的水环境容量。在此基础上,对天津市中心城区及环城四区选取透水铺装、下凹绿地、绿色屋顶和生物滞留设施等4种措施进行低影响开发改造,并在SWMM模型中模拟改造效果。改造后,研究区域内COD、TN、TP入河量的削减率分别达到39.5%,35.7%,35.9%,且各个控制单元汛期水环境容量均有明显提高。研究结果可为海河干流水环境质量管理提供依据,为缓解降雨径流污染、改善水环境质量提供技术支撑。

浑太河流域动态水环境容量设计水文条件研究

针对动态水环境容量特点,结合水体污染负荷控制要求,探讨满足不同水质管理目标的水容量总量计算的水文条件设计方法。研究借鉴国内外容量总量计算设计水文条件确定原则,针对多类型水文数据及控制性水工程调控情景,给出符合浑太河流域水体类型特点,满足流域水量和水体污染物变化过程连续性的设计水文条件。合理确定断面的设计流量是计算水环境容量的关键。在确定流域典型污染物分期、分区设计参数的基础上,结合水环境容量时空变动特点,动态计算水环境容量。浑太河流域COD水环境容量总量为144 626 t,枯水期、平水期、丰水期水环境容量分别占总量的16.2%、35.4%、48.4%;氨氮水环境容量总量为9 776 t,枯水期、平水期、丰水期水环境容量分别占总量的16.2%、35.4%、48.4%。动态水环境容量结果的合理性成为判定设计水文条件可靠性的主要依据。

面向水环境改善的城市河网动态水环境容量

为掌握城市河网动态水环境容量变化规律,构建了基于"空-地-水"一体化模型体系的城市河网动态水环境容量计算模型,以粤港澳大湾区惠州市金山湖流域为研究区域,定量核算了2017年金山湖流域COD和TP动态水环境容量。结果表明,模型模拟的流量、COD和TP浓度率定、验证的相对误差均在14.04%以内;2017年,金山湖流域COD和TP水环境容量整体呈先增大后减小的趋势,受降雨影响显著,逐日容量变化范围分别为238.55~3 027.49 kg/d和3.73~58.02 kg/d;枯水期水环境容量较小且与降水量负相关;丰水期的大雨或暴雨时期水环境容量明显提升,中小雨时期COD容量与降水量负相关,TP反之;保障生态基流能明显改善容量不足的问题,全年动态生态流量保障对金山湖流域水质达标率提升效果明显。

南水北调视景仿真系统中动态水环境的模拟

动态水环境的模拟是南水北调视景仿真的技术难点。在分析现有动态水环境仿真模型的基础上 ,根据南水北调视景仿真的具体要求 ,利用水波动理论及计算机图形学的相关方法 ,实现了南水北调仿真系统视景仿真中动态水环境的仿真。实际模拟结果表明 ,仿真水面较为逼真 ,效果良好 ,能满足水力学仿真的需要。

动态水环境容量研究——以潇河流域为例

传统的水环境容量以90%设计枯水流量为计算条件,存在水文计算条件单一、水环境容量不易管控等缺点。考虑河道流量与入河污染物影响下的水环境容量逐月变化,提出了基于水文过程与污染源变化条件下的动态水环境容量与入河污染管控计算方法。以山西潇河流域晋中段为例,计算了研究流域两水功能区的逐月水环境容量及其余量,运用MIKE11模型计算了逐月允许的动态入河污染负荷。研究结果表明:(1)2019年水功能区A的COD和氨氮水环境容量阈值分别为138.37~216.54 t和6.38~14.19 t,7-10月水环境容量较大;水功能区B的COD和氨氮水环境容量阈值分别为417.67~821.05 t和9.32~29.49 t,5-8月份水环境容量较小。(2)在满足水功能区目标水质的基础上,2019年水功能区A允许的入河负荷均大于现状入河量,汛期COD和氨氮容量余量较多;水功能区B在1月、2月应削减氨氮0.003、0.086 t;削减COD 0.05、0.143 t,4-7月份允许的污染负荷大于实际入河量,余量较多。计算的动态水环境容量能够客观反映变化水文条件下的水环境容量及其余量实际,给出了满足河道水质目标前提下的入河污染物允许阈值,为流域水环境保护与管理提供重要参考和新思路。

