基于MIKE11模型入河水污染源处理措施的控制效能分析

为分析入河水污染源不同处理措施的控制效能,以中国多闸坝重污染河流的典型代表—涡河为例,针对"引江济淮"工程涡河段的水质改善需求,以涡河主要污染物COD、氨氮为指标,应用MIKE 11模型建立能客观反映模拟河段水动力、水质时空演变规律的模型;结合情景分析方法对涡河流域入河水污染源不同处理措施的控制效能进行量化评估.模拟结果表明:截污是改善"引江济淮"工程涡河段水质的关键,可降低约18.9%~36.8%的COD入河负荷,以及13.9%~26.3%的氨氮入河负荷;提高污水厂的处理量是改善"引江济淮"工程涡河段水质的有效措施,可削减15.0%的COD和10.8%的氨氮污染;综合处理措施优于单一措施,通过截污、提高污水厂的处理量和排放标准可以使86%以上的河段达到IV类水体要求.本研究结果可为"引江济淮"工程沿线的水污染防治提供技术支持,同时为河流综合治理工程决策提供借鉴和依据.     

旁路离线河流净化器技术与系统在温榆河修复中的应用研究

基于自然的修复理念,本研究开发了"旁路离线河流净化器技术与系统",并以温榆河支流龙道河为研究对象,设计并建设了罗马东湖"塘-湿地系统"和龙道河拟自然河道工程.结果表明,该技术与系统可明显改善水质和生物生境,COD、氨氮和总氮平均浓度由（71.86±14.94）、（10.70±1.20）、（16.14±1.37）mg·L^-1降低到（47.59±6.13）、（1.17±0.27）、（3.65±1.73）mg·L^-1,平均削减率分别为31.8%、89.5%和77.4%,氨氮由劣Ⅴ类提升至Ⅳ类标准.龙道河生境质量评分由"一般"等级（94分）提升至"好"等级（151分）.该技术与系统具有不改变干流河道原有状态、不影响干流防洪、水质净化和生态恢复效果好等优点,适于支流丰富、排水灌渠密集或坑塘发达的污染河流生态治理与生态修复.     

1980—2010年温榆河的水环境质量时空演变特征

以温榆河流域的主要超标污染物 COD 和氨氮为研究对象,通过历史数据和现场调查,系统研究了1980—2010年间温榆河的水环境质量时空演变特征.结果表明,温榆河流域水环境质量经历了清洁-污染-重度污染-污染遏制的过程,但水质现状均不达标;温榆河流域水环境质量好坏依次是上段>下段,温榆河>坝河>清河,并且Pearson相关分析表明,温榆河下段COD和NH+4-N浓度主要受清河影响;温榆河流域COD污染逐步遏制(超标倍数<1)、NH+4-N污染凸显(超标倍数8～20),耗氧物质处于从COD为主向NH+4-N为主转换的阶段;支流清河和坝河不仅是温榆河干流入河污染负荷的首要输入途径,而且支流上污水集中处理设施的排水是温榆河干流的首要补给来源(70.1%),其运行状况与升级改造对改善温榆河水环境质量至关重要.     

基于MIKE11模型提高污染河流水质改善效果的方法

为寻求提高污染河流水质改善效果的方法,本研究选择中国多坝闸重污染河流颍河为研究对象,针对引江济淮工程颍河段的水质改善要求,以颍河主要的污染物高锰酸盐指数、氨氮为指标,提出了应用MIKE11建立试验河流一维河网水动力和水质模型,采用数值模拟的方法,试验研究河流水质改善的最优技术方法,模拟试验主要进行了补水流量、补水水质、补水位置和补水方式等措施对改善颍河水质效果的影响.模拟结果表明:用MIKE11模型中水动力模块(HD)和对流扩散模块(AD)并结合降雨径流模块(NAM)来进行污染河流水质改善是可行的,即补水流量为河流本底流量的10%,分别对补水点1采用Ⅲ类水,补水点2和补水点3采用Ⅳ类水进行补给,补给效果最佳,高锰酸盐指数和氨氮的去除率分别为72.3%和55.7%,使研究区颍河85%以上的河段达到Ⅳ类水水质标准,为河流污染控制提供了一种新方法.     

