广西会仙岩溶湿地水体主要离子和溶解无机碳来源及控制因素

【研究目的】为查明会仙岩溶湿地水体主要离子和溶解无机碳(DIC)的来源及控制因素。【研究方法】于会仙岩溶湿地采集地下水和地表水样品,分析了水化学和溶解无机碳同位素(δ^(13)CDIC)参数特征。【研究结果】会仙岩溶湿地大部分的地下水和地表水水化学类型为Ca−HCO_(3)。湿地水体Ca^(2+)、Mg^(2+)与HCO_(3)^(−)主要来源于碳酸盐岩溶蚀;NO_(3)^(−)主要来源为农业化肥和土壤有机氮的硝化;K^(+)、Na^(+)和Cl^(−)主要来源为化肥、粪肥和污水等;SO_(4)^(2−)主要来源为酸雨和硫铁矿的氧化。湿地地下水中DIC主要来源于土壤CO_(2)和碳酸盐岩矿物的溶解,据同位素质量平衡,计算结果显示约46%来自于土壤CO_(2),约54%来源于矿物本身的贡献。会仙岩溶湿地不完全是CO_(2)参与下碳酸盐岩风化的结果,含硫矿物、酸雨和人类活动来源的H_(2)SO_(4)作为侵蚀介质也参与碳酸盐岩的风化,此外,农业输入还原态氮肥的硝化作用不容忽视。湿地地表水中DIC主要来源于地下水,湿地地表水中δ^(13)CDIC值受水生植物的光合作用和CO_(2)脱气的影响,组成较地下水相对富集偏正。【结论】水化学和δ^(13)CDIC可以帮助理解岩溶湿地的风化和生物地球化学过程,同时还应结合湿地水文地质和人为活动等条件才能提供更准确的信息。

基于时空图像法监测流量的测量误差分析

流量测量是开展水文分析和水资源管理的必要任务,有助于了解河流的水量变化,预测洪水风险,优化水资源分配。传统接触式测流方法装置布设复杂、测量效率低,以视频测流为代表的非接触式方法极大地提高施测效率,降低了成本,但对测流结果的误差分析不足,导致测流结果在水文分析与水资源管理中的应用存在风险。为分析视频测流误差,在通过视频图像法计算断面水位、时空图像法(Space-time Image Velocity,STIV)计算断面流速的基础上,假定单次测量的误差分布,推求了水位和流速测量误差、流量测算误差及其主要来源。并定义了误差平均带宽(EAB)来定量评估误差的大小。以栾川县养子沟流域为对象开展实例研究,结果表明:在水位或流速快速上升阶段,测量误差区间较小;仅考虑水位的不确定性、仅考虑流速的不确定性,以及同时考虑水位和流速的不确定性时流量测量误差平均带宽(EAB)值分别为4.98%、10.83%和15.83%,流速测量不确定性对流量的影响比水位测量不确定性对流量的影响更大。考虑水位与流速不确定性影响的视频测流方法有利于提高流量测量准确性,为流域水资源管理提供可靠的数据支撑,特别是在需要对不断变化的水体状况进行监测和响应的情况下。对误差的深入理解也有助于改进视频测流技术,以减小误差并提高其在实际应用中的可靠性。

三轴形变核^(131)Ba中的奇异集体激发模式

利用意大利Legnaro实验室串列静电加速器提供的65 MeV^(13)C束流与122Sn靶的熔合蒸发反应布居了^(131)Ba的高自旋态,并搭建了新的能级纲图.新的能级纲图由15条转动带组成,包括三对手征双重带,其中两对正宇称手征带为赝自旋-手征四重带.正负宇称手征带通过一系列增强的E1跃迁连接,表明它们之间存在八极关联.在低自旋区域搭建了一条新的转动带,通过一系列γ跃迁向νh1_(1/2)晕带退激.这种能级结构与摇摆带相似,但基于现有的实验证据还难以将它确认为摇摆带,不能排除其他集体激发机制,如γ振动的影响.

