水环境污染物迁移转化研究与泥沙运动

从三个方面,即泥沙颗粒本身的性质,污染水体中泥沙运动特点如污水氧化塘中的泥沙运动、河口段的泥沙运动,天然水体中污染物如重金属、难降解有机污染物、营养性污染物和油污染物迁移转化、归宿现象,阐述了将环境科学主要是水环境化学、环境地球化学、水化学和水利工程科学主要是水力学、泥沙运动力学结合起来研究水环境问题的重要性和必要性。     

非饱和土壤溶质迁移转化模型参数优化估算

在分析非饱和土壤中水分和溶质迁移转化规律的基础上,采用与坐标网格相适应的分块连续作用的水动力函数,研究模型参数最优化估算技术.运用Gauss-Newton最小化计算的Levenberg-Marquardt修正法来实现反求模型的迭代问题.该方法被应用于估算一维土柱和二维土槽试验研究模型的参数,探讨了参数给定与估算数量对参数的置信区间和预测效果的影响.经验证表明,参数优化估算技术是可行的,以此参数进行模型预测,其结果是可信的.     

吉林市地下水中"三氮"迁移转化规律

通过对吉林市1988~2004年地下水水化学资料进行分析,认为地下水中“三氮”的分布、随时间变化的特点与其来源有极为密切的关系,农灌区地下水中“三氮”含量在空间上分布比较均匀,丰水期含量升高、枯水期含量降低;工业污染导致地下水中“三氮”含量变化较大,年内丰枯水期变化表现不明显;多年基本表现为地下水中“三氮”不断增高。地下水中“三氮”的增加是土壤和地表水中污染源的增加与补给地下水的渗流共同作用的结果。污染源不同、地表水污染、水文地质条件、水土流失、地下水中Fe2 含量较大对“三氮”迁移转化及其空间分布都有一定的影响。     

"三氮"在黄土非饱和带迁移转化原位试验及数值模拟

通过黄土氮肥淋滤原位试验,对"三氮"(NH4 、NO2-、NO3-)在黄土包气带迁移转化过程进行了深入研究和数值模拟.试验结果表明,硝态氮(NO2-和NO3-)在黄土中迁移性较强,可到达地下水面.由于NO2-的毒性,它在土壤和地下水的累积具有巨大的潜在危险性.因此在研究和模拟"三氮"转化过程中,不能把NO2-仅仅看作是"三氮"转化过程的一个中间过程而忽略它在地下环境中的累积效应.模型识别验证结果表明,"三氮"模拟值与实测值吻合程度较好,可以对"三氮"在包气带中迁移转化和积累过程进行模拟和预测.     

阿特拉津在地下水中迁移转化的实验研究

阿特拉津是研究区内广泛使用的旱田除草剂。为治理其污染的地下水 ,采用静态和动态实验的方法研究其在含水介质砂层中的吸附特性和在地下水中的迁移转化规律。实验结果表明 :砂层对阿特拉津的吸附量小 ,不同固液比 (1.0、0 .5、0 .2 )时的分配系数分别为 0 .10 ,0 .15 ,0 .19cm3 /g ;含水层的弥散度为 0 .0 336m ,阻滞因子为 1.2 9,自然净化系数为 0 .0 0 2 8/d。由此确定所建立的数学模型和参数 ,为研究区阿特拉津污染地下水的治理提供可靠的依据     

土壤中污染物迁移转化规律的数值模拟研究

考虑到田间土壤的结构性以及运移其中的污染物的化学反应特征,建立了两区双点平衡/动力学吸附溶质运移模型。用拟交替显隐式有限差分格式对模型进行了离散,通过编制的相应程序,对一施药期的水田进行了模拟。研究了土壤中污染物的迁移转化规律,分析了不可动水和非平衡吸附相对浓度分布的影响。结果表明：不可动区水相和非平衡吸附相的浓度具有的滞后现象,在污染前期一定程度上起到了延缓污染作用,而在污染后期又在一定程度上加重了污染。二者的存在均对溶质的迁移转化具有重要的影响,进行数值模拟时应充分考虑二者的存在。模拟及分析结果为土壤环境质量评价提供了定量依据,同时对环境污染的治理与控制具有理论和现实意义。     

重金属在土壤-水稻系统中的迁移转化规律研究

重金属在土壤-水稻系统中的迁移转化,受其在水稻土中的形态分布、土壤理化性质、有机物料和微量或大量元素的交互作用影响,以及其在水稻根际环境中的形态转化条件制约.重金属在水稻植株中的分布、迁移和总量传输,是一个动态过程.不同重金属处理水平、不同生长期水稻的不同器官的重金属含量不一,从土壤和根部传输上来的重金属会逐渐积累.     

