华北水利水电大学学报(自然科学版)

Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power

2020年全国河湖环境污染治理与水生态修复产学研高峰论坛

  • 紫外光谱设备在水质监测中的应用

    张开骁;陈敦军;胡利群;张廷志;王锦尧;

    利用自主研发的具有分布式、精度高、稳定性好、抗干扰强、响应速度快、寿命长、无需预处理、免维护、使用简单、成本低等诸多优点的光谱设备探头检测系统,实现了对水质紫外吸收光谱的原位、在线、实时检测。通过对苏州某河流超过6个月的水质检测实践,得到关于该光谱设备探头系统的2个优化工程应用方案:一个是对不同波段的光谱进行对比分析,可以得到优选光谱波段,通过建立函数模型,可以实现对COD等指标的准确测量;另一个是发现光学窗口是影响设备使用效果的重要因素,通过加装自动化清洗设备可以实现设备的长时间正常运行。随着紫外光谱探头系统基于固态LED光源及探测器一体化技术的突破与广泛应用,紫外吸收光谱在水利、环境、生态、水产、工业等领域的应用研究进入一个快速发展阶段。

    2021年01期 v.42;No.174 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 2749K]
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  • 2013—2019年乌梁素海排干入湖污染负荷与湖区水质的响应关系

    杨文焕;尹强;钟清涛;王志超;李卫平;

    基于2013—2019年乌梁素海入湖排干与湖区水质数据,分析入湖和湖区水质的主要影响因子,并通过相关性分析探究湖区入湖污染负荷与水质的响应关系。结果表明:乌梁素海截污减排已见成效,各入湖口主要污染物指标均可达到V类水质标准;湖体氨氮(NH_3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)的质量浓度呈明显下降趋势,年均下降率分别为12.7%、8.9%、10.9%和2.5%。相关性分析表明,乌梁素海入湖污染负荷与湖区氨氮(NH_3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)的质量浓度呈显著、极显著正相关关系。乌梁素海排干入湖污染负荷是影响湖区氨氮(TN)、总氮(NH_3-N)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)质量浓度的主要因素。外源污染的削减是入湖污染物负荷降低的主要原因,因此削减排干入湖污染负荷对控制乌梁素海湖体污染因子具有重要意义。

    2021年01期 v.42;No.174 7-15+30页 [查看摘要][在线阅读][下载 2440K]
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  • 光质对蛋白核小球藻膜生长及除镉效果的影响

    魏群;毛瑞;马湘蒙;甘钰华;苏苑;

    以蓝光、白蓝光、红光、红蓝光、白红光、白光等6种光质作为光源研究了蛋白核小球藻膜的生长以及除镉效果,测定了蛋白核小球藻膜的生物量、蛋白质含量、光合色素含量,分析了其除镉效果。结果表明:蓝光为蛋白核小球藻膜生长的最适宜光质,蛋白核小球藻膜的生物量达到0.61 g/L,蛋白质、叶绿素a、类胡萝卜素的质量浓度分别为0.22、1.74、0.26 mg/L;蛋白核小球藻膜在1 h内可以快速吸附镉,在红光条件下,其除镉效果最好,去除率达82.62%。

    2021年01期 v.42;No.174 16-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1419K]
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  • 淡水湖库蓝藻水华治理对策研究与展望

    魏群;王磊;马湘蒙;甘钰华;郑思米;

    随着蓝藻水华暴发频率的上升和规模的扩大,水源地安全、人类健康和社会的可持续发展受到了严重威胁。针对富营养化水体中蓝藻水华的形成原因和危害,综述了国内外现有的蓝藻防治方法:物理法、化学法、生物法和高级氧化技术法,系统分析了其机理、应用、优势与不足。认为治理蓝藻水华的过程中应革新、发展和完善现有技术和方法:一方面,利用传统技术集成处理水华,抑制藻毒素的释放及消毒副产物的产生;另一方面,UV/PS、UV/Cl、电化学氧化等高级氧化技术在实际水华和富营养化防控工程中具有十分广阔的应用前景,应加快和完善这些仍处于工艺研究阶段的技术方法的研究。另外,在治理过程中应根据气候、地理特点和水体的富营养化程度因地制宜、因"水"制宜,控源截污和及时疏浚,以便同时达到削减外源及内源污染的目的,此举措将成为未来蓝藻水华防治工作的关键举措。

    2021年01期 v.42;No.174 22-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 193K]
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  • 辽河流域水环境累积风险评估及关键指标筛选研究

    尚彦辰;郭秋岑;曹雨;王鑫玉;

