污染河道对沿岸地下水环境影响规律研究

以江苏奎河为例,观测研究奎河污染物COD_Cr、NH₄+-N、NO₃--N、Cl-入渗进入地下水中发生物理、化学及生物变化的时空分布规律,分析河道沿岸土壤对污染物的去除能力.结果表明:河床的土壤对污染物COD_Cr具有很高的去除率,对NH₄+-N亦有较高的去除率.河道中的NO₃--N在入渗过程中虽有一定的去除率,但由于NH₄+-N、NO₂--N等污染因子转化成NO₃--N,因此该浓度不一定会明显降低.Cl-是保守性污染因子,入渗过程中虽有一定的去除率,但仍对沿岸地下水环境产生影响.因此,当污染河道中污染因子是保守性物质时,必须考虑对沿岸地下水源地的影响.     

地下水与地表水相互作用下硝态氮的迁移转化实验

全球水体氮污染形势严峻,且以硝态氮(NO₃--N)污染为主,研究地下水与地表水(G-S)相互作用模式对NO₃--N在“潜流带”(HZ)中迁移转化的影响是开展水体氮污染综合防控的关键.开展地表水(S)补给地下水(G)(下降流)、地下水(G)补给地表水(S)(上升流)以及交替作用3种模式的NO₃--N迁移转化实验,研究表明:3种模式下,出水NO₃--N浓度可降低95%以上;上升流中反硝化强度大于下降流;异化还原作用(DNRA)对下降流与上升流出水氨氮(NH₄+-N)浓度的贡献分别约为71%和11%;上升流实验后水-土界面有机氮含量是下降流实验后水-土界面的2.3倍.结果表明,G-S相互作用下NO₃--N的衰减途径主要包括:合成有机氮、反硝化及DNRA;相互作用模式对各衰减途径的强度存在影响;HZ介质通过吸附NH₄+-N和微生物作用合成有机氮的方式截留氮素.      

三江平原典型湿地系统大气湿沉降中氮素动态及其生态效应

2004年7月至2005年6月对三江平原典型湿地系统大气湿沉降中的氮素动态进行了研究,并探讨了其生态效应。结果表明,各形态氮月均浓度之间差别较大,具有明显的季节性,原因主要与人类活动、降水强度及频次、风向、地理位置以及氮氧化物自然排放有关;湿沉降的TN组成以TIN为主(51.38%~98.96%),TIN又以NH₄+-N和NO₃--N特别是NH₄+-N为主,降水天气系统的路径在很大程度上影响着降水中各形态氮的组成;降水量与各形态氮浓度均呈较弱的负相关(p>0.05),而NH₄+-N与NO₃--N、TON均呈显著正相关(p<0.05),它们可能具有同源性。NH₄+-N与NO₃--N的良好相关性与其在液相中的反应有关;生长季是全年氮沉降的重要时期,其TN沉降量为非生长季的1.84倍,二者所占比例分别为64.78%和35.22%。除NO₂--N外,其它各形态氮的沉降量均以生长季为主体;全年TN沉降量为7.57 kg/hm2,TIN/TON之比为5.47,TIN为沉降主体,占84.56%。NH₄+-N和NO₃--N是TIN沉降的主体,其所占全年的比例分别为52.55%和30.03%;氮是该区植物生长的限制因素,生长季的氮沉降对于促进植物生长直接生态意义重大,而非生长季的氮沉降对于大量补充次年植物生长初期所需养分的间接生态意义明显,其生态作用不容忽视;近年来湿地系统氮沉降量的降低可能是导致其退化的重要原因,其生态影响也不容忽视。     