河流水沙运动对污染物迁移转化效应研究进展

河道内水流和泥沙是污染物迁移转化的主要载体,研究河道内污染物迁移转化过程以及水沙运动对其影响对于治理日益恶化的河流水环境非常重要。结合国内外研究最新动态,对水沙运动作用下污染物迁移转化的试验研究、作用机理、理论模式和数学模型等进行了总结和概述,重点对几种典型的理论模式和数学模型进行了比较分析。目前河流水沙运动对污染物迁移转化效应相关研究存在试验方法比较局限、作用机理存在分歧、理论模式和数学模型不完备等问题,需要进一步进行室内和野外试验技术创新、颗粒界面动力学的微观探索以及污染物在上下覆水和界面上迁移转化理论研究。对河流水沙运动对污染物迁移转化效应研究的研究方向提出了展望。     

河流水沙运动对污染物迁移转化效应研究进展

河道内水流和泥沙是污染物迁移转化的主要载体,研究河道内污染物迁移转化过程以及水沙运动对其影响对于治理日益恶化的河流水环境非常重要。结合国内外研究最新动态,对水沙运动作用下污染物迁移转化的试验研究、作用机理、理论模式和数学模型等进行了总结和概述,重点对几种典型的理论模式和数学模型进行了比较分析。目前河流水沙运动对污染物迁移转化效应相关研究存在试验方法比较局限、作用机理存在分歧、理论模式和数学模型不完备等问题,需要进一步进行室内和野外试验技术创新、颗粒界面动力学的微观探索以及污染物在上下覆水和界面上迁移转化理论研究。对河流水沙运动对污染物迁移转化效应研究的研究方向提出了展望。     

基于HYDRUS-1D模型模拟关中盆地氮在包气带中的迁移转化规律

以陕西关中盆地为研究区,利用HYDRUS-1D软件构建土壤水分运移模型、作物根系吸水模型和溶质运移模型,模拟了"三氮"在包气带中的迁移转化过程.结果表明:1)作物根系吸水吸氮规律一致,且主要吸收氨氮形式的氮素,吸收率为35%;2)亚硝态氮和硝态氮更容易被淋失到地下水中,且主要以硝态氮为主;3)不同包气带岩性对"三氮"向下迁移的速率和迁移量影响很大.     

再生水灌溉条件下氮磷运移转化实验与数值模拟

利用二维饱和-非饱和土壤氮磷运移转化模型nitrogen-2D对污水灌溉试验的实测数据进行了分析, 结果证明所提出的模型可以较好的描述土壤中的水分运动和氮的转化运移过程, 土壤含水量及铵态氮剖面模拟值与实测数据吻合程度较好.用检验过的数学模型模拟了不同污水灌溉方案下土壤及地下水中不同形态氮及磷的变化情况, 分析了不同灌溉方案下土壤的氮磷平衡和农田养分平衡状况, 结果表明: 适度的污水灌溉, 硝态氮和无机磷不会淋溶出1.5m土层, 不会对地下水造成氮磷污染; 施入土壤的铵态氮, 由于有较强的吸附性, 不易被作物直接吸收, 49%转化成硝态氮, 作物根系吸收以硝态氮为主, 氮肥当季利用率为23.3%;反硝化是进行污水灌溉时旱地土壤氮素的主要损失形式, 约占施入氮量的12.6%.      

地下水氮污染治理的探索试验

太行山前石家庄平原区地下水多存在氮污染问题,该文应用已优化制备的生物脱氮菌剂并结合工业乙醇碳源的一同使用,在由一现场渗流区概化制作的多孔介质模型--中细砂箱中,作了一定水流条件下的生物脱氮除污模拟试验探索.结果显示,以一定时段作考察,在投源点位置附近及水流下游的一定范围内,该实施方法可高效去除地下水中的氮污染.为指导野外现场地下水污染的治理,提供科学依据.     