山地城市内涝形成机理及管理策略研究

城市化改变了区域水文过程,涉及城市内涝的水安全问题成为城市普遍面临的挑战。该文以城市化水文效应和排水系统替代模型为基础研究了山地城市内涝机理和成因,在此基础上提出了城市内涝管理的总体策略。城市化后安全要求提高而人工的排水系统并不能完全替代原有的泄流通道,这一矛盾是城市内涝产生的根源;为管理等级有序的城市雨洪系统,需要根据系统构成、功能定位和等级制定与之相适应的技术标准,采取相适应的技术措施;雨洪管理需要防御性和适应性相结合,同时利用工程措施和非工程管理措施,并引入智慧管理手段以提高城市洪涝韧性。

基于水文过程的“海绵城市”系统设计

水文过程分析是“海绵城市”低影响开发系统构建的最重要一环,但设计中往往被忽视或分析不清。气候变化加重了城市水文过程的不确定性,因此需要更智慧的管理来增强城市的韧性,以迎接挑战,因此建设智慧海绵城市具有重要意义。该文从城市化后雨水水文过程变化及关键环节影响分析海绵城市设计的要点,并以一个小型工程案例展示“海绵城市”低影响开发设计的分析方法、步骤及其主要成果,以推动海绵城市建设。

山西岩溶泉研究进展与前瞻

山西是我国北方岩溶分布最广的省份,有19个岩溶大泉,岩溶水成为山西重要的供水水源。从泉流量变化趋势、降水补给及时滞、岩溶水资源评价、水化学及环境同位素、脆弱性、采煤及工程建设对岩溶水影响、泉域子系统划分、保护管理措施等方面对山西岩溶泉的研究进展进行了综述。结果表明,山西部分泉域岩溶水水质已不同程度地遭受污染,人类活动和气候变化分别是影响岩溶泉的主要因素和次要因素,人类活动对岩溶泉影响的主要行为为过度开采岩溶水及采煤排水等。因此,建议加强岩溶泉水保护,并指出了山西岩溶泉未来研究的重点领域,可为山西岩溶水的可持续开发利用提供科学依据。

非洲木犀榄叶中木犀草苷、橄榄苦苷提取工艺考察

目的:考察非洲木犀榄叶中木犀草苷、橄榄苦苷的最佳提取工艺。方法:采用HPLC法测定非洲木犀榄叶中木犀草苷、橄榄苦苷的含量,使用超声波提取法进行提取,考察料液比、溶剂分数、提取时间、超声功率对含量的影响。在单因素的基础上,结合正交试验法选取溶剂分数、料液比、提取时间考察其对提取工艺的影响,确定最佳提取工艺。结果:非洲木犀榄叶中木犀草苷、橄榄苦苷的最适提取工艺为70%甲醇溶液,料液比为1∶40,超声功率400 W,提取时间30 min。结论:该方法对非洲木犀榄叶中木犀草苷、橄榄苦苷的提取简单易行,方法可靠。

HPLC法测定油橄榄叶中毛蕊花糖苷、木犀草苷和橄榄苦苷的含量

目的：建立一种用于测定油橄榄叶中毛蕊花糖苷、木犀草苷和橄榄苦苷含量的方法。方法：采用HPLC法,色谱柱为Thermo Syncronis C18柱（4.6mm×250mm,5μm）,以乙腈-0.1%磷酸水为流动相,梯度洗脱,流速为1.0 m L·min-1,柱温为30℃,检测波长为240 nm。结果：毛蕊花糖苷、木犀草苷和橄榄苦苷分别在295μg·m L-1~7.375μg·m L-1（R2=0.9999）、558μg·m L-1-13.95μg·m L-1（R2=0.9999）、980μg·m L-1~24.5μg·m L-1（R2=0.9993）范围内线性关系良好,平均回收率（n=6）分别为99.36%（RSD%=1.88%）、98.85%（RSD%=1.33%）、100.42%（RSD%=2.12%）。结论：本研究建立的方法操作简便、结果准确,具有良好的重复性和稳定性,可用于油橄榄叶中毛蕊花糖苷、木犀草苷和橄榄苦苷的鉴定及质量评价。

