上海市属给水厂青草沙与黄浦江上游原水水源切换工程方案研究

黄浦江上游原水引水系统是上海市市属各给水厂的常用水源,根据长江口青草沙原水工程方案,黄浦江上游原水引水设施(包括管渠和提升设施)通过改造后,将成为长江口青草沙原水系统的一部分,并保留原黄浦江上游原水引水系统的全部功能,两个原水系统可相互切换,青草沙原水系统是常用水源,黄浦江原水系统作为备用水源。在工程方案研究和设计中,对两大水源的切换方案进行了论证,提出了基本不采用就地原水,分步切换,分步改造,确保各水厂原水水量和水质的切换方案。此外,还对切换方案的关键步骤和框架进行了较为深入的分析,为工程实施提供了决策依据,且为青草沙原水系统调试运行提供了指导性意见。     

金塘水道的悬沙输运和再悬浮作用特征

根据1986年秋季和1987年春季金塘水道内十个站点的大、中、小潮的流速和悬沙浓度的同步观测资料,利用悬沙质量守恒原理,分析了金塘水道的悬沙输运和再悬浮作用特征。水道与外海的悬沙交换、水道内悬沙与底质的泥沙交换分别使水道内的悬沙质量平均每小时发生2%~10%和7%~14%的变化,前者小于后者。水道与外海进行悬沙交换时,水道向外海输出悬沙,大潮周日输出的悬沙质量比小潮大2个数量级。在悬沙与底质的泥沙交换过程中,大潮和中潮以再悬浮作用为主,小潮以沉降作用为主,在一个大小潮周期中,再悬浮作用强于沉降作用,水道底床发生侵蚀。再悬浮通量与流速、(τ-τcr)/τcr具有一定的正线性关系(τ为底部切应力,τcr为临界再悬浮切应力)。再悬浮系数处于10-4kg.m-2s-1量级,与(τ-cτr)/τcr不具有明显关系,底质沉积特征是影响再悬浮作用和再悬浮系数的重要因素。     

黄浦江上游引水系统改造工程方案设计及优化

黄浦江上游引水系统向上海市中心城区各受水水厂提供原水,是一个正在运行的原水输水系统.根据青草沙原水工程系统方案,中心城区各受水水厂将转由青草沙系统供水.黄浦江上游引水系统改造的目的就是通过对现有设施的改造,使之既能输送青草沙原水,又能保留原有输送黄浦江上游原水的功能.在工程方案研究和设计中,对利用、改造及两系统相互备用方案等进行了论证分析,提出了针对性的解决方案、具体设计和工程措施.     

超大型城市饮用水多水源连通方案研究

以解决当前长江陈行和青草沙区域水源地原水系统存在的主要问题为出发点,结合上海市水源地原水系统长远期需求,提出上海市原水互连互通方案,为提高整个上海城市水源地原水系统安全保障能力,发挥技术引领和基本保障功能.研究建立了全市原水系统水力耦合模型,基于模型对上海市多水源现状及连通需求进行分析,并提出近、中、远相结合的原水连通方案.对全市多水源现状及连通需求分析发现,陈行原水系统总体供水能力不能满足区域水厂规模和实际水量需求;新环境下长江口咸潮仍是威胁陈行水库和青草沙水库取水安全保障的重要因素.通过研究推出方案为长江陈行水库区域多水源连通方案推荐与宝钢水库连通;长江青草沙与陈行水库连通方案推荐库管连通;黄浦江上游与长江原水互联互通系统工程方案推荐"中置线"方案.     

某水厂Fe/Mn/氨氮协同去除及处理效果分析

西北某水厂以地下水为原水,部分原水井中铁、锰普遍超标,浊度、色度、CODMn、氨氮季节性超标,本工程采用曝气、反应、接触氧化及生物活性炭过滤工艺,对原水中铁、锰、氨氮、色度、嗅味和CODMn进行分级协同去除,达到了良好的处理效果,出水水质优于生活饮用水卫生标准。     

水流作用下的悬沙垂向扩散系数

利用华东师范大学河口海岸学国家重点实验室的波-流-泥沙变坡水槽,进行系列二维均匀流平衡输沙情况下悬沙扩散特性研究实验.根据实验数据,计算不同水流情况下的悬沙浓度垂向分布,确定悬沙垂向扩散系数及它的垂向分布.所得结果表明悬沙垂向扩散系数与水流扩散系数成正比,其比例系数正比例于摩阻流速;悬沙扩散系数的垂向分布可用抛物线来描述.     