滁州花山水文实验流域径流与氮素耦合模拟研究

采用SWAT模型方法对滁州花山水文实验流域进行了径流与氮素耦合模拟,探讨了流域土地利用对氮素输移的影响。构建了花山水文实验流域SWAT模型,采用2008年1月~2013年12月的降雨、径流等数据对径流模型进行率定和验证,以2012年5月~2013年12月的氮浓度监测数据对氮负荷模型进行验证。利用所建立的模型对现状土地利用情形和土地利用变化情景假设下进行了径流与氮素耦合模拟,计算了现状和不同土地利用情景假设下流域的径流深和氮负荷。结果表明:汛期的氮流失量占全年氮流失的比重较大,每年的汛期是控制氮流失的关键时期;旱地的氮流失潜力较水田大,林地的增加对氮负荷具有一定的消减作用;控制氮肥的使用,加强水土保持能力,可以有效减少流域氮负荷。     

非饱和黄土结构性定量试验研究

非饱和黄土是典型的结构性土,对4种含水率的原状非饱和黄土和重塑非饱和黄土进行了3种围压下的三轴剪切试验。基于二元介质理论,通过原状非饱和黄土和重塑非饱和黄土的应力-应变曲线对比,定义了结构性参数结构应力分担比。考察了不同围压和含水率对结构应力分担比随应变变化的影响,并给出了其定量表达式。试验结果表明,围压和含水率是影响结构性的两个主要因素;随着应变增长,结构应力分担比分先线性增长后指数形式减低,其最大值可以表示成围压和含水率的函数。最后给出了考虑结构性的原状非饱和黄土本构模型的建模思路。     

非饱和带水气二相流动参数确定实验研究

对非饱和带水气二相流动的关键参数确定,尤其是二相流动中气相参数确定的实验方法进行了探索,得出了相应的参数结果,建立了气压自动采集系统,为进一步的非饱和带水气二相流动的实验模拟与数值模拟提供了参数依据。     

岩石切削机理模型分析及实验研究

切削机理模型是研究岩石钻进切削过程中的切削力以及切削热的基础。在分析岩石切削机理模型的基础上,基于摩尔理论和裂纹扩展理论,分析中硬岩石切削状态,认为在中硬岩石切削过程中岩石存在着脆性切削和延展性切削2种方式,在此基础上得到新的中硬岩石切削机理模型。以砂岩、大理岩和花岗岩为钻进对象,开展微钻实验研究。结果表明：切削过程为岩石在刀具的扭矩和推进力作用下发生破坏,导致小岩屑、大切屑不断循环产生的过程,小大切屑形成主要源于岩石挤压变形和裂纹生成扩展。实验结果与岩石切削机理表现出较好的一致性。     

包气带黏性土层对氮素污染地下水的防污性能试验研究

包气带土层是保护地下水的天然屏障,在阻控、拦截氮素污染源的过程中起到了重要作用。通过对北京市典型地区包气带土体进行定水位入渗的土柱淋溶试验,研究土体对于氮素的去除能力和包气带的截污容量。试验中采用了蒸馏水、再生水和河水3种不同的水源。试验结果显示,张家湾包气带土层对氮素污染地下水具有较强的截留和防护能力。对氮素的去除过程具有分段性特征,经历了较稳定和波动下降两个不同的阶段,其中稳定阶段是计算柱体去除能力的关键,提出了考虑滞后区间的时段去除率计算公式。水源对柱体的渗流速度及初期的吸附解析效应有明显影响。土体对氮素的去除作用受环境温度变化的影响,温度15 ℃左右时所达到的稳定阶段对氮素有极强的去除能力。     

土壤中碘的赋存形态及迁移转化研究进展

查明土壤中碘的赋存形态及土壤中碘的迁移转化规律,对于评估碘的生物地球化学行为以及预防人类碘缺乏病具有重要意义。本文基于前人研究,阐述了土壤中碘的来源,并总结了土壤中碘的含量、形态及其影响因素。大气的干湿沉降、土壤母质岩石的风化作用以及植物的吸收与释放是土壤中碘的主要来源。国内外土壤中碘的平均含量约为1~5mg/kg,且主要以有机碘形态存在,有机质则是影响土壤中碘的含量及形态变化的重要因素。吸附是土壤碘迁移转化的主要过程。酸性条件下土壤矿物表面的羟基基团以质子化形式存在,有利于对碘的吸附。由于土壤中成分复杂,建立一个完整的土壤碘数据库是探究土壤碘有关方面的基础;需要进一步寻求更优的土壤碘的分析方法;研究土壤对碘的吸附作用机理以及有机质与微生物对土壤中碘的产生的作用机理也是未来研究的重要方向。     

干旱区引水渠道渗漏补给能力实验研究

针对干旱区山前倾斜平原地层透水能力强、地下水埋深大、补给水源水质普遍较好、泥沙含量高等特点,对渠道渗漏补给能力进行实验研究,寻求适合干旱区特点的快速高效、经济可行并且能够长期运行的地下水人工补给方案。研究结果表明:引水渠道采用下部混凝土板防渗、上部干砌石防渗以增加渠道渗漏量的人工补给地下水方式是可行的。