再生水补给型城市河流水质改善效果模拟

再生水是干旱和半干旱地区河流重要生态水源之一,但其高营养盐含量极易导致河流发生富营养化,严重影响河流水生态安全。以再生水补给型城市河流北京市凉水河为例,构建基于MIKE11的水动力水质耦合模型,应用实测水文水质数据率定和验证河流水质模型参数。结合区域污染源特征设定不同情境方案,并通过模型模拟分析不同方案下水质改善效果响应关系。结果表明:点源污染截流是改善凉水河水质的关键,可降低大红门闸断面氨氮浓度51.8%、TP浓度43.3%,其次为污水处理厂系统完善、生态河道建设和降雨面源控制。该研究提出在包括上述4项在内综合治理措施下,水质改善效果最为显著,大红门闸断面氨氮和TP年均浓度分别为0.969 mg/L和0.214 mg/L,满足地表水Ⅳ类水体标准。     

2009-2019年温榆河指示微生物时空演变特征研究

温榆河是北京市城区主要的防洪和排水河道,具有以非常规水源补给为主的特点.选取FC、EC、ENT和SC等指示微生物指标和COD、氨氮等水质指标,系统分析2009-2019年温榆河流域指示微生物浓度时空变化与汛期对指示微生物浓度的影响及其影响因素.研究结果表明10年间温榆河流域在经过一系列治理措施后水环境质量明显改善,CO...     

太湖入湖河流总氮与氨氮相关性特征分析研究

针对河流缺少总氮环境质量标准的问题,以太湖流域入湖河流历年多组实测监测数据为基础,选择总氮与氨氮两项指标,开展太湖入湖河流总氮与氨氮相关性研究,总结数据的潜在规律,为有效控制氮排放提供技术支撑.结果表明:氨氮和总氮浓度呈现明显的正相关性.不同水质类别河流中氨氮和总氮关系呈现不同特征,对于Ⅴ类和劣于Ⅴ类等污染较重水体,水体中氨氮形态存在的氮化合物占比较高;对于水质类别较好的水体,氮化合物以其它形态为主.太湖入湖河流以氨氮形态存在的氮化合物总体较高,太湖入湖河流新旧污染同时存在现象较明显.     

北京河流水污染现状分析研究

通过总结近年来北京河流中氮磷、有机质和重金属等方面的研究成果,结果表明北运河水系各河段水质均较差,劣Ⅴ类水质的河流长度超过80％,城市河流污染特征明显,主要污染指标为耗氧型有机污染物和氨氮,重金属污染较轻,悬浮物中的重金属占较大的比重;永定河水系枯水期氮污染较重,主要是硝态氮超标,以颗粒态磷为主要形式的磷污染较轻,重金属含量大都低于地表水Ⅲ类标准;潮白河水系水质较好,各水质指标除个别断面外大都满足中Ⅲ类水标准,重金属含量大都符合Ⅰ～Ⅲ类水标准。     

河流水质模拟及污染源归因分析

针对大连市登沙河流域水环境质量问题,采用输出系数法估算流域内工业点源、农村生活、畜禽养殖、农业种植的氨氮和总磷入河污染负荷,基于QUAL2K水质模型模拟污染物的迁移转化规律,解析各污染源在不同时、空尺度下对河流中、下游水质考核断面的污染负荷贡献.结果表明：畜禽养殖是研究区氨氮污染的主要来源,分别占中游和下游断面氨氮总负荷的56.5%和43.2%;农业种植是总磷污染的主要来源,分别占中游和下游断面总磷总负荷的50.4%和59.1%.此外,由于天然降水及人类活动的季节性特征,各污染源的负荷贡献亦呈现年内变化.基于以上分析,进一步因地制宜地提出研究区水环境治理措施建议,研究可为我国农村地区中小河流水质改善及水环境管理提供示范参考和决策依据.     