季节变化对某市地面水厂处理效果影响的研究

通过对温度与原水水质、出水水质和各工艺段处理效果的相关性分析,研究结果如下:季节变化对原水中的CODMn影响比较大,而对原水中的氨氮和亚氮浓度影响不大;对出水中的CODMn、氨氮和亚氮浓度都有影响;生物预处理设施、絮凝沉淀池、V型砂滤池、一级臭氧接触池和二级臭氧接触池的CODMn去除率基本不受季节变化的影响,季节变化只影响一、二级生物活性炭池CODMn的去除率;季节变化影响生物预处理设施、V型砂滤池对氨氮去除率,而对絮凝沉淀池的氨氮去除率基本没有影响。     

剪切流作用下浮泥层悬扬速率计算方法综述

浮泥的悬扬速率是反映其悬扬特性的重要指标,针对剪切水流作用下浮泥的悬扬过程,总结了表征悬扬强度的临界水动力指标,如悬扬流速、临界水流剪切力等;并进一步阐述了反映变化过程的悬扬通量计算模式,包括根据TKE方程建立悬扬模型,及基于Richardson数推算无量纲悬扬速率E,在此基础上分析了黏性、屈服应力、悬沙沉降、边壁阻力等因素对悬扬速率的影响。更深入的研究可从絮凝作用、盐度、生物扰动等多因素耦合影响或界面波的发展规律等问题展开,以期提高悬扬模型的计算精度。     

潮流对黄河入海泥沙在渤海中输运的贡献

基于ECOMSED模型研究分析单纯潮流作用下黄河入海泥沙在渤海中的输运特征。研究表明,渤海海域陆架坡度远小于内波特征参量,因此除黄河入海口附近以及其他近岸极浅海域之外,单纯潮流作用下渤海大部分海域的表层悬沙含量较低,但与实际水动力条件的空间分布格局基本一致。悬沙含量垂向分布特征明显,底边界层内因为较大的垂向湍流粘性系数,因此悬沙含量可以维持较高的水平,而底边界层之外悬沙含量迅速降低2～3个数量级;同时悬沙含量呈现出比较明显的潮周期(M2)变化特征。潮流作用下,绝大部分黄河入海泥沙沉积在黄河三角洲附近,只有少量悬沙可以发生长距离输送。黄河入海泥沙输运通量在口门外呈现一对涡状结构,成为水下三角洲南北两侧泥质沉积区形成的主要机制。     

水生植物床预处理富营养化水源水中试研究

水生植物床是一种无基质型人工湿地系统 ,利用植物根系吸收、过滤及共生生物的降解作用对水质进行净化。中试研究考察了水生植物床预处理富营养化水源水的效果。结果表明在原水水质为NH3-N 0 75～ 1 6 1mg/L ,浊度 15～ 113NTU ,UV2 54 0 0 4 2～ 0 135cm- 1的条件下 ,NH3-N ,浊度及UV2 54 的平均去除率分别为 30 % ,90 %和 8 8% ;对藻类和CODMn的平均去除率呈季节性变化 ,夏秋季原水藻密度 7 5× 10 5～ 5 14× 10 7个 /L ,CODMn6 4 2～ 15 37mg/L时 ,去除率分别达到90 %和 2 0 %以上 ;冬季原水Chl- a 7～ 2 9 6 μg/L ,CODMn5 35～ 9 2 3mg/L时去除率分别为 85 3%和 11%。     

输沙管道高含沙水流阻力特性探讨

根据对实测资料的分析,得出了输沙管道高含沙水流沿程和局部阻力系数的变化规律及确定方法,提出了管道综合泥沙因子和综合阻力系数的相关关系,同时指出细颗粒组成对高含沙水流的阻力特性有很大影响。分析表明:随着含沙量的增大,悬沙级配的粒径分布范围变宽,细颗粒在悬沙中所占比重减小,当细颗粒增加到一定程度时,单位体积水流可以挟带大量的粗颗粒泥沙;在输送高含沙水流时,应确定其最优细颗粒含量,以降低水流阻力,提高输沙效率。     