不同淹水深度对香蒲生长状况、水质及底泥理化性质的影响

为了研究湿地香蒲种群对不同水深环境的生态响应规律和特征，分别于2018-06-30，2018-07-30，2018-08-29，2018-09-28进行野外采样，通过调查和室内化学分析，探讨了7个不同淹水深度下香蒲种群生长指标、水质因子和底泥因子的变化情况。结果表明：在不同淹水深度下，香蒲的生长指标差异显著，当淹水深度为50 cm时，香蒲的生长状态最优；4个采样日石佛寺水库水样大体呈弱碱性，底泥类型为中性偏酸性；随着淹水深度的增加，水样中的溶解氧（DO）、硝态氮（NO₃^-）和亚硝态氮（NO₂^-）质量浓度逐渐减小，总氮（TN）和氨氮（NH₄⁺）质量浓度增大，底泥中氨氮（NH₄⁺）和有机碳（SOC）质量分数总体增大，总氮（TN）、硝态氮（NO₃^-）和亚硝态氮（NO₂^-）质量分数逐渐减小，电导率总体逐渐降低，总磷（TP）和速效磷（AP）的质量分数基本呈波动状态。底泥和水体中氮元素的含有量对香蒲的生长影响较大。     

天然水温对生物修复污染水源除NH4+-N效果的影响研究

采用弹性填料微孔曝气生物修复方法净化受污染的某饮用水源,探讨了天然水体环境温度变化对生物除NH₄+-N作用效果的影响.结果表明,水体环境温度对生物修复工艺除NH₄+-N作用影响很大.水温越高,生物修复工艺除NH₄+-N效果越好.在较低水环境温度下,水温变化对生物修复工艺除NH₄+-N作用效果影响最大;在日常水体温度下,水温变化对生物修复工艺除NH₄+-N作用效果影响最小;在水体温度较高的条件下,水温变化对生物修复工艺除NH₄+-N作用效果影响较小.     

降雪对三江平原小叶章湿地系统氮输入及生态效应

2006年11月至2007年4月,对降雪、地表积雪、积雪融水以及土壤(0～10cm)渗漏液进行野外监测,系统研究了降雪对三江平原小叶章湿地系统氮输入的影响。结果表明,降雪中氮浓度变化明显,其浓度受多种因素影响,降雪中TIN、TON和TN的沉降量分别为0.375、0.591和0.966kg/hm2。地表积雪的氮库主要由地表积雪的总水量决定。积雪融水中TIN以NH₄+-N为主,TN以TON为主;但NO₃--N较NH₄+-N易流失,TIN较TON易流失。土壤(0～10cm)对积雪融水的TIN、TON和TN截留量分别为1.53、0.10和1.63kg/hm2。积雪融水的氮输入促进土壤微生物和植物生长,具有明显的生态效应。     

氮类污染物在土壤中迁移转化规律试验研究

在分析氮物质迁移过程的基础上,借助于土柱物理模型试验装置,试验研究了氮类污染物在土壤中迁移转化规律,得到了NH₄+-N、NO₃--N在土柱内的时空变化过程。在分析实测资料后,建立了考虑氮的迁移和转化的数学模型。根据实测资料和数学模型的数值解,运用最优化技术率定模型参数,参数验证结果与独立的实测值吻合良好。     

底泥原地稳定化过程中药剂对上覆水体的影响

采用底泥原地稳定化处理技术中的药剂投加方法,对苏州河底泥中投加零价铁(Fe0)、硝酸钙的上覆水体进行为期80 d研究比较.结果表明:投加Fe0后上覆水体的溶解氧(DO)被迅速消耗,体系易形成厌氧环境,而硝酸钙则减缓了上覆水体DO的消耗;投加零价铁或硝酸钙后都会使上覆水体的pH升高,Eh下降;投加Fe0后对上覆水体COD_Cr或TOC的影响较硝酸钙小;此外,两者上覆水体DO、pH和Eh与COD_Cr和TOC之间均具有一定的相关性.     