    为了分析辽河流域水环境累积风险现状,将世界自然基金会、德国投资与开发有限公司和美国国家环保局提出的累积性环境风险评估体系进行耦合,形成了新的累积风险综合指标评估体系;同时,结合层次分析法对指标值进行赋权。该评估体系包括物理风险、监管风险和声誉风险3个子系统,19个指标。应用该评估体系对辽河流域辽宁段水环境的累积风险现状进行分析和评价,结果表明:辽河流域辽宁段水环境累积风险等级为中高风险,评价结果与实际情况基本相符;物理风险对水环境累积风险的影响最大,其次是监管风险和声誉风险;水质及污水处理投资额是对水环境累积风险影响最大的两个指标。据此,提出了辽河流域辽宁段水环境的主要整改意见,即:加大对水体治理的力度,提高污水处理投资额,改善水质条件;建立良好的水环境保护机制,应对不可抗力的发生,以期降低水环境累积风险。

    2021年01期 v.42;No.174 31-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 2621K]
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  • 岱海水质变化规律及成因分析

    郭鹏程;杨司嘉;

    岱海是国家级重要湿地,同时也是内蒙古自治区级湖泊湿地自然保护区。近年来,岱海湖面萎缩、水质恶化等问题较为突出。为研究此问题,采用1974—2018年共45 a的水质监测数据进行岱海水质空间分布特征、变化规律及成因分析,并利用SPSS软件进行了岱海水质-水量的相关性分析。结果显示:岱海水质变化与外来污染物的输入量、湖区蓄水量显著相关,岱海水环境改善需要从削减污染物入湖量和生态补水两个方面着手进行。这些结论和建议可为决策者制定合理有效的水环境管理方案提供参考。

    2021年01期 v.42;No.174 40-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 8090K]
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  • 海河流域河流污染物综合降解系数研究

    石维;刘德文;郭丽峰;

    以海河流域漳卫南运河水系的卫河和卫运河为试点河流,采用二断面法,开展了污染物综合降解系数(K)的野外和室内实验研究,以期为水资源保护工作中计算纳污能力、制定限制排污总量意见等提供参考。野外监测实验结果表明:卫河的COD、氨氮和BOD_5平均综合降解系数分别为0.08、0.46、0.16 d~(-1);卫运河的COD、氨氮和BOD_5平均综合降解系数分别为0.09、0.73、0.24 d~(-1)。氨氮综合衰减系数的室内和野外结果相差不大,而COD和BOD_5综合衰减系数的室内结果均小于野外结果。原因可能为:一是水样中氨氮质量浓度较高,因此容易降解;二是室内和野外环境存在较大差异,水温、流速、风速等都会影响污染物的降解。

    2021年01期 v.42;No.174 47-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1842K]
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  • 东南沿海平原河网地区水生态修复与治理模式探讨

    刘耀辉;洪理健;

    为探究东南沿海平原河网地区水生态修复与治理模式,针对该区普遍存在着洪、涝、潮、旱、台风等灾害频繁,河网水系受人类活动影响剧烈,地势平坦、水动力弱,水质较差、截污难度大,水资源、水环境承载力不足等问题,以木兰溪下游水生态修复与治理为例,采用山水林田湖草城系统治理的方法,运用水生态修复原理,构建一环、一心、一轴、七廊、一系统的总体格局,探讨东南沿海平原河网地区水生态修复与治理模式,为类似地区提供参考借鉴。

    2021年01期 v.42;No.174 53-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1552K]
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水力学

  • 涉河正交桥墩壅水模型试验研究

    严军;蔡显赫;卢鹏;陈振武;

    涉河桥梁的修建会改变局部河段的流速和水位,增大河道行洪、排涝的压力,现有的规律和经验公式对桥墩壅水规律总结仍然不足。以正交圆头方形桥墩为研究对象,试验数据分析可知:当阻水比小于10%时,最大水位壅高随着阻水比的增大而线性增长,当阻水比大于10%时,最大水位壅高随着阻水比的增加而快速增大并超过了线性增长;拟合了最大水位壅高的经验公式,并验证了其合理性。建立二维数学模型研究了正交布置桥墩绕流流场水动力结构和壅水特性,模拟结果表明,不同尺寸的桥墩附近水面线分布有着相似的规律,桥墩间距的改变会影响桥墩周围水流结构。研究成果可为涉河桥梁合理布置以及桥墩壅水的计算提供参考。

    2021年01期 v.42;No.174 60-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 3241K]
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  • 圆管螺旋流输送物料舱物理试验研究

    张羽;李卓普;严军;孙东坡;