细颗粒悬沙浓度分布的影响因素分析

从颗粒运动的PDF(概率密度分布函数)输运方程出发建立颗粒相的质量、动量和脉动速度二阶矩方程。对明渠二维恒定均匀流，利用垂向动量方程导出了修正的泥沙扩散方程，表明颗粒脉动强度梯度、升力、有效重力和紊动扩散都影响悬沙运动。理论和数值分析了细颗粒泥沙的密度、粒径、浓度，挟沙水流的水深和剪切流速等因素对泥沙扩散系数和浓度分布形状的影响，并定量分析了细颗粒试验资料，表明传统扩散方程在粒径、剪切流速相对较大、水深和水沙密度比较小的流动中存在较大误差，需要修正。     

非黏性沙级配对浊度法测量含沙量的影响

利用浊度仪测量水流含沙量时,泥沙颗粒级配和矿物成分是影响浊度仪标定结果的主要泥沙因素。采用黄河原型非黏性沙配制不同粒径、不同含沙量浑水水体,开展固定粒径、粗细沙、混合沙等多组次试验研究,对黄河天然沙粒径及级配对浊度仪输出浊度的影响进行定量分析和机制探讨。结果表明:固定含沙量条件下,非黏性泥沙粒径对水体浊度的影响特征符合Mie散射定律;含沙量变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10～10²,泥沙颗粒粒径变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10^-1～1;相同含沙量条件下,悬沙比表面积与浊度仪输出浊度符合线性分布。建立了考虑非黏性沙级配影响的含沙量与浊度关系模型,能够较准确地反映非黏性沙粒径及泥沙浓度对水体浊度的影响,可为浊度与含沙量关系的准确率定及测量结果的校准提供可靠依据。     

黄河水体CODMn样品加酸保存对监测结果的影响

自１９９０年对黄河水体ＣＯＤＭｎ样品加酸保存后，ＣＯＤＭｎ监测结果显著升高，且丰水期边年超标，根据山东河段干、支流各监测断面ＣＯＤＭｎ历年监测结果及实验资料分析后认为，样品加酸保存是影响ＣＯＤＭｎ监测结果升高的重要原因，而泥沙则是导致ＣＯＤＭｎ监测结果升高的根本原因。     

基于Rouse公式的紊流区悬沙粒径级配垂线分布规律

基于Rouse公式及紊流泥沙沉速公式,分别推导得到了紊流时的悬沙粒径及级配垂线分布公式,前者直接量化了泥沙“上细下粗”的垂线分布规律,后者则可用于计算不同水层及垂线上总的悬沙粒径级配。通过实例,应用粒径级配计算公式得到了不同水层的悬沙粒径级配。结果表明:泥沙粒径“上细下粗”的分布规律明显;在越远离床面的水层,细颗粒所占的比重越大,粒径分布越均匀。当考虑悬浮高度影响时,以最大粒径悬沙的最大悬浮高度为界,该高度之下级配“等宽”,该高度之上级配“上窄下宽”。     

水库排沙对下游河流鱼类影响研究进展

水库排沙对减轻水库淤积、延长水库寿命和恢复河流泥沙连续性等方面有着重要意义,但是水库进行水力排沙时水库下游河流水体的物理和化学性质的变化可能对鱼类等水生生物产生不利影响,严重时出现死鱼现象.国内外水库排沙时期下游河道含沙量及其颗粒级配、溶解氧浓度、污染物等水质变化对鱼类影响研究表明,微颗粒泥沙淤堵鱼鳃影响其摄入氧气功能和水体溶解氧下降是影响鱼类的两个主要因素,且含沙量及其持续时间、颗粒级配等对鱼类影响机理不同.最后展望了我国今后水库排沙对下游河流鱼类研究内容.     