西藏高原灌区氮素迁移转化特性及模拟方法

针对西藏高原灌区的水文和氮素迁移转化特性,于2014年和2015年青稞种植期在西藏林芝市丹娘灌区测定了土壤-松散岩体介质中径向渗流和地表排水过程中的流量、氨氮和硝态氮浓度变化过程。发展了分段连续演算方法描述径向通量过程,基于集总式一阶动力学方法计算径向渗流及排水过程中氮素的转化过程,构建了西藏高原灌区水文及氮素迁移转化模型。结果表明:灌区径向通量分别占降雨量和灌水量的26.2%和40.9%。进入排水沟的NH₄+-N和NO₃--N通量分别占深层渗漏量的20.2%和25.1%。流量、NH₄+-N和NO₃--N浓度模拟结果的系统偏差、Nash-Sutcliffe系数、相对均方根误差和累积偏差分别为0.043、0.694、0.081和0.242,表明所提出的方法有效地模拟了西藏高原灌区水文及氮素的迁移、转化和入河过程。     

含氮污水灌溉实验研究及污染风险分析

在野外实验基地进行的含氮污水灌溉实验工作基础上,分析了污灌过程中氮化合物在土壤及地下水中迁移转化规律.研究结果表明,污灌对下层土壤及地下水中NH₄+浓度影响较小,但对NO₃-浓度影响较大,尤其是长期进行污灌的土壤,易造成地下水中NO₃-污染.利用本文推导的数学模型,可以定量预测污水灌溉后土壤水及地下水中NH₄+、NO₃-浓度的时空变化.采用Monte-Carlo法,进行含氮污水灌溉污染风险分析,结果表明,进入地下水的NO₃--N最大浓度超过污灌水NO₃--N浓度0.76倍的可能性为25%、超过污灌水NO₃--N浓度0.43倍的可能性为75%,污灌造成的地下水NO₃-污染风险必须引起注意.     

长江中游武汉-九江河段河道卡口及其阻洪可能效应探讨

探讨了长江中游武汉九江河段河道卡口的地质地貌方面特征,并通过对历史水文数据的分析研究了中游河道卡口对洪水的阻碍作用。并以田家镇卡口为典型案例,利用研究河段的水文资料,分析了中游河道卡口对洪水排泄的阻碍作用;如若实施田家镇扩卡,将对中游的防洪是有利的,而且会大大减轻中游特别是武汉的防洪压力,但有可能对下游河势的稳定、河床演变等造成影响,并可能造成其它环境影响,尚需进一步研究。当前全球变暖、水循环加剧、长江中游降水增多,长江中下游将面临更大防洪压力,通过长江中下游扩卡增泄,以适应当前全球变暖的影响。     

黄河下游河槽萎缩与水沙条件关系初步分析

根据黄河下游实测资料分析河槽萎缩变化,采用断面过水面积、同流量(Q=3000m3/s)水位作为河槽萎缩指标,利用水沙系数(平均含沙量与平均流量比值)反映水沙条件变化,建立了河槽萎缩指标与水沙系数的关系,表明河槽萎缩指标与水沙系数有一定的变化规律。     

分布式水文模型中河流水深及其与地下水相互作用的耦合模拟

大尺度流域水文模型一般只模拟河道径流,对河流水深和流速并不关注。在进行河流-地下水相互作用模拟时,河流水深（水位）是一个重要因素,其时空变化及其对河流-地下水水量交换的影响应加以考虑。本文就流域分布式水文模型中河流水深的时空变化计算及其与地下水的实时耦合模拟进行了研究,提出了相应的计算方法,改进了大尺度水文模型WATLAC,并通过V-型流域考题进行了检验。模拟结果显示,模型有效地模拟了V-型流域的河流水深、地下水水位沿河道的时空变化以及河流与地下水的水交换量,揭示了河流-地下水相互作用关系在降雨过程中的变化规律及主控因子。此外就河床糙率对河流水深及河流与地下水间水交换量的影响做了模拟分析,发现河床糙率的改变将影响河流水深,从而进一步影响河流与地下水的水交换量。本文提出的算法较为真实地模拟了河流洪水演进过程及其对河流-地下水相互作用的影响,模型适用于河流-地下水相互作用明显的区域,可作为评估地表-地下水相互影响的有效计算工具。     

