变化环境下汉江径流时空演变规律分析

径流序列是水利工程规划、设计和运行管理的基础资料,汉江作为长江的最大支流,是南水北调中线工程和陕西省引汉济渭工程的水源区,研究其径流演变规律对保障水资源安全、提高区域水资源承载力具有重要意义。基于汉江干流的洋县水文站、黄家港水文站和皇庄水文站的48 a实测日径流序列,采用多方法、多维度综合分析了汉江流域径流的时空演变趋势、变异年份、周期变化、年际变化和年内分配,结果表明径流一致性遭到破坏:①汉江干流的上、中、下游的年径流量分别以-3.12亿、-14.78亿、-5.93亿m^3/(10a)的趋势减少,且下降趋势具有强持续性,但下游的月径流量在1、2月明显增加;②汉江干流在1985、1990年均发生变异,变异后时段的年际变化特征值及年内分配特征指标变化均小幅度下降;③汉江干流的径流序列均存在40~48、11、4~7 a三类周期;④汉江干流的径流年际变差系数介于0.28~0.46之间,极值比介于2.72~7.73之间;⑤汉江干流的最大月平均径流量为7月或9月、最小月平均径流量为12月或2月,径流量的年内分配集中在7-10月、占年径流量50%以上。对该流域的水利工程规划、设计、运行管理及水资源配置方案均具有实际指导意义,同时可为其他流域的径流时空演变规律分析提供一种研究思路。

引汉济渭工程调水区月径流预报模型研究

针对各预报模型预报结果精度评价不统一的现状,考虑径流具有非线性、突变及非平稳性等特点,本文构建了包含均方根误差(RMSE)、平均绝对百分误差(MAPE)和Nash效率系数(NSE)三项指标的综合评价系统,对自回归滑动平均模型(ARMA)、人工神经网络模型(ANN)和支持向量机模型(SVM)在径流汛期和非汛期内进行了预报精度评价。结果表明:①单一评价指标下,ARMA模型与SVM模型预报结果精度相近,而综合评价系统表明,SVM模型预报精度优于ARMA模型;②三种模型在非汛期预报精度均高于汛期预报精度,SVM预报效果均最好。将径流进行分割后预报,预报精度可提高。本研究获得了可靠性和精度较高的月径流预报模型,可为工程水资源高效配置提供理论和技术支撑。

控光对冬小麦耗水特性的影响

【目的】探究不同光照强度对冬小麦耗水特性的影响。【方法】在田间采用遮荫网设置了5个不同的光照处理:自然光照为对照(CK),遮荫率22%(L22)、49%(L49)、57%(L57)、70%(L70)共4种遮光处理,对小麦长期遮光,研究了冬小麦生育期内土壤含水率,棵间蒸发,耗水量等的变化规律。【结果】控光后,冬小麦的各生育期均推迟;0～100 cm土层,遮荫率越大,土壤平均含水率越大,生育期内,L22、L49、L57、L70处理的土壤含水率较CK依次提高4.93%、12.77%、13.85%、17.56%,说明控光可以减少土壤水分消耗;日棵间蒸发随控光程度的增大而减少,L22处理比CK减少了14.7%,而L49、L57、L70处理比CK分别显著地减少了28.6%、34.9%、42.9%;L22处理的水分生产率相比CK增大了5.6%,而其他处理的水分生产率相比CK显著降低。【结论】在产量不显著减少的基础上,冬小麦进行遮光处理可以提高水资源利用效率。

