BAF在给水处理中的应用

针对珠江水源高有机物、高氨氮的水质特征,在常规处理工艺前引入曝气生物滤池(BAF)对原水预处理,并进行了一个水文年的中试研究.结果表明,BAF对氨氮、有机物具有明显的去除效果,对氨氮的月平均去除率60%~85%,对CODMn的月平均去除率20%~60%,试验过程未发现亚硝酸盐的累计,最终砂滤出水水质主要指标完全达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006).     

受潮汐影响的闸控河网水质的模拟

以河道法为基础建立水动力学计算模块,模块集成了产流、汇流模型,包括了多种闸门运行控制方式的模拟.以美国国家环保局(EPA)的水质模型(WASP6)为基础建立了考虑水质主要指标CODCr,NH3-N,BOD5和DO及点污染源和面污染源的水质计算模块.该耦合模型水量和水质同时耦联计算,特别适宜于受潮汐影响的河网水质的模拟.模型利用上海市青浦、松江区河网实测资料进行了验证,CODCr的计算误差在-25%~18%之间,NH3-N的计算误差在-14%~20%之间.考虑到实测数据的误差,模型水质计算的精度完全满足工程计算精度的要求.该耦合模型可以用于受潮汐影响的闸控河网水质的模拟.     

太湖富营养化生态学数学模型研究

建立了描述太湖藻类生消的富营养化生态学数学模型,模拟变量为藻类、氨氮、硝酸盐氮、无机氮、BOD、溶解氧、有机氮、有机磷8项;利用气象、水文、水质的同步监测资料对模型中的参数进行了率定.根据1993年实测气象、水文、水质监测值,对模型计算结果进行了验证,计算值和实测值不论从数值大小还是从分布趋势看,都较为接近.另外,对影响环境比较重要的叶绿素和氨氮高浓度区,模式预测结果较好,从总体上看所建模型能够描述太湖叶绿素和氨氮的时空分布特征.     

三峡库区次级河流河口回水变动区回水时段水质模型

根据三峡库区次级河流“回水变动区”的定义,以及云阳县澎溪河河口近年来的水文特征及水质现状,采用狭长湖库移流衰减模型模拟澎溪河河口回水变动区回水时段的水质,确定模型参数K1,计算了2005年污染物浓度值。结果显示:计算值与实测值的相对误差在±4%以内,提示模型可以用来模拟三峡库区次级河流河口回水变动区回水时段的水质。     

WASP6系统在三峡库区水质仿真中的应用

以1996—2002年三峡库区干流代表性断面水质监测资料为基础，运用WASP6系统对三峡库区水质进行了模拟与预测．结果表明，模拟值与实测值吻合较好，相对误差在15％以下的占92％；在维持现有污染负荷不变的情况下，蓄水前后水质变化不大，各断面水质均可达到地面水环境质量标准中的Ⅲ类或Ⅱ类水质标准；低水位运行的情况下，各断面的水质明显好于高水位运行情况．     

不同流量情景径流对水质组合事件发生概率的影响研究——以淮河流域蚌埠闸为例

河流水量与水质之间相互联系,相互影响,正确认识水量对水质的影响是进行水量水质联合调度的基础.以淮河流域蚌埠闸为例,按蚌埠闸流量高低(低、中、高)分别设置3种情景(对应情景1,2,3),基于Copula函数,分别建立以上3种流量情景下对应的蚌埠闸水质变量(CODMn和NH3-N)的联合分布函数,对上述3种不同流量情景下水质变量不同组合事件发生概率进行了分析.结果表明,蚌埠闸上各种水质超标组合事件的发生概率总体上是随着闸上流量的增加而减小的,以III类水为标准,相对于低流量条件(情景1),中等流量条件(情景2)可以显著降低蚌埠闸上两水质同时超标风险,风险率值从情景1下此类事件的概率41%迅速降低至15%,而高流量条件(情景3)可以进一步降低其概率至3%.研究结果可以为当前淮河流域水量水质联合调度提供决策依据.     

