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

2019年全国河湖环境污染治理与水生态修复高峰论坛专题

  • 白洋淀底泥蓄积量及空间分布特征

    傅长锋;康国强;高秀芳;陈平;李爽;尹健婷;

    底泥是白洋淀水生态系统的组成部分,是入淀有机质、营养盐、污染物等的积蓄地,也是水土界面物质的交互带,对淀区水质、淀区生态环境有着重要影响。采用柱状取样器获取无扰动底泥柱状样,进行了近万组底泥物理、化学分析试验。结果表明:淤泥层多呈灰黑、黑色、深灰色,富含有机质,生物富集,下部黏土、壤土、粉细砂层理明显;底泥富含半腐烂的动植物残体有机质,含水率、压缩性高,强度、承载力低。淀区有底泥区域面积为200.84 km~2,占全淀面积的68.8%;无底泥区面积91.27 km~2,占全淀面积的31.2%;淀区底泥分布厚度在0.05~0.40 m。底泥营养盐氨氮含量自上而下略呈降低趋势,但下降趋势不明显;底泥总磷含量在0.0~0.1 m深度内呈下降趋势,在0.1 m深度附近出现拐点,往下略呈降低趋势;底泥总氮含量在0.0~0.2 m深度内呈急速下降趋势,在0.2 m深度处出现拐点,往下略呈降低趋势;表层底泥总磷含量0.79 g/kg,总氮含量1.44 g/kg,有机质20.3 g/kg。淀区底泥重金属含量总体上处于安全状态,但不同区域变化差异较大,重金属镉含量在0.0~0.1 m深度内呈下降趋势,0.1 m深度附近出现拐点,其他重金属含量从表层往深层含量变化很小,且规律性不明显。

    2019年05期 v.40;No.166 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 653K]
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  • 我国城市黑臭水体的治理及修复

    柳后起;

    随着工业化和城镇化进程的加快,环境问题日益严峻,而水处理技术的发展及相关政策法规的出台未能同步,导致城市水体黑臭,严重影响了城市形象和人居栖息环境,这已成为制约我国城市经济可持续发展的一个瓶颈,因此,采用有效的技术工艺来改善及控制城市水体黑臭迫在眉睫。通过调研国内外黑臭水体修复技术的最新研究,对黑臭水体治理与修复技术进行系统归纳,并依据我国整治黑臭水体的政策和目标,结合各工艺技术的应用实践,提出了能科学有效地解决我国城市黑臭水体的技术方案。

    2019年05期 v.40;No.166 6-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 541K]
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  • 基质厚度对生态滤坝净化水体效果及机理的研究

    刘露;于鲁冀;李廷梅;彭赵旭;张文生;

    生态滤坝是近年来新兴的水体原位净化技术,其基质上附着的生物膜是决定净水效果的关键。文中分别以厚度20、30、50 cm的沸石和砾石混合物作为滤坝基质,采用循环河水试验的方式,通过分析物理吸附和微生物的代谢作用结果,考察基质厚度对生态滤坝净水效果的影响。结果表明,经过8 h的净水,基质厚度为20、30、50 cm的滤坝对COD_(Cr)的去除率分别达51.86%、52.67%和77.51%,对NH~+_4-N的去除率分别达47.46%、53.65%和69.37%,对总氮的去除率分别达7.19%、13.63%和15.26%。生物膜系统中有大量红斑飘体虫、轮虫、线虫等微型后生动物,基质厚度为50 cm的生态滤坝挂膜量最多,对污染物的净化效果最好,且防堵塞性能最优,对实际工程基质的配置具有一定的参考意义。

    2019年05期 v.40;No.166 13-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1615K]
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  • 永年洼湿地表层沉积物污染评价

    张方;王亮;胡家祯;李月月;郭莉;高云霓;李学军;