黄河支流汾河流域水资源开发利用现状及生态环境问题

【研究目的】汾河是黄河第二大支流,也是山西省的第一大河,流域内水资源供需矛盾突出,分析水资源开发利用现状及其生态环境问题是进行流域生态修复的前提。【研究方法】本文在分析汾河流域水资源特征及其开发利用现状的基础上,系统总结了汾河径流量衰减、岩溶大泉断流和水质恶化等生态环境问题,并对其成因进行了分析。【研究结果】研究表明:汾河流域多年平均水资源量为33.59亿m^(3),其中地下水资源是水资源的主要组成部分,约占72%;2005年以后由于跨流域调水、地下水压采等汾河流域综合治理措施的实施,水资源的供水结构发生了较大的变化,地表水的供水比例由最初的30%提高到55%,地下水供水比例由原来的62%降低到目前的37%。整体上,汾河流域的水资源开发利用程度高达80%以上,水资源的过度开发已导致汾河干流断流、入黄径流量大幅衰减、岩溶大泉断流等严重的生态环境问题。其中,汾河流入黄河径流量从1955至2018年衰减程度达63.5%,衰减的原因主要是降水量的减少和岩溶大泉的流量衰减;汾河流域内8个岩溶大泉的总流量从1956至2018年的衰减程度达69%,50%的岩溶大泉已在不同时期断流,岩溶大泉的水质恶化问题也非常严重,如晋祠泉和龙子祠泉的TDS和SO42-呈逐年升高的趋势,煤矿开采是造成岩溶泉水SO42-含量快速升高的主要原因。【结论】汾河流域的水资源供需矛盾十分突出,虽然通过跨流域调水等生态修复措施实现了汾河干流全年不断流、地下水位止降回升和地表水环境质量初步改善,但生态环境恶化的趋势依然严峻。

中国北方岩溶地下水补给研究进展

地下水补给研究是进行地下水资源评价、制定水资源可持续利用方案、开展水资源管理的基础,也是建立地下水模型、进行环评的关键。从地下水补给量的评价方法、地下水补给的时空分布规律以及地下水补给的过程和机理等方面入手,综述了国内外有关地下水补给研究方面进展及发展趋势。同时,针对中国北方岩溶地区的岩溶发育特征和岩溶地下水赋存规律,对岩溶地下水的补给研究现状及存在的问题进行了阐述,分析了当前研究不足,并提出了如下建议:开展北方典型岩溶区入渗补给过程和机理研究,揭示不同地质条件和气候条件下的入渗补给机制;研究降水入渗补给系数的时空变化规律,探讨降水入渗补给系数的变值问题;开展碳酸盐岩裸露区巨厚层包气带的水文功能研究,加强入渗补给滞后性和有效入渗补给量确定方面的研究;探讨岩溶地区植树造林的水文效应。为中国北方岩溶区地下水补给定量化研究提供新的思路,为揭示岩溶区地下水补给机制和岩溶地下水可持续利用提供科学依据。

会仙湿地岩溶地下水数值模拟

以会仙岩溶湿地的核心区域为研究对象,基于研究区的地质条件和水文地质条件,概化出水文地质概念模型,运用Visual MODFLOW软件对会仙湿地地下水的分布特征进行数值模拟,经模型识别与验证,其模拟水位与观测水位取得较好的拟合效果。结果表明:研究区地下水总体呈自北向南递减趋势流动,北部补给区地下水位最高,西南部排泄区地下水位最低,南北地下水位平均差值为7.34m;水位动态变化受降雨强度影响较大,呈现出明显的季节性变化规律;南部分水塘、睦洞湖等排泄带水源补给充足,地下水位变幅不超过1m,北部补给区的水位变幅在3m以上;经水均衡计算,模拟期的地下水总补给量为44272.92万m^3/a,其中降雨入渗补给量占76.85%,地下水的总排泄量为42723.06万m^3/a,地下水开采量与蒸发量分别占33.86%、36.63%;研究区在模拟期内总体处于正均衡状态,但处于负均衡的枯水月份占到2/3,湿地的退化直接影响其防洪调蓄和保水、蓄水能力,使"旱期过旱、涝期过涝"现象极为显著。