主要污染物水质标识指数法在河流水质评价的应用

河流水质综合评价是水环境治理的重要基础工作,只有通过对水质监测数据的合理评价,才能制定科学的整治规划,采取有效的治理措施。对于整体水质恶化严重的河流,现有河流水质综合评价方法的评价结果存在无法显示河流水质空间差异性的缺陷,对水环境管理布局无指导作用。因此,论文提出了一种河流水质综合评价法——主要污染物水质标识指数法(Primary Pollutant-Water Quality Identity,PP-WQI),并基于2010年春、夏、秋、冬4季的水质实地采样数据,对北京市温榆河进行了水质综合评价。研究结果表明:(1)相较于单因子评价法、内梅罗指数法、水质标识指数法,主要污染物水质标识指数法更适合水质较差的河流水质综合评价,能够定量体现河流水质差异性;(2)温榆河综合水质空间异质性规律为上游最好(年均PP-WQI=6.70(TN))、下游次之(年均PP-WQI=10.16(TN))、中游最差(年均PP-WQI=9.85(TN));(3)温榆河水质年均水质处于劣Ⅴ类(年均PP-WQI=8.31(TN)),其水体主要污染物为TN,有机污染突出,57.89%的河段水质超标且黑臭;(4)季节变化特征表现为春、冬2季河流水质较差,夏、秋2季水质相对较好。论文研究结果实现了水质恶化严重河流水质的定量评价,能够为流域水环境研究、管理措施的科学制定提供基础与科学依据。     

温榆河流域闸坝群对河流水量水质影响分析

流域闸坝群对河流水文水环境的影响是目前变化环境下流域水循环研究中的热点和难点之一。论文从流域尺度上探讨了温榆河流域闸坝群对水文循环和污染物运移的作用,分析了闸坝群对温榆河干流水量和水质浓度的影响。研究表明：①闸坝群调蓄减小了温榆河的径流量,削减洪峰,调节非汛期径流,源头的水库对径流调蓄强,削峰显著,而中下游地区的闸坝对径流调蓄较弱,对汛期洪峰有削减作用,但增加了非汛期径流量;②对于河流水环境影响,源头水库库容大,纳污能力强,有助于消减坝上水质浓度,但在水库坝下以及中下游地区水闸,闸坝切断河流,降低河流流通性,水质浓度提高。研究将为认识温榆河流域水污染成因提供依据,同时也为流域水污染整治和水资源高效利用提供技术支撑。     

基于FIB的北京温榆河流域粪便污染物分布特征和源解析

目前,北京市温榆河流域存在着较为严重的粪源微生物污染问题,对流域周边暴露人群的健康带来了潜在的威胁.为了明确温榆河粪便污染的分布特征及宿主来源,本研究采用传统培养法与定量聚合酶链式反应(qPCR)分别对常规粪便指示细菌(Fecal indicator bacteria, FIB),包括粪大肠菌群(Fecal Coliform, FC)、大肠杆菌(Escherichia coli, EC)与肠球菌(Enterococcus,ENT)和溯源FIB,包括不同宿主来源的特异性生物标记进行检测,并探究其相关性.研究结果表明,流域内粪源微生物污染较为严重,常规FIB浓度介于0～4.38×10~7 CFU·L~(-1)之间,溯源FIB处于1.37×10~6～4.29×10~(10) copies·L~(-1)之间.从时空分布来看,由于来水中各大支流及污水处理厂的贡献,从温榆河起点沙河闸至终点北关闸,所有的指示菌浓度呈现出大幅度的升高趋势.其中,龙道河为干流来水中粪便污染的首要地域,污水处理厂的尾水可能是清河河口及坝河处微生物污染的主要来源;降雨径流对粪源微生物含量的时空变化存在着非常显著的影响,使得FIB最高可达2个数量级的增长.微生物溯源结果显示温榆河流域内的粪源微生物来源主要为人类粪便污染,而非畜禽粪便污染,这同北京市近年来有关畜禽养殖管控密切相关.相关性分析表明,虽然FC与EC、ENT之间皆存在着统计学意义上的显著正相关性,但传统的FIB指标与拟杆菌及人源拟杆菌指标之间不存在显著相关性.本研究通过传统FIB培养和微生物溯源方法结合,明确了北京温榆河粪源污染程度及其主要来源,为北京温榆河污染防控提供了新的思路.     

