干湿交替条件下包气带土柱中氮素迁移转化规律实验

干湿交替的回灌方法常被用于解决地面回灌补给地下水的堵塞问题。研究干湿交替条件下地面回灌对地下水的影响对于指导再生水回灌地下水具有重要实际意义。通过室内土柱模拟实验,在入渗强度为10.5 mm/h的条件下,日均进水量3 888 mL;用干湿交替的地面回灌模式持续运行136 d,累计灌入氨氮含量为5 mg/L的模拟再生水23 894 L,研究包气带土柱对氨氮的去除效果及氮素在包气带中的迁移转化规律。研究表明,充分利用包气带的好氧、兼氧和厌氧环境,生物脱氮是地下水回灌过程中脱氮的主要途径。包气带对氨氮的去除机理主要为土壤对氨氮的吸附作用和微生物的降解作用。回灌过程中累积在土颗粒表面的氨氮在干期发生硝化作用,干湿交替会加强氮素在包气带的迁移转化,导致干期后的回灌初期大量硝态氮迁移到饱和带地下水中。     

再生水地表回灌补给地下水的水质安全保障体系

把城市污水净化处理为符合回灌标准的再生水并安全回灌补给地下水, 对于实现污水资源化、含水层恢复、缓解我国水资源供需矛盾和环境污染态势具有重要意义.针对再生水回灌地下水存在的水质安全问题, 通过理论分析、系列实验和技术集成形成了再生水地表回灌补给地下水的水质安全保障体系及关键技术.该安全保障体系包括场地选择与勘查、高效低成本的再生水处理技术、土壤—含水层系统数学模型和回灌方案设计技术、水质监控系统、安全评价技术以及回灌管理法规等.这些要素相互依赖、相互作用, 构成一个完整的体系.郑州郊区示范工程证实了该水质安全保障体系的可行性.2年示范工程表明, 处理的再生水水质达到《城市污水再生利用地下水回灌水质》(GB/T 19772-2005)标准, 优于场地背景地下水水质, 补给含水层后的地下水基本达到《地下水质量标准》(GB/T 14818-1993)Ⅲ类水标准.建议有关政府部门把再生水利用及回灌补给地下水, 纳入水资源开发利用及环境保护规划的整体框架中, 尽快制定或完善再生水回灌补给地下水的相关法律、法规和标准体系, 建立再生水回灌许可证制度, 有序推进再生水回灌工程.      

模糊评判方法在辽宁省中部地区浅层地下水综合环境质量评价中的应用

选取铁、锰、总硬度、亚硝酸盐、氨氮、氯化物、氟化物、挥发性酚、钡、铍等10项指标为地下水评价指标,根据国家制定的地下水质量标准,采用模糊综合评判方法,系统评价了辽宁省中部地区浅层地下水质量。研究结果表明辽宁中部地区浅层地下水以高铁锰离子含量为特征,综合环境质量较差,多数水体不能直接作为饮用水。超标浅层地下水占调查总面积的一半,主要集中在辽河中下游的冲积平原。影响水质的主要因素是铁锰离子含量和总硬度,其次为氨氮、亚硝酸根和氯离子含量。通过对地下水质量评价,使辽宁中部地区浅层地下水质量特征更加明晰,为制定水资源保护与规划提供了科学依据。     

基于GSFLOW的镜湖湿地地表水与地下水耦合数值模拟

湿地地表径流包括明渠流和片流等多种形式,且存在海绵状土壤层,其地表水-地下水耦合模拟困难。针对湿地片流和海绵层模拟不准确的问题,以绍兴镜湖国家城市湿地公园为研究对象,考虑湿地多年植物生长沉积形成的独特海绵层,基于GSFLOW模型构建湿地地表水与地下水耦合数值模型,通过二维扩散方程模拟湿地片流、一维圣维南方程模拟湿地明渠流,使用竖管法测量湿地海绵层渗透系数,利用模拟区水文站的监测数据率定模型参数并对模拟结果进行验证,应用校正后模型模拟湿地地表水与地下水的水量交互过程,并对研究区进行水均衡分析。研究结果表明:考虑湿地海绵层的湿地地表水与地下水耦合模型能较为真实地反映湿地水文特性,湿地以地表水补给地下水为主,补给量随降雨量变化。研究建立的湿地地表水与地下水耦合模型合理可靠,对湿地水文分析有良好的应用价值。     

再生水干湿交替入渗过程中添加碳源对包气带脱氮的影响

干湿交替的回灌方法常被用于解决再生水地表回灌的堵塞问题,但干湿交替回灌可能造成硝态氮被淋洗进入地下水.通过室内土柱模拟入渗实验,对比研究了以葡萄糖作为碳源的低碳氮比再生水干湿交替回灌、干期前蒸馏水淋洗、干期前添加甲醇溶液和干期后添加甲醇溶液4种条件下对包气带氮素迁移转化和脱氮效果的影响.实验表明,对于碳氮比为2.5∶1...     