    利用管道水力输送物料时,将固体物料加装入物料舱后再进行管道输送,可节约水资源、减少水污染和保护管道。通过建立物理模型,研究了物料舱在管道螺旋流作用下的悬浮输送特征,观测分析不同密度、是否有导叶的物料舱在不同工况下的输送情况。结果表明:平直管流经过局部起旋管导流条的引导变为螺旋流后,带导叶的物料舱能悬浮在管道轴线附近,而没有导叶的物料舱会与管壁发生碰撞并在管道底部推移;加入沿程切向射流后,测量段内输送物料舱节能31.87%~60.92%,输送速度增幅达37.34%~225.53%,完全沉落距离增幅达30.30%~167.44%,更加节能、高效,悬浮效果更优;对比分析不同物料舱密度与悬浮输送效果的对应关系,结果表明,物料舱密度为1.57 g/cm~3左右时输送效果较佳。试验研究对圆管螺旋流输送固体应用于实际工程具有一定的意义。

    2021年01期 v.42;No.174 68-73+94页 [查看摘要][在线阅读][下载 2024K]
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结构工程

  • 山区桥梁工程边坡与基岩BIM-Dynamo数据处理方法研究

    刘尚蔚;黄竟颖;魏群;乔钢;王英杰;

    地形与地质条件对桥梁工程的施工条件和施工工艺具有非常大的影响。采用常规方法创建地质模型时,往往数据过大,数据处理繁琐,效率较低。本文依据Dynamo节点灵活、强大和数据处理方便快捷的特点,将Dynamo可视化编程用于桥梁工程地基数据处理中,利用Dynamo可与Excel进行交互的特点,将地质钻孔数据导入到Dynamo中进行处理,生成地层曲面,从而生成实体模型。此方法已在桥梁工程三维地质建模中成功应用,实现了地质数据的智能处理和地质模型的快速创建,解决了地质模型创建难、效率低的问题。

    2021年01期 v.42;No.174 74-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 5143K]
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  • 基于黏弹性边界的地下厂房地震响应分析

    蒋莉;王磊;周晓岚;许新勇;

    以澜沧江干流某大型地下厂房为研究对象,建立了地下厂房精细化数值仿真模型,利用MATLAB编程实现了地下厂房黏弹性边界施加及地震波输入,通过三维半无限空间算例在脉冲荷载作用下的响应分析,验证了黏弹性边界对能量的耗散作用。根据该地区场地类型和抗震设防烈度,利用厂房设计反应谱拟合人工地震波进行厂房地震动时程分析,得到厂房各部位地震响应加速度、位移及应力值。结果表明:厂房上部结构的加速度、位移响应大于下部结构的,符合地下结构动力响应规律;水流系统结构在承受地震与上部结构荷载作用下,应力值较大,应加强楼板与风罩衔接处、吊物孔周围结构配筋,提高结构抗震性能;通过对厂房黏弹性边界与固定边界条件下的位移响应分析,得到黏弹性边界优于固定边界,说明黏弹性边界具有一定的吸能作用,验证了黏弹性边界应用于地下厂房地震动响应分析的可行性。

    2021年01期 v.42;No.174 82-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 4928K]
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  • 双绞合钢丝加筋网夹层系统的路用性能研究

    秦鹏成;邓长青;周翔;邵生俊;张会;

    基于一种内力传递能力大、局部荷载扩散快的新型抗裂夹层系统——双绞合钢丝加筋网夹层系统,以疲劳破坏理论、断裂力学及弹性层状理论为基础,研究双绞合钢丝加筋网应用于沥青加铺层对抵抗荷载型反射裂缝和温度型反射裂缝及抗车辙的路用性能;通过与未加筋夹层系统、玻纤格栅夹层系统的路用性能对比分析,结果显示,双绞合钢丝加筋网夹层系统防治反射裂缝的效果相对最好,抗车辙性能相对最好;玻纤格栅夹层系统防治反射裂缝的效果其次,未加筋夹层系统防治反射裂缝的效果相对最差。

    2021年01期 v.42;No.174 89-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 812K]
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  • 连续钢箱梁桥抗倾覆稳定性分析

    张宏;张伟;

    连续钢箱梁桥自重轻、受力性能好,但其横向抗倾覆稳定性较差。为解决此问题,以西安市某互通立交工程为例,运用有限元计算方法对连续钢箱梁桥进行研究,分析其在重车偏载作用下的抗倾覆性能。为了增加连续钢箱梁桥抗倾覆破坏的安全储备,结合现行相关规范对抗倾覆稳定安全系数的计算方法进行修正。依据钢箱梁桥的受力特点,提出在连续钢箱梁联端箱室内浇筑配重混凝土来提高成桥状态下抗倾覆性能的措施。对比分析配重前后钢箱梁桥结构的内力及抗倾覆稳定的安全系数,结果表明,该措施在对结构内力产生较小影响的同时能有效提高钢箱梁桥抗倾覆稳定的安全系数,增大梁桥的抗倾覆能力。

    2021年01期 v.42;No.174 95-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1836K]
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