土壤老化方法在重金属稳定化修复实验教学中的应用

将不同老化方法引入稳定化修复实验教学,开展了长期条件下生物炭稳定重金属效应教学研究。探讨了生物炭稳定土壤中的砷和镉的机制,分析了重金属再释放的风险。通过测定土壤基本性质和重金属浓度实验内容,引导学生对实验数据进行处理分析。结合电子探针等表征手段,研究了长期条件下不同老化土壤中砷和镉的释放规律,得出了生物炭对重金属稳定化起正面作用的结论,可为模拟分析实际场地稳定化修复的长效安全性提供参考。

泥沙颗粒表面磷吸附分布的实验研究

泥沙与污染物的作用过程十分复杂,传统吸附理论主要从总量上对这一过程进行描述。本文借助扫描电子显微镜(SEM)等手段从微观尺度出发,研究磷污染物在颗粒表面的吸附现象,并通过图像处理和微分几何方法分析磷在泥沙表面的分布规律。结果表明在颗粒表面的鞍部、凹地和凸起等地方存在较多活性吸附位。在特定水环境中,这些吸附位对磷的弱酸根配体及其他离子在颗粒表面上竞争吸附起着非常重要的作用。

生物絮凝泥沙的絮凝结构实验分析

泥沙絮凝是黏性泥沙动力学中的一个重要课题,相关的研究主要关注于各种有机絮凝和无机絮凝的形成机理、影响因素、泥沙物理化学条件等方面。但近几十年,泥沙的生物絮凝逐渐引起更多的关注,大多数研究集中在各种生物学因子和沉积学因子之间的相互关系。本文借助于最新发展的研究工具和相关的显微镜方法来桥连生物絮凝泥沙中泥沙颗粒和微生物活动及其代谢产物生物膜之间的关系,以利于更好地理解聚合物质生物膜在微絮凝结构及其外部絮凝行为中的作用。研究表明,生物絮凝泥沙包含了复杂的生物膜网络,呈现出复杂的絮凝结构。生物膜覆盖泥沙表面充斥于颗粒孔隙之中,在生物絮凝中起到主要的桥连作用,并对生物絮凝泥沙的表面形貌、结构特征、力学性质等产生重要影响。

英国土壤侵蚀科学研究综述

土壤侵蚀及其对生态和环境的影响越来越成为人类社会可持续发展的重要障碍,因而,土壤侵蚀机制研究、侵蚀预测和防治研究等备受关注。系统总结分析近年来英国土壤侵蚀的基本状况、侵蚀机制、侵蚀定量预测模型及土壤侵蚀防治方面的先进技术和成果,对我国土壤侵蚀的研究与治理具有重要参考价值和指导意义。

当前长江生态环境主要问题与修复重点

几十年来,长江流域治理和开发取得了巨大成绩,同时也对河流造成了趋势性的改变,生态环境问题十分突出,当前生态环境状态主要是大型水利水电工程等人类活动改变了河流自然属性、降低了环境容量。作为长江保护的重点,生态环境修复必须抓住重点,要避免造成新的破坏。提出以"水资源工程"重新定位上游大型水电工程,修复河流水文状态;"水库挖泥"消除淤积,修复河流物质通量;增加"引清水入洞庭",提高洞庭湖环境容量;加强长江中下游河道维护和分蓄洪区建设,提高防洪能力;以"调峰调能"定位梯级发电,捆绑开发水库水面光伏电力,降低水库群热效应等建议。

黄河老田庵控导工程丁坝变形监测系统的设计

基于光纤光栅传感技术,设计了具有通用性的黄河老田庵控导工程丁坝安全监测系统的硬件及软件,并在老田庵24号坝进行安装,通过对监测数据的筛选、分类以及统计,建立起"正常,非正常,险情"三级预警系统,采用监测历史数据的标准差固定倍数作为预警的参考值,以达到及时预警的目的,并可实现监测历史数据查询等功能。

桥墩群对河道水流影响的三维数值分析

该文采用具有自由水面和河床切应力计算的三维数学模型分析了桥墩群对河道水流的影响。计算利用标准的k-ε紊流模型求解N-S方程得到三维流场,通过对运动方程的垂向平均积分得到求解水位的泊松方程,将该模型应用到不同收缩比条件下桥墩的绕流壅水计算,结果与物理试验值拟合较好。在实际应用中,模型比较了凉水河北京南站段桥墩群修建前后河道水位和三维流场的变化情况,分析了桥墩群对河道三维水流与水位的影响,为该段河道的整治以及规划设计提供参考。