河流动态水环境容量核算与影响因素分析

为探究河流动态水环境容量变化规律,有效控制污染物输入量并提高河流水环境质量,满足功能区划要求。以松花江哈尔滨段为研究区域,构建基于二维水质模型的分段求和模型(SSM),核算COD、TN和TP动态水环境容量;采用Monte Carlo模拟方法,分析模型各输入参数敏感性。结果表明,松花江哈尔滨段COD、TN和TP实际水环境容量分别为219723.26、8040.78和2161.34 t;COD和TP实际水环境容量与降水量呈正相关(COD:r=0.766,P=0.004;TP:r=0.63,P=0.028)。因此,丰水期是降解污染物、提高水环境容量关键时期;气温、流量是影响动态水环境容量主控因子。研究结果可为河流环境综合治理及流域经济高质量协同发展提供理论基础与科学依据。

基于MIKE11模型的十五里河动态水环境容量分析

为寻求分析水环境容量的动态特性,以合肥市重点水域十五里河为研究对象,针对主要的污染物指标氨氮和总磷,基于MIKE11水质模型水动力模块(HD)和对流扩散(AD模块),构建水动力水质耦合模型,计算河流的水环境容量,并与传统一维模型计算方法对比。研究表明,基于MIKE11水质模型计算金寨路断面氨氮和总磷的月均水环境容量分别是–2.83 g·s-^1和–5.86 g·s-^1,希望桥断面氨氮和总磷的月均水环境容量分别是–15.64 g·s-^1和–1.07g·s-^1,与一维模型相比呈现出明显的动态特性。该方法为MIKE11模型的广泛应用提供基础,并为十五里河动态水环境容量计算提供新方法,为其他类似污染河流动态水环境容量的计算提供新思路。

松花江干流哈尔滨段COD和氨氮动态水环境容量研究

针对松花江流域存在季节性水环境容量不均衡的问题,以松花江干流哈尔滨段为研究对象,采用二维岸边排放模型段尾控制法,在动态水文设计条件下,计算COD和NH_3—N的环境容量。研究结果表明:计算区段内COD和NH_3—N的环境容量分布不够均匀,且COD环境容量分布均匀性更差;COD和NH_3—N的环境容量最大值出现在8月份,最小值出现在2月份,丰水期环境容量最大,枯水期环境容量最小;同时,实际环境容量要远远小于理想环境容量,且NH_3—N的环境压力更加严峻。动态水环境容量研究结果可为水环境容量的合理利用以及松花江水质保障提供可行的参考。

松花江干流佳木斯段COD和氨氮动态实际水环境容量研究

针对松花江流域水环境容量季节性变化情况,在动态的水文设计条件下,基于二维岸边排放模型,采用段尾控制法对松花江佳木斯段COD和NH3-N的实际水环境容量进行了数值计算与分析。结果表明,松花江佳木斯段COD与NH3-N实际水环境容量变化趋势相似,NH3-N波动幅度大于COD的波动幅度;实际水环境容量季节性变化较大,丰水期最大,枯水期最小,应实施动态的管理。研究结果可为松花江水环境管理和保护提供基础理论依据。

动态水环境大桥围堰基础注浆止水固结技术

本文详细介绍了湖南省永州市城南大桥主墩深水锁扣钢管桩围堰止水固结的具体施工方法;该方法通过采用环保型注浆材料,在围堰外侧卵石层范围采用静压注浆,在围堰内外侧钢管桩锁扣位置旋喷注浆,有效确保了锁扣钢管桩底部固结,防止了锁扣位置发生渗漏;该施工方法具有良好的社会效益与经济性,可为类似深水围堰注浆止水固结施工提供参考。

