北湖流域水质改善系统动力学研究

利用系统动力学擅长研究动态、非线性复杂系统的特点,将其应用于北湖水质改善分析,构建了系统动力学-水质耦合模型,可实现长时间序列的连续模拟和水环境管理的情景分析。文章定量分析了三产比例调整、城镇化率提高与污水集中处理等因素对流域纳污控制及水质改善的影响,推演出可协调经济发展-水环境保护-污水治理资金三方矛盾的合理方案,为类似小城镇的发展提供可借鉴的思路和方法。     

调整产业结构改善区域大气环境质量

安阳市西部区域经济快速发展的同时,也带来了严重的大气环境污染问题。本文对该区域内工业污染源进行调查,剖析其污染主要症结,结合政府调整产业结构等一系列措施的实施,对区域大气环境质量的改善进行了分析。     

基于系统动力学模型的清河流域产业结构优化研究

基于清河流域近年的"经济-社会"现状特点与发展趋势,以2010年为水平基准年,建立清河流域产业结构优化SD模型,将整个系统分为人口及生活子系统、经济子系统、用水子系统和污染物子系统。设置四种情景方案进行模拟,模拟时间为2010年到2020年,通过各个方案结果对比分析选出方案四为最优方案。并根据最优方案提出清河流域产业结构优化的建议,从而为清河流域经济的健康可持续发展提供科学的决策依据。     

近10年流域江湖关系变化作用下鄱阳湖水动力及水质特征模拟

鄱阳湖水文情势受流域来水及长江共同影响,近10年流域、长江和鄱阳湖间关系发生了较大变化,导致了新的水文节律调整,进一步使得湖区水质环境发生变化.对近10年序列(2003—2012年)和1956—2002年序列的多年平均的日水文过程进行对比,分析了鄱阳湖的流域入流、湖口出流及湖区水位的年内变化过程;近10年鄱阳湖最高水位降低,湖相时间变短,河相时间增长;通过构建鄱阳湖的二维水动力水质模型,并采用实测2010年湖区水动力及水质数据对模型进行率定验证,在此基础上着重研究流域、江湖水文情势变化条件下,湖区的水动力和水质发生的变化.模拟结果显示,由于4—6月间湖区丰水期滞后13 d,8—10月间枯水期提前21 d,导致TN浓度在两个时间段内分别上升10.6%和12.4%,TP浓度在两期间内分别升高11.7%和13.6%.在8—10月期间,湖区水位下降速率增加,南部与西部的碟型湖提前与主湖区分离,形成相对静水的水塘,加剧了碟型湖的富营养化风险.     

沈阳市蒲河水质污染特征及水质改善途径的研究

蒲河是严重受城市扩展区和乡镇排污影响的天然河流,由于水资源缺乏且随着污染因素的不断增加,河流生态功能严重受损。在对水体质量分析评估基础上,对其污染特征和水质改善途径进行了分析,从而进一步明确了蒲河生态修复的重点任务和对策。     

黄山风景区旅游水供需系统安全及动态调控研究

山岳型风景区由于其独特的地形地貌条件,工程性供水难度大,随着区内床位数和游客量的不断增加,水供需矛盾更为突出,成为山岳型风景区旅游可持续发展的关键制约因素之一,黄山风景区尤具代表性。论文通过典型年分析法,对黄山风景区各月各供水片区的水供需系统进行深入分析,认为:①黄山风景区总体上供水量不足,缺水态势明显,且存在时间、空间、丰枯水期等方面的矛盾;②建立水供需动态调控模型,通过水库和引提水工程调节供水是改善黄山风景区供水短缺的重要途径;③通过现有各分片水库的调节和五里桥水库提水上山,可分别解决目前和中期供水问题,远期若建立钓桥水库,形成全山供水连片,可达到远期水供需平衡。     