南非地下水管理的广泛内容

南非的地下水管理经过1998年国家颁布的水法得到了改善,即在南非政府的管理下,将目前国家水资源管理不完善的状态向水资源管理一体化发展。地下水管理将从一种高度集中的管理形式转变到这样一种状况:即地下水将在全国各流域管理系统中发挥其独特的作用,同时各用水户之间将通过一种创新的方式联系在一起,这种方式就是共享各相关政府部门及个人的供水量、资源量及信息等内容。

基于多种趋势分析方法的京津冀地区极端降水趋势分析

变化环境下我国极端降水事件频发,导致洪涝灾害加剧,严重影响社会经济的可持续发展。分析京津冀地区极端降水趋势,预测未来极端降水,更合理地开展降水频率分析,对合理配置水资源有重要意义。基于京津冀及周边地区25个气象站1960—2016年逐日降水数据,分别采用普通Mann⁃Kendall检验、预置白Mann⁃Kendall检验、去趋势预置白Mann⁃Kendall检验和改进的Mann⁃Kendall检验方法,选取7个极端降水指标对京津冀地区极端降水进行趋势分析。结果表明:京津冀日极端降水95%分位数表现为西北地区下降、东部邻渤海地区和南部地区上升的趋势;日降水强度表现为上升趋势;边界区域年降水量表现为上升趋势,内部呈下降趋势;其他指标呈显著或不显著的下降趋势。对4种方法所得结果进行对比,除年降水量外,各极端降水指标的检验结果均有不同程度的差别,预置白Mann⁃Kendall方法最为严格。

催化层掺杂共价有机框架材料提升高温聚电解质膜燃料电池性能

基于磷酸掺杂聚苯并咪唑(PBI)高温聚电解质膜燃料电池(HT-PEMFC)具有环境耐受性好、水热管理简单等优点,被认为是未来PEMFC的发展方向。而减少其运行过程中磷酸电解质的流失是维持HT-PEMFC性能稳定性的关键因素。在本工作中,我们提出在电极催化层中引入一种席夫碱型(SNW-1)共价有机框架(COF)材料的策略来减少膜电极(MEA)中的磷酸流失,从而增强HT-PEMFC的耐久性。由于该COF材料中大量与磷酸分子匹配的微孔和特定的官能团结构,使其不仅拥有优越的磷酸保留能力,而且具有良好的质子传导能力,因此该HT-PEMFC在电池加速老化测试中展现出很好的稳定性。此外,发现在催化层中引入5%–10%的COF材料,可有效提高电极电化学活性面积并降低电池的欧姆内阻和电荷转移电阻,从而可进一步提高HT-PEMFC放电性能。在150℃、氢/空和常压操作条件下,工作电压0.6 V时催化层中添加10%COF材料的电池电流密度达到0.361 A·cm^(−2),较常规电池性能提升30%左右。该工作说明在催化层中掺杂适量COF材料有希望成为提升HT-PEMFC性能和耐久性的一种有效策略。

华北中部造山带西望山超高温基性麻粒岩的变质演化

华北中部造山带西望山地区基性麻粒岩的变质演化过程研究有助于揭示华北中部带前寒武纪变质基底的形成与演化历史。基于对宣化西望山地区基性麻粒岩的详细岩相学观察与矿物化学分析,识别出3期变质演化阶段:早期进变质阶段(M1)矿物组合为石榴石+单斜辉石+斜长石+金红石+石英;峰期变质阶段(M2)矿物组合为石榴石+单斜辉石+斜长石+角闪石+钛铁矿+熔体;晚期降压阶段(M3)矿物组合为石榴石+单斜辉石+角闪石+斜长石+钛铁矿+磁铁矿。对基性麻粒岩的相平衡模拟研究表明,峰期变质阶段(M2)的温压条件为940~1000℃,12.4~14 kbar;峰期后降压阶段的温压条件为660~760℃,5~6.2 kbar;构成一条降压冷却的顺时针P-T轨迹。本次研究表明西望山基性麻粒岩经历了高压-超高温变质作用。