水环境健康及其管理

详细介绍了水环境的分类以及水环境健康的理论基础和评价体系,指出健康的水环境可促进整个生态环境的良性发展,并能维持其正常的水体组分和完整的动、静态水体功能;水环境健康是水环境管理的目的,优化的管理措施可为水环境的健康发展提供社会保障。

基于MIKE11的江南平原河网动态水环境容量分析

传统水环境容量以90%保证率下的设计枯水流量作为计算条件,存在水文计算条件单一、计算结果固定等局限性,不能很好地表征水流方向不定、产汇流过程复杂、污染负荷分散的江南平原河网的水环境容量。以宜兴市官林镇水系为研究对象,基于MIKE11水质模型计算河网控制单元水环境容量,以探究江南平原河网水环境容量的动态特性。结果表明:MIKE11模型法下官林控制单元COD、氨氮和总磷月均水环境容量为-152.80、0.92和-1.69 t;桐梓控制单元COD、氨氮和总磷月均水环境容量为220.23、4.49和1.45 t;皇新控制单元COD、氨氮和总磷月均水环境容量为15.42、0.90和0.14 t,呈现出明显动态特征。代表河道水环境容量与流量流速等水文要素有密切关系,市镇级等水质达标河道水环境容量与流速呈正相关,村级等未达标河道水环境容量与流速呈负相关。本研究可为平原河网水环境保护与管理提供重要参考和新思路。

水环境容量约束下的污水厂削减量研究——以松花江流域哈尔滨段为例

松花江流域年温差和年径流变化大,导致水环境容量波动较大,冰封期断面难以达标,而冰封季节主要污染来自于城市污水厂排水.针对这一问题,采用二维模型对哈尔滨段COD和NH_3-N的动态环境容量进行了计算,依据计算结果和该区段污水处理厂的排污状况进行了削减量测算.结果表明,NH_3-N的环境压力较COD更加严峻;为保障松花江哈尔滨段水质,各个污水处理厂排放的COD和NH_3-N需进行适当比例的削减,同时,必须对上游水体的水质进行改善,并着力整治其他污染源.研究结果对于流域断面达标以及污水处理厂智能化调控具有重要意义.

不同时空计算尺度对水环境容量评估差异的影响分析

水环境容量常以90%保证率最枯月流量作为计算条件,又容易忽略其空间分布差异,故易导致“过保护”或工程建设成本过大等问题。考虑河道流量及污染物入河量的时空变化特点,本文以江西省九江市两河流域为例,研究了不同时空计算尺度对水环境容量评估差异的影响。结果表明,随着时间尺度的增加,全年的水环境容量变化范围缩小,差异性降低;空间尺度变化对两河的水环境容量影响较小,但同一尺度下各个子计算单元的理想水环境容量呈现出上游至下游逐渐增大的趋势;不同时空尺度下动态水环境容量能客观反映水环境容量的实际变化特征,能为水环境保护工程提供建设依据。

综合治理技术在水环境修复工程中的应用

治理生态环境的过程中,水环境修复会对整个修复效果造成重要影响。综合治理技术体系应该以水环境治理作为关键点,以生态水资源保障、水生态环境修复作为发展重点,进行污染物总量控制和水生态系统平衡。文章主要针对水环境修复工程展开深入研究分析,总结综合治理技术在水环境修复工程中的实际效能,为后续的类似工程项目提供参考。

松花江干流佳木斯城市段总磷动态水环境容量研究

基于松花江流域水环境容量季节性不均衡的情况,针对河流流经佳木斯市区后总磷浓度有所升高的问题,选取河流二维岸边排放模型和段尾控制法,计算松花江干流佳木斯城市段总磷的水环境容量,结果表明:松花江干流佳木斯城市段总磷的实际水环境容量季节性变化较大,丰水期容量明显较高,最大值出现在8月,最小值出现在4月,应进行动态的水质管理。河段内工业源和生活源的总磷尚余环境容量,建议加强农业面源污染控制,减少总磷来源。