常州市扁担河桥断面水质提升方案研究

河流断面水质受到多种因素的影响,当前区域水环境整治方案的制定常常只是笼统地从工业、农业、生活污染控制方面提出一些措施,实际工作中缺乏有针对性的水质提升方案。以常州市扁担河桥断面为研究对象,在污染构成测算和削减目标计算的基础上,制定系统的、切实可行的水质提升方案,并对方案的可达性进行对比分析。通过测算2012年扁担河桥断面需要削减氨氮为59.45t/a,通过水质提升方案的实施,形成削减能力氨氮64.2t/a。     

北运河系地表水近10年来水质变化及影响因素分析

北运河系为北京市区最重要的排水系统,其水质优劣对城市环境及下游地区有着重要影响,通过2001～2010年间地表水的监测数据、水资源量的统计数据、社会经济的统计数据以及污水处理厂的监测数据来分析影响北运河系水质的原因.结果表明,北运河各排水支流水质均较差,主要污染指标为耗氧型有机污染物及NH4+-N等,丰水期水质好于枯水期,凉水河、温榆河、通惠河等支流的水质严重影响着北运河的水质;北运河系各河段水质在2006年后出现好转,但2006～2010年之间污染指标浓度稳定在Ⅴ类标准以上,水质的进一步改善变得困难;经济的发展、人口的增加对北京市水环境造成了巨大的压力,是造成水质难以彻底改善的主要原因之一;缺少生态补水是河系水质较差的主要原因,降水可以缓解污染,却与地表水径流造成的非点源污染形成矛盾,但对北运河来说,降水仍起到了稀释作用;污水处理率的提高改善了水质,但进一步的水质改善还需要提高污水处理效率,尤其是郊区污水处理率.     

建立黔江区城市河流水污染治理长效机制的研究

为探讨黔江河水污染治理长效机制,利用2014年8月至2015年12月黔江河专项监测报告的数据,分析黔江河水质污染现状及其成因,黔江河闸桥至下坝断面水质污染严重,主要与城市建成区功能区布局和居民生产生活有较大关系,生活污水直排、部分污染物沉淀或被河床截留为主要原因.根据黔江河水质现状、污染成因,提出通过应急治理、水质改善和建立长效治理机制等三个阶段治理黔江河水污染,为有效的改善黔江河的水域环境提供可借鉴的科学依据.     