漠阳江流域水环境容量的时空分布特征研究

针对实测径流资料较缺乏的漠阳江流域, 通过流域水文模型HSPF(hydrological simulation program-Fortran)模拟各支流和子流域详细的径流时空特征, 利用一维稳态水质数学模型计算不同时间和空间上化学需氧量(COD)和氨氮的水环境容量。结果表明: 1) 在漠阳江流域, HSPF模型对年与月径流模拟的相对误差小于15%, Nash-Sutcliffe系数大于0.9; 水质模型的相对误差在 10%左右, Nash-Sutcliffe 系数大于0.8; 2) 在90%, 50%和10%保证率下, 漠阳江流域COD的环境容量分别为16.45, 21.84和24.97 万t, 氨氮的环境容量分别为0.51, 0.88 万t 和1.14 万t; 受径流季节波动影响, 枯水期与丰水期季节水环境容量差异明显; 1月份的水环境容量及其变差最小, 6月份的水环境容量及其变差最大; 3) 空间分布上, 漠阳江干流流域承载力较大, 一级与二级支流的承载力较小。因此, 在水文资料缺乏的流域, 可基于HSPF模型模拟的水文条件, 开展水环境容量的时空分布分析, 为水环境容量总量控制方案的制定提供指导。     

黑河上游祁连（电站二）站水位—流量关系单值化分析

依据《水文巡测规范》(SL195-2015)规定的单值化分析要求和方法,对祁连(电站二)站2014-2017年实测水位流量测点逐年进行单一线定线分析,计算年径流量、随机不确定度、系统误差、相对误差并与整编成果进行比较,结果表明:测流按照单一线方法进行布点满足整编精度要求,可开展巡测,祁连(电站二)站符合巡测的要求,各项指标均在允许范围之内,用祁连(电站二)站多年水位—流量关系综合曲线推流,可为流域水文资料合理使用提供科学依据和成果精度保证。     

近60年以来洞庭湖水文情势变异及生态效应

为了定量评价近60年来洞庭湖水文情势的动态变化，基于洞庭湖城陵矶、南咀和杨柳潭水文站1959～2016年的日平均水位序列，运用M-K法和累积距平法分析了洞庭湖水位的时空变化特征，结合IHA-RVA法综合评估水文变异前后洞庭湖水文指标改变程度，并采用累积量斜率变化率法定量评价人类活动和气候变化对洞庭湖水位变化的贡献率.研究结果表明：(1)西洞庭湖南咀站的年均水位呈下降趋势，而东洞庭湖城陵矶站和南洞庭湖杨柳潭站的年均水位呈上升趋势，洞庭湖水位突变年份为1979年和2003年；(2)洞庭湖水文情势以1959～1978年作为水文未受干扰阶段，则水文变异Ⅰ阶段(1979～2002年)城陵矶、南咀和杨柳潭水文站水文改变度分别为39%、26%和27%,洞庭湖整体水文改变程度属于低度改变；水文变异ⅡⅠ阶段(2003～2016年)城陵矶、南咀和杨柳潭水文站水文改变度分别为60%、41%和31%,洞庭湖整体水文改变程度属于中度改变；总体上，东洞庭湖水文改变程度最大，西洞庭湖和南洞庭湖水文改变程度较小；(3)西洞庭湖和南洞庭湖1979～2002年期间水文情势受人类活动影响较大，2003～2016年受气候降水...     

新安江模型中河道汇流方法的改进

为解决子流域与网格河道之间的匹配问题,在新安江模型(XAJ)的基础上,采用考虑旁侧入流的扩散波和修正后的Muskingum-Cunge-Todini(MCT)2种演算法对河道汇流计算进行改进,建立了XAJ-DCH模型。分别采用原新安江模型的Muskingum以及XAJ-DCH模型中的MCT和扩散波演算法对呈村流域进行洪水模拟,模拟结果表明:呈村流域率定期和验证期的洪峰相对误差为-20%~20%,洪量相对误差为-10%~10%,确定性系数都大于0.7,并且3种方法的洪峰相对误差、洪量相对误差、确定性系数模拟的结果相似,从而验证了XAJ-DCH模型的合理性;相比于新安江模型,XAJ-DCH模型不仅可以用于出口站点的流量模拟,同时可以预测流域内部河道断面的水位和流量;由于汇流计算模块中引入了扩散波方法,可提高模型在地势平缓地区的预报精度。     

不同设计水文条件下颍河水环境容量计算研究

针对水环境容量受水文条件影响的特征,本文以颍河(郑州段)为例,采用一维水环境容量模型探讨了3种不同设计水文条件下水环境容量的差异.结果表明:分水期设计条件较常规方法(多年平均流量)计算的COD和氨氮容量分别增加了7.15%和9.75%;月平均流量设计条件较常规方法计算的COD和氨氮容量分别增加了4.89%和6.35%;分水期与月平均流量设计条件水环境容量接近,COD和氨氮容量仅分别增加了2.14%和3.20%.比较3种设计水文条件下水环境容量的大小,发现在考虑河道动态特性的设计水文条件下计算的水环境容量更能真实有效地反映河流水环境容量的实际变化规律,从而实现水环境容量的总量分配和季节性利用.     