Groundwater and surface-water interactions and impacts of human activities in the Hailiutu catchment,northwest China

The interactions between groundwater and surface water have been significantly affected by human activities in the semi-arid Hailiutu catchment, northwest China. Several methods were used to investigate the spatial and temporal interactions between groundwater and surface water. Isotopic and chemical analyses of water samples determined that groundwater discharges to the Hailiutu River, and mass balance equations were employed to estimate groundwater seepage rates along the river using chemical profiles. The hydrograph separation method was used to estimate temporal variations of groundwater discharges to the river. A numerical groundwater model was constructed to simulate groundwater discharges along the river and to analyze effects of water use in the catchment. The simulated seepage rates along the river compare reasonably well with the seepage estimates derived from a chemical profile in 2012. The impacts of human activities (river-water diversion and groundwater abstraction) on the river discharge were analyzed by calculating the differences between the simulated natural groundwater discharge and the measured river discharge. Water use associated with the Hailiutu River increased from 1986 to 1991, reached its highest level from 1992 to 2000, and decreased from 2001 onwards. The reduction of river discharge might have negative impacts on the riparian ecosystem and the water availability for downstream users. The interactions between groundwater and surface water as well as the consequences of human activities should be taken into account when implementing sustainable water resources management in the Hailiutu catchment.     

海河流域二元水循环模型开发及其应用——Ⅱ.水资源管理战略研究应用

综合考虑水文气象、南水北调工程、地下水超采控制、入海水量控制目标等因素,以及现状(2005年)、2010年和2020年3个水平年,设置了9个情景方案,应用海河流域二元水循环模型(简称"二元模型")进行了水资源管理战略情景模拟分析.采用GDP、粮食产量、ET(蒸散发量)、入海水量、总用水量、减少地下水超采量等评价指标对9个情景方案的模拟结果进行了评价,给出了各规划水平年的推荐方案.在此基础上,对今后海河流域水资源管理战略问题如ET控制、地下水超采量控制和入渤海水量控制等进行了讨论.研究表明,未来虽然有南水北调工程对本流域的补水,但需要严格控制流域用水量和耗水量,才能做到逐步减少地下水超采量、增加入渤海水量,实现国民经济与生态环境的和谐发展.     

水位流速耦合演算模型研究

河道防洪,水位和流速是重要的预报特征量.目前对于缺乏流量观测资料和没有稳定水位流量关系线的河道,几乎还没有实用、有效和具有通用性的水位与流速双变量预报模型.以水流质量和力的平衡方程为基础,根据因次分析方法,提出摩阻的导数表达结构,并差分形成水位流速双变量耦合演算模型.通过钱塘江、赣江和桂江3个流域中4个河段的模拟检验,取得了较好的结果,率定期和检验期的确定性系数都大于0.7.初步证明了双变量耦合演算模型结构的合理性和模拟实际河道水流的有效性.     

水位变化影响下的河水-地下水侧向交互带地球化学动态

为了解不同水位变化影响下的河水与地下水侧向交互带地球化学特征动态,以重庆市马鞍溪为研究对象,选取丰水期向枯水期过渡的10-12月为研究期,对河水、地下水及交互带的水位、水温、溶解氧（DO）、pH值、电导率（EC）进行监测,结合对水体主要离子浓度的分析。结果表明,随枯水期到来,侧向交互带水位发生较大变化,交互带与河水间的水位梯度缩小,河水入渗动力逐渐减弱。水位的变化及入渗水温的降低,使交互带微生物活动减弱,pH值上升且变幅减小,DO上升。在其影响下,交互带EC下降,变幅减小,交互带对NO₃-、SO₄2-的净化能力降低,对Mn、Zn等重金属固定能力增强。通过分析交互带地球化学特征的变化,可推断出随马鞍溪枯水期的到来,侧向交互带边界由距河岸30~50 cm移动至距河岸30 cm以内。     