    2017年9月,对河北邯郸永年洼湿地表层沉积物取样调查,分析16个样点表层沉积物的碳、氮、磷、硫含量,并在此基础上评价永年洼湿地的污染水平。研究区域氧化还原电位较低,大部分样点的均低于0,pH值的范围为6.9~7.7,含水率为7.8%~64.0%。总碳含量范围为15.7~39.0 g/kg,平均值为25.0 g/kg,有机碳占比为13.8%~74.2%。总氮含量范围为0.4~1.8 g/kg,其中铵态氮占比为2.4%~5.6%,硝态氮占比为0.2%~2.4%。总磷含量范围为0.7~1.9 g/kg,有效磷占比为0.7%~2.3%。总硫含量范围为0.18~3.4 g/kg。通过综合分析各样点污染指数和有机指数,发现永年洼湿地1-2#、2-2#和3-5#样点的表层沉积物污染较为严重,且主要是有机污染。与同类型湿地比较发现,永年洼湿地沉积物综合污染水平较为严重,有必要降低湿地内源负荷,改善底质厌氧环境,有针对性地开展生态修复。

    2019年05期 v.40;No.166 18-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1130K]
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  • 一种固定化复合菌剂的特性及净水性能研究

    梁宏;王新;孙宏;吴逸飞;姚晓红;沈琦;汤江武;葛向阳;

    为探明固定化复合菌剂ADH1-BSK9的特性及净水性能,采用活菌计数法分析了固定化体系的包埋量和菌剂的释放、贮存特性,并采用扫描电镜观察了其内部结构。在模拟试验条件下,分析了固定化复合菌剂对河道水体的净化性能,通过不同投加量试验确定了菌剂的最佳用量,采用PCR-DGGE分析了菌剂在试验水体中的定殖状况。结果显示:①该固定化体系的最大包埋量约5.1×10~9 cfu·g~(-1),不同包埋量的固定化复合菌剂内部结构在电镜下有着明显的差异;②固定化复合菌剂ADH1-BSK9在连续释放30 d后,释放量仅衰减了3~4个数量级,具有良好的缓释性能;③在常温条件下保藏11个月后,菌剂仍具有较高活性;④在试验水体中,固定化复合菌剂ADH1-BSK9的最佳用量为0.333 g·L~(-1),缓释出的细菌ADH1-BSK9能有效定殖于水体中,对污染物的去除率优于未固定化的相同菌剂。结果表明,固定化复合菌剂ADH1-BSK9具备良好的载菌、缓释和贮存特性以及良好的净水性能,具有较高的应用价值。

    2019年05期 v.40;No.166 24-30+82页 [查看摘要][在线阅读][下载 2777K]
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  • 微藻处理重金属污染技术研究进展

    曹欣;苏苑;闫欣;管云雷;陈宇华;魏群;

    随着社会经济的发展,我国工业水平不断提高,工业生产过程中产生的含重金属废水的排放量越来越大,使水体重金属污染越来越严重。目前,常用的重金属污染水体处理技术又存在处理成本高、容易造成二次污染等缺点。微藻作为水体中常见的微生物,对重金属具有一定的吸附作用,利用其处理水体中的重金属具有经济、高效等特点。大量研究表明,微藻能够有效去除水体中的重金属,但温度、重金属浓度、pH值、水体中其他阳离子等因素对重金属处理效果有很大的影响。综述了微藻处理重金属污染水体的研究现状、影响因素及其去除重金属的机理,为进一步研究微藻处理重金属污染技术提供参考。

    2019年05期 v.40;No.166 31-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 113K]
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  • 藻类去除水体污染物技术研究进展

    闫欣;曹欣;陈宇华;管云雷;魏群;

    随着工业和经济的不断发展,因水土流失、水源污染等因素的影响,水体富营养化以及水体重金属污染不断加剧。水体重金属污染物的主要来源是工业废水,这是因为目前工业排放废水中的重金属含量不断增多,从而导致水体重金属污染加剧,水环境治理成为全球关注的热点环境问题之一。本文比较了水体中氮、磷以及重金属的传统去除方法,综述了藻类去除水体污染物的研究现状及其作用机理,这些综述成果为藻类去除水体中污染物提供了思路。

    2019年05期 v.40;No.166 36-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 119K]
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  • 城中受污染湖泊水环境综合治理探讨