山东烟台大沽夹河流域中下游地区地下水水质演变特征研究

本文以山东烟台大沽夹河中下游地区1987～2017年地下水水质监测数据为背景,选取对地下水影响较大的钠钾离子、钙离子、镁离子、重碳酸根离子、硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子以及总硬度、矿化度作为研究对象,利用Grapher软件,制作地下水水质动态曲线图,分析地下水水质多年变化特征,并使用AquaChem软件绘制Piper三线图,总结地下水水质类型及其变化规律,对比分析研究区30年地下水质量变化情况,选择时间序列法对大沽夹河中下游地区地下水水质进去趋势预测,结果表明:研究区地下水主要离子浓度呈上升趋势,水化学类型由HCO3- Ca、HCO3·Cl- Ca·Na向HCO3·SO4- Ca·Na、HCO3·Cl·SO4- Ca·Na转变。但地下水质量变化不大。除下游沿海区域外,大部分地区尚未超过Ⅲ类水标准,仅部分地区NO3-超标明显。     

黄河三角洲地下水关键水盐因子及其植被效应

为了解黄河三角洲地下水生态环境功能,采用数理统计、地统计和同位素方法及3S技术,对"地下水-陆生植被"系统中关键水盐因子及其植被效应进行了深入研究。结果显示,区域典型植被主要以埋深普遍较浅(1.0～3.0 m)的地下水为水源,说明地下水是生态环境的敏感要素。潜水c(Cl-)与c(TDS)均呈显著的方向性空间变异(沿地下水流向二者浓度递增),且二者具有空间分布一致性(R=0.999),表明Cl-是潜水水质的主控离子。归一化植被指数(I_NDVI)与潜水c(Cl-)间呈较显著的Logistic关系,揭示潜水c(Cl-)是地下水这一生态环境敏感要素中的关键因子,其对上覆植被强烈的胁迫和驱动作用引发了区域典型的生态环境效应。在黄河三角洲高效生态经济区的开发建设过程中,应特别重视植被与潜水c(Cl-)间极为密切的作用与反作用关系,积极采取有效的人为调控措施。     

山东省东部地区浅层地下水地球化学特征及环境质量评价

以山东省东部地区农业生态地球化学调查中浅层地下水数据为基础,对分析测试的29项指标的地球化学特征进行了研究。调查区浅层地下水中,Mo、Pb、Mn、Fe、Cl-、NO2-、总硬度等含量变化较大,导致局部水质变差;其他指标含量变化较小,在浅层地下水中分布均匀。参照我国地下水质量标准和生活饮用水质量标准,对本区浅层地下水进行了单因子与综合环境质量评价,该区不可直接饮用的浅层地下水占44.88%,综合环境质量较差;地下水污染多发生在主要城市、工矿企业及其周边地区;单指标水污染呈点(源)状、线状分布,主要超标指标为总硬度、溶解性总固体、高锰酸钾指数、NO2-、Cl-、F-、Mn、Fe。重点探讨了高密北部高氟浅层地下水形成的原因,为区内高氟水治理及地氟病防治提供了依据。     

北方物流城地下水环境影响预测与评价

北方物流城在运行过程中会产生生产垃圾与生产废水、生活垃圾和生活污水,区域地下水环境质量较差,分析地下水流场变化特征,根据污染物排放情况,确定污染指标,设定污染情景和源强,采用Mod Flow三维水流模型和溶质运移模型对北方物流城地下水环境影响进行预测和评价,结果显示:区域内浅层潜水水质相对较差,主要超标污染物为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮,含水层岩性为中粗砂和卵砾石,渗透性强,地下水流水力坡度大,污染物运移快,地下水极易受到污染,主要污染物为氨氮和CODCr。在无防渗或事故有防渗破裂情境下,浅层潜水会受到污染,如果叠加出现防渗层破损情况,造成地下水污染的风险会加大。为保护地下水环境提供科学依据。     