Relationship between nutrient pollutants and suspended sediments in upper reaches of Yangtze River

In order to study the relationship between nutrient pollutants and suspended sediments(SS) in the upper reaches of the Yangtze River and two tributaries, water samples were collected from September 1, 2010 to September 30, 2011 at the Zhutuo, Cuntang, Beibei, Wulong, Qingxichang,Wanxian, and Fengjie cross-sections. In the laboratory, the SS concentration and the concentration of SS whose particle size was smaller than0.02 mm were measured. The phosphorus(P), nitrogen(N), and permanganate index(CODMn) concentrations in the natural water sample, the settled water sample, and two types of filtered water samples obtained through filter membranes with pore sizes of 0.02 mm and 0.45 mm were monitored synchronously. The results show that there are strong relationships between the P and CODMnconcentrations and the SS concentration. P mainly exists in particulate form, while N mainly exists in dissolved form. SS whose particle size is smaller than 0.02 mm accounts for a high proportion of sediments in the Yangtze River and has a strong effect on water quality. At the seven cross-sections, the amounts of P, N, and CODMnin particulate form in the wet season are higher than in the dry season and the adsorption amounts of P, N, and CODMnper unit mass of sediment are higher in the dry season than in the wet season.     

Factors influencing phosphorus adsorption onto sediment in a dynamic environment

The adsorption of phosphorus onto sediment in a batch reactor and a dynamic flume was studied experimentally. The effect of velocity, sediment transport patterns, sediment supply, and phosphorus added to water was investigated in the two systems. Results showed that the equilibrium isotherm adsorption was better described using the Langmuir model. The adsorption amount increased as the initial phosphorus concentration in water increased before reaching saturation state, which was described as maximum amount of adsorption; the rate of increase in adsorption however decreased because of the limit adsorption sites and the increasing desorption. The kinetics of soluble reactive phosphorus (SRP) in water over time in both the batch reactor and the dynamic flume were well described using a pseudo-second order equation that gave good predictions of both the adsorption rate at the initial stage and the amount of adsorption in a state of quasi-equilibrium. The amount of adsorption per unit mass of sediment in the quasi-equilibrium state increased as the initial phosphorus concentration in water increased or as the sediment concentration decreased. In the quasi-equilibrium state, the adsorption amount of the SRP fluctuated within a larger range in the dynamic flume than in the batch reactor, because of continuous exchange between the suspended sediment and the bed sediment in the flume. The adsorption rate of the suspended sediment was greater than that of the bed sediment. The amount of adsorption decreased as the velocity increased when the phosphorus concentration was low, while it increased when the phosphorus concentration was high, as a result of a different concentration gradient at the water–sediment interface. The distribution coefficient and the adsorption rate coefficient both decreased as the initial phosphorus concentration increased when the sediment concentration was fixed. The variation of the distribution coefficient (K_D) indicated that the adsorption amount at equilibrium in the dynamic flume was larger than that in a quiescent environment when the phosphorus concentration was low, while the difference between the two systems was small when the phosphorus concentrations were high. However, the K_D value in both the flume and in static conditions was smaller than the value for the continuous disturbed environment in the batch reactor, indicating that the adsorption capacity was over-estimated in the latter.     

排沙漏斗悬板径向坡度对流场影响的试验研究

为了弄清楚溢流悬板径向坡度改变对排沙漏斗流场的影响,通过物理模型试验方法,利用粒子图像流场测速技术(PIV)对悬板径向坡度分别为0、0.087、0.173、0.259时的排沙漏斗模型三维速度场进行了量测,并结合排沙漏斗工作原理对各工况下的切向速度、径向速度、垂向速度及流线进行了对比分析。结果表明:随着悬板径向坡度增加,漏斗室内旋流强度增大,空气涡面积增大,排沙耗水率降低,泥沙颗粒向室内运动机率增大,淤积在悬板上的可能性减小;悬板坡度对漏斗室内的二次流强度和形成位置影响较大,其中坡度为0.173时二次流最为稳定,坡度为0.259时,无二次流形成,不利于底部泥沙输移至排沙底孔;垂向速度分布结果表明坡度为0.259时过渡区垂直向上流速较少,泥沙落淤悬板或者随流溢出的机会最小,但垂直速度相比切向速度和径向速度而言较小,且过渡区范围很小,对悬板落淤和截沙率的影响可以忽略不计。     

坝上水文站悬移质颗粒级配测验优化分析

为科学合理地在坝上水文断面开展悬移质颗粒级配测验,更好地收集相关水文资料,根据1956～2019年连续64年含沙量资料及1970～2019年连续50年粒径资料,分析了流域泥沙变化趋势,开展了受水利工程影响的坝上站悬移质颗粒级配测验方式优化分析工作,制定完善的测验优化方案,可保证在新水沙特性下水文资料收集的代表性和精度的同时减轻测验工作量.