河南周口龙湖湿地地下水-地表水交互作用模拟及修复决策研究

随着气候变化和人类活动双重影响,河南省周口市淮阳区龙湖湿地近年来出现水位下降,需进行人工补水来维持生态稳定,因此,亟需开展龙湖水文过程、水量平衡分析和水化学变化研究。应用Visual MODFLOW建立了地下水水流模型,模拟湖泊湿地与周边地下水-地表水之间水量交互过程,以支持龙湖水量平衡分析;应用水文地球化学交互模式分析法分析龙湖湿地与地下水之间水化学联系。结果表明:①龙湖湿地与周边地下水有着密切水力联系,其交互模式为典型的饱和流-贯穿型湿地类型;②在周边地表水补给基本截断的现状条件下,地下水补给量占龙湖来水总量的42%,是影响龙湖水量平衡的最主要因素;③沿“地下水-龙湖-地下水”径流方向,TDS呈“低-高-低”的变化,湿地地表水与地下水之间的有显著的水化学联系;④地下水位持续下降和湖泊水体的蒸发浓缩作用,会给龙湖的水量平衡和水质稳定带来风险。因此,全面治理龙湖周边的环境是首要任务,通过恢复地表水系与龙湖的联系并管控地下水开采,可以降低龙湖未来的环境和生态风险,并为湿地管理提供条件。

中非视角下的生态环境保护与治理

利用大数据展示了过去500 a非洲具有代表性的国家和中国在水资源应用方面的不同,并着重对中国水资源环境保护问题进行了宏观探讨。改革开放40多年来中国的城市化进程迅速,中国对生态环境的重视程度在逐渐加强。近年来中国在生态环境保护方面加大了力度,采取了一系列污染水体治理措施,研究了一系列污染水体治理方法,比如常见的外源截污、内源控制、水质净化、生态修复以及活水循环。这些方法是具有建设性的,但是在某些情况下缺乏地域性与针对性,这样很可能会蜕变成放之四海而皆准的教条主义,甚至会出现严重的病症。以重庆四山三谷的“清水绿岸”和“两江四岸”为例,阐述了水环境生态保护需要针对水资源质量进行管理,而不仅仅是单一的水质等级达标。在水环境治理与生态修复中需要针对不同级别流域制定不同的水资源质量目标并进行综合管理。

山地城市河岸人工湿地系统设计研究

为配合梁滩河上游河岸带修复,以解决山地城市的空间冲突和水环境、水安全及水生态等问题,尝试在河岸带建造人工湿地系统来辅助强化河流水质。设计适应山地城市空间场地约束和近远期城市需求变化,采用“反向设计”和“动态设计”因地制宜地确定设计参数,并对远期运行参数进行校核。湿地系统近期为河水旁路湿地,远期为海绵城市系统的末端雨水湿地。运行结果表明,旁路湿地能使劣Ⅴ类河水稳定达到Ⅴ类水水质,除TP外主要指标达到Ⅱ~Ⅲ类水质;经校核远期也能满足海绵城市系统雨水调蓄、净化需求。试点说明,河岸人工湿地系统对削减河流污染负荷特别是营养盐的输送具有显著的作用,并同时具有城市防洪、生态及景观过渡带功能,且具有可持续性。设计方法可为类似山地城市河流治理提供借鉴。

山地城镇老旧城区污水出户管调查及改进策略研究

城市污水系统主要由出户管、市政污水管和污水处理厂三大部分组成。近年来,国内一些主要城市在建成区污水出户管中改造积累了一定的案例,但可供中小城镇借鉴的经验和数据并不多。为进一步掌握城镇污水出户管状况,通过对重庆市江津区白沙镇城镇污水系统及居民出户管状况进行调查,建立一种工作方法。根据调查结果,并结合一些城市的经验,提出对白沙镇出户管改进在技术、管理、资金来源等方面需要有针对性的策略。非技术措施在城镇出户管改造工程中尤显重要。