地下水氟离子分布规律与超标成因浅析——以北京南郊第四系地下水为例

饮用水中氟浓度超标,是导致地方性氟中毒疾病的主要因素。通过水质资料综合分析,结合农村安全饮水工程的施工及水质专项调查,开展了地下水中氟分布规律的研究,掌握了氟在地下水空间的分布规律。浅层地下水中氟离子浓度超标范围主要集中在东南部及南部地区,氟离子浓度与含水层深度呈反相关系,随时间变化幅度较大。深层地下水中氟离子浓度超标区主要集中在中部,当含水层埋深在300m以内时,氟离子浓度与含水层深度呈正相关系,随时间变化幅度较小。浅层地下水中氟的富集与气候条件、含水层岩性、地下水径流速度密切相关,深层地下水氟超标是由地质原因造成的。研究成果为水井施工设计提供了技术支持,为研究治理地下水中氟浓度超标的措施提供依据。     

Effect of Zob-Ahan effluent water on ground water quality

Even though, application of industrial effluent water may alleviate the irrigation water shortage in dry regions such as Iran, but uncontrolled discharge into environment and agricultural land may cause unirreversible harmful damage to environments. Therefore, application of industrial effluent water should consider the environmental consequences such as soil, ground water and food contamination. In this study the effect application of Zob-Ahan effluent water for irrigation water and seepage from evaporation ponds on the chemical composition of surrounding well-water were seasonally investigated from April to March in 2003. The water from the selected well was sampled and analyzed for pH, EC, nitrate, hardness, TSS, TDS, and cations including Na^＋, Ca^2＋, Mg^2＋, anions including SO4^2-, CO3^2-, HCO3^-, Cl^-, and heavy metals including Pb, Cd, Cu, Fe, Cr, Mn, Co, and Zn . The results were compared with standard levels for ground water resources, irrigation water, and direct human consumption. The result shows that the ground water in the vicinity of effluent water application fields and evaporation ponds is contaminated and the concentrations of NO3, Cl and Fe are higher than standard permissible levels for ground water resources. For irrigation or discharge into absorption well the heavy metal concentrations of Cu, Cr, Co, and Fe are limiting.     

注水开发过程中原油的水洗作用初探

注水开发过程中的水洗作用是一个以往被忽略,但又十分重要的问题.通过对3口井、时间间隔为20年的6个原油样品系统的地球化学测试与对比研究,探讨了注水开发过程中水洗作用对原油的改造作用以及各种地球化学参数的变化特征和规律.结果表明,在注水开发过程中,水洗作用对芳烃的影响远大于饱和烃,主要表现在芳烃组分的含量明显降低,一些芳烃类化合物的含量和芳烃参数也发生了显著的变化.认为这些变化是注水开发过程中原油遭受水洗作用的特征性标志,并对油源对比和油气运移等研究具有参考意义.     

大气水—地表水—土壤水—地下水相互转化关系的试验研究

本文重点研究了有作物条件下不同供水农田的“四水”相互转化,突出了有作物条件下降水入渗、潜水蒸发的差异性,土壤水在农业生态环境中的重要性,为水资源多目标开发,探索新路子。     

基于水资源需求场理论的需水驱动力影响分析

为了解决传统水资源需求驱动因素分析中存在难以直观反映城市空间相互作用的问题,运用水资源需求场理论,分析地区水资源需求空间特征;结合社会经济势能探讨水资源需求的驱动因素,并以2014年广东省用水、社会经济数据为例进行计算与分析。研究表明:①广东省水资源需求场呈现以珠三角地区为中心向外辐射的分布特征,各城市周围的场强方向指向各城市中心点;②水资源需求场的叠加会改变城市的场强大小与方向;③社会经济势能与水资源需求场相关系数达0.924。结果证实,社会经济是水资源需求的主要驱动力;在其驱动下,水资源在空间上向发达地区与城市中心流动。该结果可为水资源需求的准确预测、水资源管理提供基础支撑。     

从全国水环境数据库看中国水环境状况

以全国水环境数据库的监测记录为第一手资料,以各大流域片为单位,从宏观上介绍了各大流域片的水质总体概况,包括各类水质所占比例、污染水质的超标物类型等,基本反映了我国各大流域在20世纪90年代的水质状况以及水环境的时空变化特征.总的来说,我国的水环境状况不容乐观,水质污染比较严重,尤其是我国北方的流域片.     