波浪模型(YW-SWP)在海岸工程中的应用

在缺乏波浪观测资料无法求得深水波要素的情况下,利用岸站观测的风场资料,采用在国际通用的WAM波浪数学模型上建立的YW-SWP模型求得深水波要素.计算结果表明:在同一风场下,利用YW-SWP模型得到的波高与实测值相比,其最大相对误差为7%;而利用海港水文规范、国家堤防工程规范S、MB公式求得的波高与实测值相比,最大相对误差分别为10%,30%,40%.     

杭师大仓前校区河道水质动态变化与水环境容量分析

通过对杭师大仓前校区(一期)河道水体近一年的连续采样监测,获取了仓前校区校园水环境的动态变化信息,并测算了护校河及景观水域的水环境容量.结果表明:校区河道水质基本处于Ⅳ到Ⅴ类水体,不同水质指标变化规律各异;余杭塘河配水和降雨径流对校区水体COD与BOD_5污染贡献率较大,存在点源和面源污染风险;利用一维模型计算90%水文保证率下护校河与景观水域COD的环境容量分别为368.48、397.22t/a,氨氮的环境容量为41.71、42.82t/a,75%水文保证率下护校河与景观水域COD的环境容量分别为594.41、640.77t/a,氨氮的环境容量为67.28、69.07t/a,均存在一定的环境容量.     

深圳河湾流域水污染源解析研究

利用污染源调查资料、污水处理厂运行数据、底质监测结果、SWMM的非点源污染模型和截排系统溢流模型, 估算深圳河湾流域的非点源和溢流污染负荷, 解析流域主要污染物的时空分布和来源, 得到如下结论。1) 2015年深圳河湾流域全年入河负荷量为COD 3.676 万 t/a, 氨氮 5715.65 t/a, TP 494.36 t/a, 其中点源为COD 2.63 万 t/a, 氨氮 5496.9 t/a, TP 463.55 t/a, 占全年的比例分别为72%, 96%和94%。非点源负荷为COD 8608 t/a, 氨氮 99.8 t/a, TP 18 t/a。雨季(4-9 月)溢流总负荷为COD 1894.05 t, 氨氮 118.95 t, TP 12.81 t。2) 深圳河湾流域单日入河负荷为COD 116.5 t/d, 氨氮 15.75 t/d, TP 1.412 t/d; 旱季污染源中漏排污水, 各指标负荷属排污口和支流漏排占比最大; 旱季点源总COD为71.94 t/d, 氨氮为15.06 t/d, TP为1.27 t/d。雨季中, 非点源的COD占比最大(34.21%), 其次是支流漏排(28.73%)和排污口(22.3%); 3) 雨季非点源和溢流的负荷对水质的影响不能忽略, 尤其是暴雨天, 虽然时间短, 但大量负荷对水质冲击的影响极其严重, 恢复到正常水质需较长的时间。     

梯级水库叠加影响下汉江中下游流域水文情势变化研究

水文情势是塑造河流生态系统结构和功能特征的关键性因子.汉江是长江最大的支流,为保证汉江中下游的水量,先后实施了汉江中下游梯级渠化工程,将自然河流形态变为河道型水库,对中下游水文情势产生重大影响.这里结合水文指标法(IHA)和变化范围法(RVA),识别了丹江口、王甫洲和崔家营多级水库联合运行蓄水前后对汉江中下游水文情势及其水文改变度的耦合影响.结果表明：随着中下游梯级水库数量的增多,各站流量的整体改变度增加,但与距水库距离远近关系不大;其中沙洋站从41.6%增加到72.1%;水库蓄水后,汉江中下游流量要素中,流量变化率与频率改变度绝对值最大(平均水文改变度为61.2%),其次是高、低脉冲频率与历时、极端流量大小及历时和月平均流量值(平均水文改变度分别为59.9%、54.7%和43.0%),随着上游梯级水库数量的增多,各站水位的整体改变度大大增加,且在皇庄站以上,距离水库越远,改变度越大;水库蓄水后,汉江中下游水位要素中,月平均水位值的改变度绝对值最大(平均水文改变度为68.1%).说明梯级水库对汉江中下游流域的耦合作用与水库数量密切相关,且对水文情势尤其是水位的改变很大.     