不同控光条件对春玉米耗水规律的影响

【目的】探究不同光照强度对春玉米耗水的影响。【方法】以自然光的强度为对照(LCK),在遮光度分别为38%(L38)、55%(L55)、77%(L77)条件下进行了大田试验,测定了不同控光条件下春玉米全生育期土壤水分分布特征、棵间蒸发、叶面积指数与耗水量的变化规律。【结果】控光条件下春玉米0～40 cm土壤水分分布受影响较大,随着控光程度的增加,土壤水分增加,全生育期,L77、L55、L38处理0～40 cm土层土壤含水率较LCK分别提高7.93%、5.54%、4.95%;春玉米日棵间蒸发强度随生长历时呈变小的趋势,全生育期L38、L55、L77处理平均日棵间蒸发强度较LCK处理分别减小9.17%、19.62%、29.34%;全生育期,春玉米耗水量在345.1～386.7 mm之间,随着光照强度减小,春玉米耗水量减小,L38、L55、L77比LCK减少3.3%、9.3%、10.8%;不同生育阶段春玉米耗水量不同,拔节期与乳熟期为主要耗水阶段,共占总耗水量的59.8%以上。【结论】控光条件有效减少了土壤水分消耗,降低春玉米棵间蒸发量,从而减少春玉米耗水。

强降雨对水源水库夏季蓝藻水华的影响

随着全球气候变暖,降雨形式对水库水质和蓝藻水华的影响受到了越来越多的关注。研究不同降雨形式对我国淮河流域水源水库藻类生长的影响有重要的意义和价值。于2012年和2014年的6~10月份对库区和入库径流进行野外监测,包括物理化学参数和浮游植物的变化,其中浮游植物群落组成用功能群法进行分析。2012年的总降雨量与2014年相近,但2012年强降雨次数更多,且降雨更集中,使得该水库营养盐水平提高,但并未破坏水库的分层。2012年夏季水库爆发蓝藻水华,优势功能群为M(代表种属微囊藻),冗余分析表明功能群M与总磷、总氮和水温呈显著正相关。2014年夏季的水库浮游植物生物量明显低于2012年同期,主要优势功能群为Tc和S2,硝态氮、温度和Schmidt指数是影响浮游植物群落结构的主要环境因子。研究结果表明,随着全球气候变暖和强降雨发生频率的升高,该水库夏季爆发蓝藻水华的风险会增大。

遮荫对冬小麦生长及形态建模的影响

为了探究光照条件的改变对冬小麦生长形态的影响。设置4种遮荫处理,分别达到光照强度的81.3%(L81.3)、57.9%(L57.9)、43.6%(L43.6)和27.8%(L27.8),无遮荫处理作常规对照记为CK。结果表明,对冬小麦从拔节期至成熟期长期遮荫,可造成随着光照强度的减小,冬小麦各生育期延长的情况逐渐加剧,株高在拔节期至抽穗期逐渐减小,叶面积和叶面积峰值逐渐增加,以及穗长线性减小。不同遮荫处理对最终株高没有形成较为明显的规律性。叶面积随着冬小麦生长时间的变化表现出“先增大,后减小”的规律,不同遮荫条件下,叶面积的峰值发生偏移,且峰值相对增加值和光强消减值之间的关系用指数函数拟合具有较好的相关性,遮荫在一定程度上促进了叶面积的增加,同时延缓了叶面积变黄和衰老。用Logistic函数拟合株高、Gauss函数拟合叶面积和线性拟合穗长均有较好的相关性。因此,L81.3处理对冬小麦生长形态影响较小,用拟合函数可以进行不同光照条件下各指标的预测,并且对研究冬小麦生长形态等方面的变化对产量和耗水等方面的影响。

夏季暴雨引发的城市供水水质污染风险及防治对策

受全球气候变化的影响,我国暴雨事件发生的频率有逐年增高的趋势。强降雨期间形成的暴雨径流对土地有强烈的冲刷作用,并可以携带大量的污染物如泥沙颗粒、重金属、有机污染物以及人和动物的粪便等进入饮用水水源地,这会直接导致水质恶化,并可能对人类饮水安全造成严重威胁。本文从浊度、有机物和微生物三方面解析了暴雨对城市水源水的污染风险,并针对污染源解析和水质污染特征提出了相应的水源地管理与水厂工艺改进措施,以期为城市饮用水安全提供技术保障。