基于MIKE21的南浔区河网水动力水质耦合模拟研究

为提升平原河网水环境质量、改善河道水动力条件,选取浙江湖州市南浔沈庄漾圩区为研究对象,利用MIKE软件建立二维水动力水质耦合模型,以二维浅水方程组为理论基础,应用同平台同维度中嵌套水质模型的水动力方法进行过程耦合,运用断面实测数据与相应经验公式进行参数率定,通过实测数据与模拟效果的分析进行模型验证,分别模拟了不同补水流量和调控位置条件下的水动力水质监测指标变化。结果表明,经率定验证后的耦合模型对河网内水动力和水质指标的模拟精度较好,模拟效果与实测结果吻合度较高;河网在补水流量为初始流量的30%时,湖区水动力提升效果增加9.92%,典型水质指标NH3-N、TP、TN的去除率分别为6.21%、11.4%和6.82%,改善效果显著,最优补水点位置为Code5。     

骆马湖的氮磷平衡及实施截污工程对水质改善效果的研究

骆马湖“九五”期间的氮磷平衡分析结果表明：氮磷在骆马湖湖体中的滞留量分别为1188.89t/a和193.36t/a。根据骆马湖的水质要求，在骆马湖截污工程完成后，没有新的污染进入水体的前提下，对骆马湖水体通过自然净化恢复到要求状态所需的时间进行了详细的数学推导和科学论证，结果表明，在不考虑底泥营养物质的情况下，只需0.19年左右的时间就能恢复，如果考虑底泥的影响。也只需0.59年左右的时间就能恢复，因此得出结论：对骆马湖实施截污是加速骆马湖水体改善的最佳途径。     

流域系统动力学模型的全耦合问题研究进展

从系统分析的视角出发,对流域系统动力学建模过程、方法进行总结。综述了国内外系统动力学模型(简称SD模型)在社会经济发展与流域水资源承载力、流域水环境承载和流域水生态承载力耦合关系的研究。从简单的零维模型发展到复杂的社会经济综合模型和OO-SD模型(即Objective-Optimization SD模型),国内SD模型耦合关系研究主要集中在叶尔羌河、洱海、滇池等流域,SD模型在监测、数据共享和模型结构、参数选取和不确定性分析等方面还存在不足,有待改进。     

滇池流域土地利用变化对地下水水质的影响

土地利用变化影响着浅层地下水水质,以滇池流域为研究对象,综合运用遥感影像解译、马尔科夫转移矩阵和冗余分析,对近20年(2002～2020)滇池流域土地利用和浅层地下水质变化进行分析,揭示长时间尺度下土地利用变化对浅层地下水水质的影响.结果表明:2002和2020年滇池流域土地利用类型以草地、林地和耕地为主,分别占总面积20.91%和17.43%、43.21%和37.99%、22.11%和17.08%,2002～2020年间耕地向建筑用地和林地、林地向草地和耕地、草地向林地和建筑用地转移概率分别为22.59%和20.72%、13.16%和10.49%、26.30%和15.65%,耕地面积减少146km²,建筑用地面积增加279km².2002～2020年滇池流域浅层地下水化学类型由HCO₃^-·SO₄^2--Mg²⁺型转变为HCO₃^-·SO₄^2--Ca<...     

京津冀适水型工业结构调整研究

京津冀地区是我国工业发展的核心区域之一 ,大耗水型的重化工结构突出 ,长期发展造成了地区水资源供需的尖锐矛盾 ,并导致了严重的区域环境问题。论文提出了以水资源高效利用为引导机制 ,调整工业结构,建立适水型工业体系是此地区工业发展的必然选择的观点 ;阐述了优化城市工业结构,发展清洁生产,建立滨海产业的建议与措施     

Modeling the effects of constructed wetland on nonpoint source pollution control and reservoir water quality improvement