绿化屋顶的产流规律及雨水滞蓄效果模拟研究

建筑物屋顶作为城市的"第五面",是城市立体化绿化的重要方面。通过屋顶绿化植被和土壤层的蓄滞作用,可在一定程度上延缓产流时间,减少城市径流,并改善局地微气候条件。开展了绿化屋顶的人工降雨径流观测实验,通过对降雨、径流的观测分析了绿化屋顶的雨水滞蓄效果。建立了描述绿化屋顶降雨产流过程的一维入渗模型HYDRUS-1D,利用实验数据进行了模型的率定和验证;并应用模型模拟分析了降雨频率、土层厚度和土壤类型等因素对绿化屋顶雨水滞蓄效果的影响。实验和模拟结果表明,绿化屋顶具有较好的雨水滞蓄效果,10cm土层厚度的绿化屋顶在不同降雨条件下的蓄滞量可达到16.1～21.6mm;随着土层厚度的增加,蓄滞效果更明显;就雨水蓄滞效果而言,壤土比砂土和粉粘土更适合于绿化屋顶。本研究成果可为城市屋顶绿化的推广应用提供参考。

降雨-径流条件下土壤溶质迁移过程模拟

通过雨滴的打击加速土壤表面溶质迁移至地表径流过程。通过设计3种水文条件即控制排水状态(-5cm)、土壤水分饱和状态和土壤渗流状态(5cm),采用人工模拟3种降雨强度(30、60和90mm/h),及同时外加模拟相对于降雨量的0、2、4和10倍径流量,研究土壤溶质迁移到地表径流过程中扩散过程的规律。试验结果表明降雨强度、或地表径流总量、或地表水位线的增加,均加速土壤溶质的扩散过程。渗流作用下,对流-扩散作用存在着一种交互作用,能加速分子扩散过程。土壤溶质迁移过程同降雨强度、地表径流量和地下水位高低有着重要关系。

进水口漩涡特性及临界淹没水深的研究进展

压力进水口前的漩涡是常见的水力现象,研究漩涡的水力特性,是认识和消除进水口漩涡的基础。研究进水口前漩涡的主要方法有室内缩尺物理模型试验、理论研究及数值模拟等。主要对进水口漩涡水力特性和临界淹没水深的研究成果进行了分析总结;根据漩涡是否吸气对其进行分类,分析各种漩涡可能产生的危害,并总结了漩涡产生的影响因素、缩尺效应和进水口的临界淹没水深公式。最后指出,应加强电站进水口漩涡的原型观测统计,以及双层或多进水口临界淹没水深的研究。

基于分布式水文模拟的三峡区间洪水预报(I)——模型构建及验证

长江三峡区间因暴雨形成的洪水峰高量大,对三峡水库的防洪安全和运行调度的影响很大。本论文依据三峡地区的地形地貌特征,采用基于GIS的机理性分布式水文模型,来模拟三峡区间入库洪水,以尽量减少洪水预报中的不确定性。利用近期建成的78个自动雨量站网监测的小时降雨信息作为模型的输入,对模型参数进行了率定和验证,结果表明:大多数洪水过程的模拟精度较好,但也有的模拟结果较差,其中降雨信息缺失是洪水预报不确定性的主要来源。

基于分布式水文模型的长江上游水资源时空变异性分析

本文首先分析了长江流域内154个气象站降水量和26个干支流水文站流量在1950～2000年期间的变化趋势。为定量分析长江上游地区降水量时空变化对水资源量的影响,构建了基于物理机理的分布式水文模型,模拟再现了天然河道条件下的水文过程。有别于传统的河道径流性水资源评价方法,本文尝试用径流深的空间变化来探讨水资源分布及演变态势。并以渠江罗渡溪水文站为个案,剖析了90年代秋季流量大幅减少的主要缘由。结果表明:受降水在时空分布上存在变异的影响,长江上游局部地区夏季径流深比率呈增加趋势,而秋季则相反;导致嘉陵江渠江水系秋季流量减少的主要原因是降雨,其次才是人为因素。

基于分布式水文模拟的三峡区间洪水预报(Ⅱ)--雷达测雨应用

降雨时空分布信息缺失是影响洪水预报精度的一个重要因素,尤其是雨量站点稀疏的山区,站点观测的降雨信息难以充分地表征山区降雨的空间差异。本文针对长江三峡区间,利用雨量站点观测值来校准雷达测雨数据,并作为分布式水文模型的降雨输入,借助水文模拟结果综合评价雷达测雨数据的适用性。两个示例小流域的研究结果表明:相对于雨量站而言,雷达估测的降雨信息更能体现降雨的空间变化,它与分布式水文模型相结合,是提高洪水预报精度的有效途径。