典型突发事件对二级出水超滤膜污染的影响研究进展

超滤工艺被广泛应用于城镇污水厂二级出水的深度处理,其膜污染问题是阻碍水回用系统经济、稳定运行的重要因素。当前突发环境事件频发,已对污水厂深度处理的稳定性构成严重威胁。综述了二级出水有机物特征对超滤膜污染的影响,总结了典型环境突发事件对污水处理系统中微生物代谢和群落结构的影响,在此基础上对典型突发事件影响下二级出水超滤膜污染的未来研究方向提出了建议,旨在降低未来突发环境事件对污水厂运行的负面影响。

侧流活性污泥水解工艺脱氮性能及功能微生物的研究

通过构建实验室反应器,比较分析侧流活性污泥水解(SSH)工艺和常规厌氧/缺氧/好氧(A^(2)/O)工艺在不同进水负荷下的脱氮性能及功能微生物群落结构的变化规律。结果表明,在相同进水条件下,SSH反应器具有更好且更稳定的脱氮性能,72%的出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。提高进水污泥负荷可提升两种工艺的脱氮性能,而水力条件的改变会造成出水总氮和氨氮浓度的波动。微生物群落结构分析表明,SSH反应器中脱氮功能微生物的多样性和相对丰度均高于A^(2)/O反应器,这可能和其特殊的工艺构型有关。

遮荫对冬小麦干物质与产量及品质的影响

设置4个遮荫处理,即光照强度的81.3%、57.9%、43.6%和27.8%,以无遮荫处理作常规对照,探究光照条件的改变对冬小麦干物质、产量及品质的影响。结果表明,对冬小麦从拔节期至成熟期长期遮荫,随着光照强度的减小,干物质重、总干物质积累平均速率、穗干重百分比、产量、穗粒数、千粒重、籽粒淀粉和还原糖含量逐渐降低,叶干重百分比逐渐升高。随冬小麦的生长,干物质量的积累增长率呈现出先增大后减小的趋势,干物质积累平均速率也不断增加,到生长后期平均增长速率有所降低。遮荫处理不仅降低了总干物质重,而且影响了冬小麦干物质量在各器官上的分配。各指标中穗粒数对于产量形成的影响最大,其次是千粒重、总干物质重,而成穗数对于产量没有显著性影响。用Logistic函数拟合干物质量积累,用线性函数拟合总干物质重、籽粒淀粉和还原糖含量,以及三次多项式拟合产量,均有较好的相关性。轻度遮荫对各指标影响较小,用拟合函数可以进行不同光照条件下各指标的预测。

特种化工废水处理工艺设计实例

采用铁碳微电解/上流式厌氧污泥床/水解酸化/接触氧化/曝气生物滤池/絮凝沉淀工艺处理某化学研究所特种化工废水,处理规模为500 m^3/d。工程运行结果表明,该工艺处理效率高,最终出水COD、总氮、氨氮和SS分别低于15、9、0. 8和2 mg/L,达到允许排放标准。

进水条件对侧流活性污泥水解工艺性能和微生物的影响

针对传统生物脱氮除磷工艺性能易受进水条件变化影响的缺点,构建了侧流活性污泥水解(SSH)工艺反应器,比较研究了该反应器与常规厌氧/缺氧/好氧(A^(2)/O)工艺反应器在不同进水条件下的污染物处理性能和微生物群落的变化规律。试验结果表明:A^(2)/O和SSH反应器化学需氧量(COD)去除性能的变化较小,整体COD去除率均维持在90%左右。进水负荷和流量的升高有利于提高脱氮除磷效果。A^(2)/O和SSH反应器的总氮去除率分别从阶段Ⅰ的58%和72%升高到阶段Ⅲ的67%和83%,总磷去除率均从60%左右升高到85%以上。与A^(2)/O反应器相比,进水条件变化对SSH反应器脱氮性能的影响较小。相同进水条件下SSH反应器脱氮性能更好,总氮平均去除率比A^(2)/O反应器高出23%。高通量测序结果表明,SSH反应器中微生物群落的多样性更高,Dechloromonas、Accumulibacter等脱氮除磷功能菌的相对丰度更高,是反应器出水水质良好且稳定的重要原因。研究成果可为SSH工艺的设计与实际应用提供参考依据。