浸没式膜生物反应器处理微污染水的工艺强化

对比了单独膜与膜生物反应器(MBR)对微污染原水的处理效果,并研究了投加氯化铵、葡萄糖和粉末活性炭等强化措施对MBR处理效果的影响。结果表明,单独膜工艺对CODMn和氨氮去除率只有16%和5%;而以粉末活性炭为生物载体的MBR工艺对CODMn和氨氮去除率提高到35.3%和44.5%;提高原水有机物浓度和氨氮浓度对CODMn和氨氮去除效率提高作用有限;更换10%的PAC后,提高了MBR对CODMn的去除效果,其去除效率可由原来的35.3%提高到50% 。     

基于北京二号卫星影像与同步实测数据的椒江入海口水质遥感反演

利用2020年7月23日北京二号卫星影像和现场同步实测水质数据,建立水质参数与影像波段的一元和多元线性回归方程,选择决定系数(R²)最高的方程对台州椒江入海口水域的氨氮、总磷和COD_Mn进行遥感反演,并对3种水质参数进行精度评价.结果显示,在氨氮、总磷和COD_Mn 3种水质参数中,采用4个波段组合的反演模型的R²均为最高.氨氮、总磷和COD_Mn的精度检验结果中,均方根误差分别为0.03、0.18和4.24 mg/L,平均相对误差分别为15.86%、24.41%和23.91%,反演精度从高到低依次为氨氮、COD_Mn和总磷.3种水质参数水平均从上游向下游递增,最高值都出现在靠近入海口处;地表水环境质量等级也大致呈现从上游至下游水质等级逐渐变差的趋势.     

喀斯特湿地空心莲子草入侵迹地水质时空变化特征

为了解威宁草海湿地空心莲子草入侵迹地水质时空变化特征,于2018年1月(冬)、2018年4月(春)、2018年7月(夏)及2018年10月(秋),在草海湿地空心莲子草入侵迹地,根据空心莲子草入侵状态分别采集水体样品,测定pH值、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N) 、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn )和叶绿素a(Chl.a)等水质指标,对空心莲子草入侵迹地水体富营养化状态及水质时空变化特征进行分析。结果表明：（1）草海湿地空心莲子草入侵迹地水质pH、TN、NH4+-N、TP、CODMn、Chl.a季节性差异显著（p<0.05）,TN、NH4+-N、TP、CODMn和Chl.a随水域变化从上游至下游呈降低趋势。TN、NH4+-N、TP、Chl.a随入侵程度的增加呈显著降低趋势（p<0.05）;（2）空心莲子草入侵迹地水体综合营养指数随季节变化呈下降趋势,春季水质最差。随水域变化综合营养指数沿上游到下游呈降低趋势,上游水质最差。草海湿地空心莲子草入侵迹地水体总体处于中度富营养化状态;（3）草海湿地空心莲子草入侵迹地属于磷限制型,通过限制磷元素的输入可有效降低水体富营养化程度。     

珠江三角洲河网与伶仃洋一、三维水质模型联解研究

建立了珠江三角洲河网区和伶仃洋的水质耦合数学模型,采用时段交替法进行一、三维模型的耦合计算.利用统计得到的珠江三角洲1998年的污染源排污量资料以及1998年6月26(27日在伶仃洋同步观测的水质(COD)资料对耦合模型的计算结果进行了验证,结果表明模型:计算值和实测值基本吻合,说明该耦合模型可用来描述珠江三角洲河网区和伶仃洋区的耦合水质变化过程.     

河网水动力及综合水质模型的研究

采用Preissmann 4点隐式差分格式离散一维圣维南方程组,应用三级联解法求解河网水动力数学模型。基于河道-节点-河道算法的河网水质模型的求解特点,在WASP的水质模型理论基础上,建立了河网非稳态水动力综合生态水质数学模型,考虑了多个污染物变量的耦合计算、变量之间的相互转化和迁移。利用模型对4个河网算例进行验证。验证表明,水位和流量过程计算值与实测值吻合很好,各水质变量的计算值和实测值也符合较好,可见模型是合理可靠的,为河网的水质预测和管理提供了一个较为简便实用的工具。