典型岩溶区地下水系统重金属元素分布特征浅析——以广西坡月地下河为例

地下河为岩溶地下水系统的重要组成部分,为查清典型岩溶区地下水系统中重金属指标的含量变化及空间分布特征,文章以广西坡月地下河系统为例,通过不同断面两次采样分析,重点剖析地下河系统在水文地球化学作用下,地下水中以“五毒”元素及Zn、Al和Mn为代表的重金属元素含量。分析结果表明:坡月地下河水体pH值在7.34～8.10 之间,水体中“五毒”元素、Zn、 Al和Mn的检出含量极低或未检出,质量浓度均远小于国家地下水环境质量标准中的Ⅲ类水质标准,适合各种用途。检出含量较高的点主要为地下河明流段或补给区地表水,含量最高分布在坡心地下河出口水体,其原因是坡心地下河系统区内工矿企业和其它经济活动干扰相对较强,特别是工矿企业的矿石和尾矿渣的露天堆放（如金矿）是引起地下水中重金属元素的检出或超标的重要因素。      

大通河流域水能水资源开发对河流水文过程和环境的影响

根据水文观测和引水与水电开发资料,分析了大通河流域水能水资源开发利用现状及其对河流水文过程与生态环境的影响.结果表明：由于区域用水和跨流域引水,使大通河中下游河道的水量减少,水环境容量减小,其中,青石嘴、天堂、连城(二)站3-11月平均流量分别减少0.6%~9.6%、0.5%~3.8%、1.7%~52.9%. 自1994年引大入秦工程建成跨流域引水后,连城(二)站年径流量开始减少,1994-2010年平均径流量比1977-1993年减少了5.7%;引大济湟工程建成通水后,加上引大入秦和引硫济金工程,引水总量将达到12.33×10⁸ m³,占大通河多年平均径流量28.16×10⁸ m³的43.8%,对河川径流的影响十分显著. 至2011年,大通河上已建成梯级电站34座,洪水期电站同时泄水会瞬间加大河道流量,枯水期蓄引水又使减水河段水量减少. 梯级水电站群无序蓄放水使洪水过程由天然的平稳状态转变为人工干预的剧烈变化状态,上下游洪峰不对应,对下游地区的防洪安全产生极大威胁. 过度的水能水资源开发,使大通河中下游部分自然河段出现淹没、断流,水生物和两岸的植物萎缩,水环境污染加重,对生态环境产生负面影响. 建议实行流域水资源统一管理,对梯级电站下泄水量统一调度,在减水河段预留必须的生态基流,确保河道内外生态用水;加强河道水位、流量、泥沙、水环境、水生物监测,为流域防汛、水资源管理、生态环境保护等提供决策依据.     

The use of Artificial Neural Networks in the modeling of socioeconomic category of Integrated Water Resources Management (Case study: Saf-Saf River Basin, North East of Algeria)

This research work has an objective to determine the effective variables in socioeconomic category of Integrated Water Resources Management for Saf-Saf river basin characterized by fast growing demand of urban and rural populations and the demand of economic sectors including industry and agriculture. In this paper, the artificial neural network models were used to model and predict the relationship between water resources mobilization and socioeconomic variables in the Saf-Saf river basin. The study area chosen is Saf-Saf river basin and real data were collected from 30 municipalities for reference year 2010. The results indicate that the feed-forward multilayer perceptron models with back-propagation are useful tools to define and prioritize the most effective variable on water resources mobilization and use. The model evaluation shows that the correlation coefficients are more than 94 % for training, verification, and testing data. The model aims to link the water resources mobilization and driving forces variables with the objective to strengthen the Integrated Water Resources Management approach.