包气带水浅议

本文讨论了有关包气带水某些认识上的差异以及其与潜水的相互关系。(1)包气带水理性质特征,(2)补给机理;(3)冻张与水分转移。     

基于投入产出理论的水资源研究进展及水资源管理展望

近年来,气候变化背景下的水资源问题得到日益增加的关注,其研究从水资源短缺、供需平衡等内容转向适应可持续发展的综合研究。基于投入产出理论的水资源研究,从系统循环的角度分析资源的流动性和持续性,能够揭示水资源-经济社会复合系统中各要素的内在数量关系,提出面向可持续发展的水资源价值观和方法论。首先,从模型拓展和实际应用两条主线梳理了国内外基于投入产出理论的水资源相关研究。在模型方面,概括了投入占用产出模型、水资源投入产出模型和区域间投入产出模型的发展和适用性,对比分析了不同区域间投入产出模型的优缺点。在应用方面,分别从不同时空尺度、驱动力因素等方面对虚拟水、水足迹和水资源优化配置三个热点内容进行了整理,并指出：基于投入产出理论的水资源研究基本建立在价值型模型的基础上;区域间投入产出模型已成为分析区域间经济结构、资源流动等环境问题的重要工具。其次,讨论了投入产出模型在冰冻圈水资源管理中的应用,提出基于服务角度的水资源管理模式。最后,展望了投入产出理论在水资源研究中的应用,以期能够为决策者提供额外的信息以便更好的管理水资源。     

Impact of natural water chemistry on public drinking water in Japan

Drinking water from Japan (Toyama, Kumamoto, Osaka, and Tokyo Prefecture) and France (Volvic water) was evaluated for taste and health properties using an index based on major and trace mineral content and organoleptic components. Although various reports point to calcium (Ca²⁺) as a key ingredient imparting good taste and magnesium (Mg²⁺) and sulfate (SO₄ ^2?) as causing unpleasant taste in drinking water, recent sensory threshold experiments have indicated that other major ions and minerals directly or indirectly contribute to good taste, including potassium (K), silica (SiO₂), and phosphorous (P). The present study examined major and trace constituents in water to accurately quantify water taste, flavor, and health effects in good-tasting (Volvic, Toyama, and Kumamoto water) and average-tasting water (Osaka and Tokyo water). Trace metal, volatile organic carbon, non-purgeable organic carbon and total inorganic carbon levels were evaluated as parameters influencing the sensory properties of the drinking water. All of the representative good-tasting water contained higher amounts of tasty minerals (Ca²⁺, K⁺, SiO₂) and lower amounts of unsavory, rough (Mg²⁺ and SO₄ ^2?), and bitter (Cl^?) minerals. Stiff diagrams of the water samples indicated that good-tasting water was generally bicarbonate (HCO₃ ^?) type. Seasonal variations in physicochemical parameters did not change the order of abundance of cations and anions but did affect the concentration of various ions present in the water. Trace metals also affected water flavor. Mn facilitates acetaldehyde formation and Fe is associated with polyphenolic oxidation and formation of organoleptic flavor constituents. Trihalomethanes (THMs) may also cause unpleasant drinking water flavors or odors. THMs concentrations for all samples were below 5.7 μg/L, meeting the safety and taste requirements for good drinking water. The Japanese samples were compared against Volvic water, which was used as a standard for good-tasting water. Total dissolved solids concentrations were below 300 mg/L for all specimens, in compliance with World Health Organization guidelines. The results are discussed on the basis of the balance between inorganic major ions and trace minerals and THMs concentration thresholds.     

引水减少对河套永联试验区田间水均衡影响分析

以河套灌区永联试验区的六队六八斗渠控制区域为研究区域,采用荷兰Wageningen农业大学开发的SWAP(Soil Water Atmosphere Plant)模型,模拟分析了引水减少条件下的田间水均衡要素变化规律。结果显示蒸散发量占总耗水量的比例在90%以上,验证了河套灌区的耗水类型是以垂向的蒸散发为主。随着引水量减少,模拟的相对产量也显著降低。可见,当灌区年平均引水量从52亿m3减少到40亿m3时,现有种植结构下的作物产量将会受影响。因此,引水减少后的种植结构和灌溉制度需适度调整。