    朱全亮;刘亮;李亚俊;

    城中湖泊地处人口密集、产业发达区域,受人为因素影响,城中湖泊污染日益严重。为改善城中湖泊的生态环境,对城中湖泊开展水环境综合整治是必要和迫切的。以武汉市莲花湖的水环境综合治理为例,在污染源调查分析的基础上,通过水质、底泥分析与评价得出:莲花湖水体为劣Ⅴ类,整体处于"中-重度富营养化"状态,其中2#、3#、4#湖区的水体污染最为严重;底泥中重金属的危害程度为"轻微",但总氮、总磷污染严重,达到"重度污染"等级。针对莲花湖的污染特征,提出了"源头治理—生态恢复—活水保质—水景观改善"的治理思路,制定了切实可行的治理措施,为城中受污染湖泊水环境综合治理提供了参考。

    2019年05期 v.40;No.166 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2129K]
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  • 农村水污染现状分析及处理措施

    余辰洋;刘亮;

    随着社会经济的高速发展,农村规模化养殖和工业的快速崛起,虽然促进了地方经济的发展,但同时也加剧了水环境的恶化。水污染不仅损害生态环境,更严重影响居民的身体健康。阐述了现阶段我国农村存在的工业、农业及人们生活所造成的水污染问题,并分析了各种水污染产生的原因,认为农村水污染是由有机物及氮、磷等营养元素的过量排放而导致的;提出了合理布设管网及污水处理设施、设置人工湿地及垃圾分类收集等综合整治措施,冀能对农村水污染防治提供经验参考。

    2019年05期 v.40;No.166 48-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 592K]
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水文水资源

  • 重庆市区年降水量演变特征及驱动因素研究

    张先起;刘斐;武小炎;

    研究重庆市区年降水量演变特征及其驱动因素对揭示地区降水时空变化规律、水资源开发利用、短期气候预测等具有重要指导价值和意义。运用累积距平法和趋势系数法、Spearman秩相关法以及Morlet小波分析法对重庆市区沙坪坝站1951—2017年降水量进行演变特征分析。结果表明:重庆市区年降水量经历了1951—1958年的偏少阶段、1959—2012年的震荡阶段以及2013—2017年的偏多阶段,目前正处于降水量偏多阶段;年降水量变化呈上升趋势,但上升趋势并不显著;重庆市区年降水量存在56、36、8 a的3个主周期。通过降水量驱动因素分析,重庆市区年降水量与年平均气温和年平均气压以及当地湿度的变化呈正相关关系,具有相同的上升趋势,整体变化量达到3.3%。

    2019年05期 v.40;No.166 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2279K]
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  • 郑州市水生态文明城市建设成效评价

    王富强;刘沛衡;魏怀斌;

    水生态文明建设工作自2012年底在水利部的推动下于全国范围内启动,郑州市被水利部确定为全国首批水生态文明城市建设试点之一。为评价郑州市水生态文明城市建设成效,在深入理解水生态文明建设内涵的基础上,构建了涵盖6大准则层共计21个指标的水生态文明评价指标体系,确定了评价指标的赋分方法和评价标准。结果表明:建设工作实施前,郑州市水生态文明综合得分为64.83分;在试点建设期内,秉承"全域水系、循环水系"的理念,通过对25类具体任务的落实和10个重点示范项目的建设,郑州市水生态文明综合得分达到88.61分,达到了预期目标,取得了良好的效果。该研究可为北方其他典型缺水城市的水生态文明建设提供借鉴。

    2019年05期 v.40;No.166 58-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 126K]
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  • 宁夏用水结构变化及影响因素分析

    李潇;刁艳芳;刘翠善;刘晶;

    水资源的合理配置和高效利用在宁夏的产业规划和发展中起着至关重要的作用。基于信息熵原理,运用信息熵和均衡度分析了宁夏用水结构的变化规律,采用灰色关联理论分析了用水量和用水结构与影响因素之间的关联性,识别了主要因素并分析了其对用水结构变化的影响。结果显示:宁夏用水结构的均衡度由1998年的0.28提高到2017年的0.40,上升趋势显著;对用水量影响较大的因素是工农业用水效率;对用水结构均衡度影响较大的因素是产业结构调整。该研究结果可为未来水资源规划和管理提供依据。