This article describes the integrated modeling approach for planning the size and the operation of constructed wetlands for maximizing retention of nonpoint source pollutant loads and reservoir water-quality improvement at a catchment scale.The experimental field-scale wetland systems (four sets,0.88 ha each) have been in operation since 2002,where water depth was maintained at 30–50 cm and hydraulic loading rate was at 6.3–18.8 cm/day.The wetland system was found to be adequate for treating polluted stream water with stable removal efficiency even during the winter.The integrated modeling system (modified-BASINS) was applied to the Seokmoon estuarine reservoir watershed and calibrated with monitoring data from constructed wetland,stream,and reservoir.The calibrated integrated modeling system estimated that constructing wetlands on 0.5% (about 114 ha) of the watershed area at the mouth of reservoir could reduce 11.61% and 13.49% of total external nitrogen and phosphorus loads,respectively.It also might improve the nitrogen and phosphorus concentration of the reservoir by 9.69% and 16.48%,respectively.The study suggested that about 0.1%–1.0% of the watershed area should be allocated for constructed wetland to meet specified water-quality standards for the estuarine reservoir at the polder area where land use planning is relatively less complicated.     

面向区域大气环境质量改善的京津冀及周边地区产业结构评估与优化建议

不合理的产业结构与布局是京津冀及周边地区大气污染严重的主要原因,开展区域产业结构与布局优化是有效改善区域大气环境质量的重要手段。应用产业结构相似系数法、产业结构偏离修正指数法及产业结构转移度量法分别定量评估京津冀及周边地区7个省(区、市)产业结构的趋同化、合理化及高级化程度,提出区域大气环境质量改善的产业结构优化对策。结果表明:京津冀及周边地区各省(区、市)之间产业结构相似系数逐年递增,且逼近1,存在较为严重的结构趋同现象;除北京市外,其他省(区、市)产业结构的合理化程度普遍较低,且改善速度较慢;区域产业结构高级化程度处于平缓上升趋势,北京市的产业结构高级化程度最高,其他省(区、市)普遍较低。未来应从明确各省(区、市)发展特征与定位、制定差异化发展策略、统筹优化产业布局、加快产业转移和整合等方面进行优化。     

贵州南明河水环境综合整治与水质模拟

以贵州南明河为例,对城市河道水环境综合治理全流程进行了系统的定量综合分析.污染识别结果表明,外源污染是造成南明河污染的关键原因,其对南明河COD、氨氮和TP等污染物的贡献分别达68%、95%和77%;COD和氨氮是南明河的主要入河污染物(80%和60%的入河外源来水中COD和氨氮水平劣于地表V类水).采取截污纳管、污水处理及河底清淤等针对性的治理措施,可共削减南明河COD、氨氮和TP污染负荷41414.6、874.2和218.0 t·a~(-1);通过生态建设恢复河道自净能力并运行半年后,南明河整治段劣V类河道长度占比从整治前的51.0%下降至17.4%,达到地表水V类的水质段由原来的10.1%提高至24.3%.建立MIKE模型预测综合整治措施3期工程全部完工时南明河水质运营情况发现,南明河下游水质断面能稳定达到IV类水体,但在枯水期仍可能存在部分河段TP和氨氮超标的情况.通过从上游水库(红枫湖,II类水)进行生态补水以保障南明河干流城区段稳定达标IV类水体,在考虑模拟误差且保证率高于90%的情况下,枯水期最高补水量应达到3.47m~3·s~(-1).     

Modeling the e ects of constructed wetland on nonpoint source pollution control and reservoir water quality improvement