温榆河水环境质量与浮游植物群落结构的时空变化及其相互关系

温榆河是北京市重要的生态廊道.本研究基于历史文献资料和现场调查,比较分析了2006、2011和2018年温榆河水环境质量与浮游植物群落结构的时空变化,探讨了浮游植物群落变化与水温T、溶解氧DO、pH和营养盐之间的相互关系.结果表明,温榆河水环境质量总体好转,经历了重度污染→污染遏制→水质改善过程,水污染物已从NH_4~+-N为主转向TN为主.NH_4~+-N、TN的平均浓度和平均超标倍数从2011年的15. 52～19. 16 mg·L~(-1)、9. 34～8. 58倍和20. 21～19. 58 mg·L~(-1)、12. 47～8. 79倍降低到2018年的1. 93～2. 66 mg·L~(-1)、0. 29～0. 33倍和5. 66～6. 79 mg·L~(-1)、2. 77～2. 39倍,并且温榆河和支流清河的DO和NH_4~+-N浓度已基本达到水功能区划目标.与水质改善过程相对应,浮游植物群落的物种种类大幅增加,经历了绿藻门(Chlorophyta)→蓝藻门(Cyanophyta)→硅藻门(Bacillariophyta)物种为主的变化过程,Shannon-Wiener多样性指数(H')、均匀度Pielou指数(J)有所改善,但依然存在高耐污绝对优势物种小环藻(Cyclotella)和直链藻(Melosira)等,且2018年温榆河依旧处于中富营养化状态.统计分析结果表明,DO、pH、NH_4~+-N、TN和TP是影响温榆河流域浮游植物多样性和蓝藻、硅藻及其他藻类密度的主要因素.     

城区黑臭水体综合治理案例分析及设计要点探讨

福州市浦东河水系是典型的城区黑臭水体,一直以来面临着外源污染严重、内源污染累积、生态基流匮乏、生态系统退化等问题。根据水系流域特征,统筹考虑水环境、水生态、水景观,采用以“控源截污、内源治理、活水提质、生态修复”为主的技术路线对浦东河水系进行了综合治理,经评估,沿线排口溢流水量、COD和NH₃-N入河污染负荷分别削减了49.9%、77.0%和92.2%。根据工程实际运营情况,浦东河水系COD浓度长期稳定在30 mg/L以内,NH₃-N浓度稳定在4 mg/L以内,治理效果良好。阐述了治理措施中关键要点的设计经验及注意事项,为类似城区黑臭水体治理工程实施提供借鉴参考。     

北京温榆河流域微生物污染调查研究

随着工业化和城市化进程的加快,我国河流普遍受到了不同程度的水质污染,而微生物指标对于水质评价具有重要作用.本研究选取细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群以及SC噬菌体、F噬菌体作为指示微生物对北京市温榆河开展了历时一年多的调查研究,结果表明,除了有机污染和富营养化问题外,温榆河流域的微生物污染非常突出.温榆河上游已经受到了一定程度的微生物污染,微生物浓度(以粪大肠菌群为例)波动较大(5.01×10²~5.37×10⁶个·L^-1);下游受清河、坝河等排水河道的影响,微生物污染普遍严重(均值达6.3×10⁶个·L^-1以上),与地表水Ⅴ类水质标准(GB 3838—2002)相比FC浓度平均超出两个数量级.统计分析显示,温榆河微生物污染受季节的影响并不显著(p>0.05),表明人为因素很可能是其主要影响因素.温榆河处于微生物高污染水平,可能威胁地下水水质和农作物质量安全,应从源头加强微生物风险控制.     

污水处理厂COD和氨氮总量削减的成本模型

对国内12个城市污水处理厂COD和氨氮总量削减所需单位成本的调研结果显示,根据污水处理量确定运行费用的传统方法不能直接反映污染物总量削减的成本.在处理能力范围内,COD和氨氮总量削减所需的单位电耗随着其去除负荷增加而降低,并逐渐趋向定值.因此本研究以COD和氨氮总量削减所需电耗为基础,建立了污水处理厂的运行成本模型,其影响因素包括进水和出水浓度、设计规模、水量负荷率等,根据该计算模型确定运行成本可以有效激励污水处理厂削减更多的COD和氨氮总量.     

延河水质污染现状分析研究

为了更好地对延河污染进行控制,增加延河水资源的利用率,采用综合污染指数法,对延河5个监测断面的水质指标进行评价,最后确定延河水质的主要污染物、污染物类型及主要污染断面。结果表明,延河水主要污染物为生化需氧量、化学需氧量以及氨氮,延河水质三氮类、有机类污染为中度污染,重金属类和细菌类污染为轻度污染,总体延河水质属有机类污染,延河主要污染断面为石窑村断面。