    2019年05期 v.40;No.166 64-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 470K]
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  • 郑州市雨洪资源利用潜力分析

    陈思;徐建新;张修宇;

    雨洪资源利用是预防城市洪涝灾害、推进海绵城市建设的一条科学、经济、必要的途径。以郑州市雨洪资源为研究对象,首先利用累积距平法根据郑州市1951—2017年的降水资料对郑州市降水特性进行分析,其次根据郑州市2001—2017年的径流资料对郑州市径流特性进行分析,最后利用综合径流系数法、经验公式法、不同下垫面类型分析法对比分析郑州市雨洪资源的利用潜力。计算结果表明,郑州市雨洪资源的利用潜力约为6.85亿m~3,可用量约为2.41亿m~3,郑州市雨洪资源利用潜力巨大。

    2019年05期 v.40;No.166 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 3196K]
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岩土工程

  • 土体洞室开挖的力学参数敏感性分析

    韩啸;陈兵;徐煜航;李日运;

    为了研究围岩土体力学参数对洞室围岩稳定性的影响规律,以有限差分法为基础,应用FLAC3D软件,建立了兼顾时空效应的地下洞室开挖过程的数值计算模型,并确定模型中的弹性模量、内摩擦角、黏聚力为洞室稳定性的影响因素。通过模拟洞室围岩的弹性模量、内摩擦角、黏聚力变化时洞室开挖的全过程,并借助系统分析中的敏感性分析方法,分析了弹性模量、内摩擦角、黏聚力对洞室围岩土体应力、位移影响的敏感性。通过对不同参数敏感度因子的比较,确定了洞室围岩土体应力、位移对影响因素的敏感性排序:黏聚力>内摩擦角>弹性模量。

    2019年05期 v.40;No.166 76-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 3312K]
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  • 不同卸荷起点应力水平砂岩卸荷力学特性试验研究

    贾小兵;

    开挖卸荷岩体在实际工程中随处可见,卸荷时的应力水平对其力学特性有较大影响。基于此,以三峡库区典型砂岩为研究对象,开展了不同卸荷起点应力水平砂岩卸荷试验,研究了不同卸荷起点应力水平砂岩卸荷力学特性。结果表明:岩样卸荷起点应力水平越高,岩样的初始损伤越大;岩样的峰值强度、峰值应变与卸荷起点应力水平呈线性关系;岩样围压卸荷量与垂直变形量之间的关系曲线与卸荷起点应力水平有较大关系。该研究成果一方面验证了卸荷起点应力水平与岩样内部损伤之间的关系,另一方面也可为岩体开挖施工提供参考。

    2019年05期 v.40;No.166 83-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 931K]
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水力学

  • 基于水槽试验和数值模拟对水下根石受力的研究

    邹瑞;兰文改;兰雁;杨昌明;

    黄河坝跺水下根石对维护黄河岸坝的安全起着重要作用,因此,研究水下根石受力具有实际工程意义。基于黄河坝跺实际工程建立物理水槽试验和FLOW-3D软件数值模型,对比分析水平拖曳力系数的试验值和模拟值,发现两者相近。随即从块体雷诺数和块体尺寸两个方面分别比较水平拖曳力系数在物理试验和数值模拟上的区别,结果显示:水平拖曳力系数的数值模拟值大于其试验值,试验值接近0.9,模拟值接近1.1,数值模拟值更接近EVETT J B等提出的块体水平拖曳力系数;当块体雷诺数小于2×10~4时,水平拖曳力系数具有变化性;当块体雷诺数大于2×10~4时,水平拖曳力系数趋于稳定;块体的长高比和宽高比在一定范围内时,水平拖曳力系数的试验值和模拟值趋于稳定,但是超过这个范围,拖曳力系数的试验值依旧趋于稳定,模拟值将会增大。

    2019年05期 v.40;No.166 87-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 4485K]
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