This article describes the integrated modeling approach for planning the size and the operation of constructed wetlands for maximizing retention of nonpoint source pollutant loads and reservoir water-quality improvement at a catchment scale. The experimental field-scale wetland systems (four sets, 0.88 ha each) have been in operation since 2002, where water depth was maintained at 30–50 cm and hydraulic loading rate was at 6.3–18.8 cm/day. The wetland system was found to be adequate for treating polluted stream water with stable removal e ciency even during the winter. The integrated modeling system (modified-BASINS) was applied to the Seokmoon estuarine reservoir watershed and calibrated with monitoring data from constructed wetland, stream, and reservoir. The calibrated integrated modeling system estimated that constructing wetlands on 0.5% (about 114 ha) of the watershed area at the mouth of reservoir could reduce 11.61% and 13.49% of total external nitrogen and phosphorus loads, respectively. It also might improve the nitrogen and phosphorus concentration of the reservoir by 9.69% and 16.48%, respectively. The study suggested that about 0.1%–1.0% of the watershed area should be allocated for constructed wetland to meet specified water-quality standards for the estuarine reservoir at the polder area where land use planning is relatively less complicated.     

不同植被覆盖情景下景观水体水质改善效果模拟研究

再生水作为城市景观水体生态补水的主要水源,能够改善城市景观水体水污染状况,但水体内较高的氮磷物质易造成水体富营养化爆发水华现象,因此,研究水生植物群落对景观水体水质及水生态系统健康的维持意义重大.镜河是以再生水为补水水源的新建景观河道,为提升水环境质量,以流场、COD、氨氮及硝态氮为指标,应用MIKE 21和ECO L...     

非常规水源补给的城市河道型水库水质改善与水生态修复专栏序言

沙河水库是北运河上游水系重要的节点和多源污染的重要聚集处.基于国家水专项北运河项目的“源-流-汇”全过程污染防控思路,沙河水库课题以改善水环境质量、提升水生态功能为目标,统筹“水环境、水资源、水生态和水动力”,识别和诊断其主要问题,研发与集成面向沙河水库的水环境质量改善与水生态修复关键技术;通过水位调控和工程示范,形成了适于非常规水源补给的城市河道型水库水质改善与水生态修复综合集成技术,支撑了沙河水库水环境质量改善及水生态修复综合示范区建设,促进了沙河水库水质改善和水生态功能提升,并支撑“北京市昌平区沙河湿地公园”项目获得了北京市发展和改革委员会批复立项.     

潜流人工湿地改善官厅水库水质试验研究

为确定利用人工湿地改善官厅水库水质工程所需的设计参数,在官厅水库岸边建立了人工湿地,开展了潜流人工湿地系统处理官厅水库水的试验研究.试验表明,在水力负荷率为0.15～0.45m/d时,夏季COD_Mn和NH₄⁺-N的去除率分别为50%和70%;冬季,分别可达到15%和50%,去除率随水力负荷率的提高和水温的下降而降低.由于渗漏和蒸发及植物蒸腾作用,系统的出水量为进水量的60%.研究结果表明,潜流人工湿地系统对微污染地表水有较好的净化效果,该系统在冬季低温条件下仍可以正常运行.     

城市化、外商投资和产业结构因素对中国环境的影响

基于扩展的STIRPAT理论框架,采用动态空间面板模型分析方法,研究城市化、外商直接投资和产业结构因素对中国环境污染的长期与短期空间溢出效应.结果表明,一个地区的城市化率每提高10%,短期会降低当地CO₂排放水平的0.02%、降低邻近地区CO₂排放水平的0.04%;而从长期看会降低本地CO₂排放水平的0.08%、降低临近地区CO₂排放水平的0.2%.在2006年以前,一个地区的能源强度每降低1%,会在短期降低本地CO₂排放水平的0.31%、降低邻近地区CO₂排放水平的0.09%;从长期看则会降低本地CO₂排放水平的1.3%、降低邻近地区CO₂排放水平的0.55%.在2006年后,这种能源强度的变化会使碳排放短期内总共降低0.45%,长期看总共降低2.06%.城市化率每提高10%短期内会减少本地0.05%的SO₂排放、减少邻近地区0.1%的SO₂排放.第二产业比重每降低10%,会分别降低本地和临近区域SO₂排放水平的0.03%和0.09%.人口规模每扩大1%,会提升邻近区域SO₂排放水平的0.55%.能源强度每降低1%,会降低本地SO₂排放水平的0.12%.