多孔介质中纳米零价铁运移行为的试验研究

纳米零价铁是一种前景广阔的环境修复材料,目前针对应用纳米零价铁进行地下水污染修复已经开展了广泛的研究。然而,现有研究多关注于注入纳米零价铁的运移能力,对于负载污染物后纳米零价铁的迁移行为缺少研究。本文研究了磷负载前后纳米零价铁的团聚趋势以及运移能力,分析了流速、离子浓度、多孔介质粒径级配等因素对磷负载纳米零价铁运移能力的影响。结果表明,磷负载纳米零价铁的团聚趋势相对于反应前纳米零价铁较低,其运移能力则强于吸附磷之前的纳米零价铁,这是由于吸附磷增加了纳米零价铁的表面负电荷进而阻碍了颗粒团聚。离子浓度对于磷负载纳米零价铁的运移能力有显著的影响,低离子浓度、高流速有利于磷负载纳米零价铁的运移。磷负载纳米零价铁在中玻璃珠中的运移能力强于细玻璃珠和粗玻璃珠,在天然砂中的运移能力则小于在中玻璃珠中的运移能力。利用DLVO理论以及胶体的粒桥、颗粒阻塞和表面沉积等多种滞留机理对试验中观察到的现象进行了解释。在含有高岭土的天然砂中,磷负载纳米零价铁的运移能力很弱,且沉降试验表明高岭土可以促进磷负载纳米零价铁的团聚沉降,这表明磷负载纳米零价铁有可能富集在含有高岭土的土层中。在应用纳米零价铁吸附地下水中的污染物时,应考虑污染物对于纳米零价铁运移能力的影响,并结合环境条件对该影响进行评估和控制。

某跨海大桥复合桥墩潮流作用下局部冲刷深度的数值分析

桥墩冲刷已被公认为桥梁水毁的一个重要原因,为了确保桥梁的安全和减少因大桥关闭引起的交通中断,准确评价桥梁冲刷深度从而采取相应对策措施显得非常必要。对目前大桥工程普遍采用的复合桥墩的冲刷深度进行研究,主要结合某一跨海大桥不同桥型方案(三塔斜拉、三塔悬索和双塔斜拉),采用SMS软件中的FESWMS模块,分析了在大桥运行期内潮流作用下复合桥墩周围最大可能冲刷深度,从而为工程设计提供理论依据。

中国干旱区水资源管理中的政府角色演进--以河西走廊为中心的长时段考察

河西走廊作为我国干旱区重要的灌溉农业区,水资源管理自古即是政府职能的重要组成部分。通过对汉唐、明清、晚清民国以及新中国时期河西走廊水资源管理中的政府角色进行长时段研究发现,政府对水资源管理的介入程度呈现出“全面介入—选择性介入—再度全面介入”的历史演化规律。在各个历史时期,政府始终将水资源管理视为干旱区社会管理的重要抓手,而在1949年之后水利管理作为社会改造与控制的重要手段的地位尤其得到强化,新中国政府亦不再遵循历代政府不断寻求水资源管理成本最小化的基本逻辑。干旱区水资源博弈的主体始终是政府而非其他社会组织,政府行为方式对于干旱区水资源管理的方式和效果皆有深远影响。

某跨海大桥复合桥墩潮流作用下局部冲刷深度的数值分析

桥墩冲刷已公认为桥梁水毁的一个重要原因,为了确保桥梁的安全和减少因大桥关闭引起的交通中断,准确评价桥梁冲刷深度从而采取相应对策措施显得非常必要。对目前大桥工程普遍采用的复合桥墩的冲刷深度进行研究,主要结合某一跨海大桥不同桥型方案(三塔斜拉、三塔悬索和双塔斜拉),采用SMS软件中的FESWMS模块,分析了在大桥运行期内潮流作用下复合桥墩周围最大可能冲刷深度,从而为工程设计提供理论依据。

优化调度改善三峡水库生态环境

三峡工程规划设计以来,边界条件发生很大变化,研究认识也在不断深入,生态环境保护成为重要议题。三峡工程需要改进调度方式,以便更好地发挥工程防洪、发电和航运等综合效益,同时更好地改善水库上下游生态环境。建议三峡汛期按动态汛限水位和非汛期加大日调节幅度的方式调度,以提高工程综合效益,利于库区和下游生态环境和减淤。

关于积极有序开发长江上游水资源的建议

1问题与对策分析 水资源对国民经济起着重要支撑作用，水安全关系到人民生存和国家安全。我国幅员广大、人口众多，但是总体和人均水资源都严重偏少，降水和水资源时空分布极不均匀，水旱灾害十分频繁。在当今全球气温日益升高的过程中，降水变化与分布将是一个非常复杂的过程，全球气候变化对我国未来降水影响的各种预期结果存在不确定性。但是，国内外大量研究成果已明确肯定未来气候变化的趋势和对降水等方面的影响是：随着气温增加，降水和蒸发量将同时增加．强降雨和热带气旋作用加强，洪涝与干旱出现机率和强度都会增加。水资源形势向两极化方向发展的可能性很大。

水库及河道淤积控制研究新方向

水库及河道泥沙淤积是长期没有很好解决的重大问题。本文作者根据河流泥沙在水库中的分选淤积特性、粗沙对水库及河道淤积的严重影响,以及当前挖泥技术和能力可保证的水库挖粗沙规模和效益方面的可行性等提出通过在大型河道型水库回水末端固定河段或在河道上游的径流式水库持续挖粗沙降低淤积平衡坡降、实现水库及河道淤积控制的新途径。研究表明这一方式可明显降低三峡水库长远淤积,对缓解黄河下游持续淤积也可发挥作用。建议水利部重视并组织开展全面研究,争取为我国多沙河流水库及河道淤积控制寻找一个新的方向。