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

  • 再生水景观回用系统富营养化污染控制技术研究

    李萍;岳展;尹茜;吴鹏举;黄娜;管秀娟;

    再生水经过生态浮床和垂直流人工湿地的深度处理后,进入景观水体还是会出现藻类滋生的富营养化现象。实地调查结果表明:水力负荷为20~30 m~3/(m~2·d)的生态浮床对COD_(Cr)的去除效果明显,但是,对氨氮和总磷的去除作用有限;水力负荷为0.2~0.4 m~3/(m~2·d)的垂直流人工湿地对COD_(Cr)、氨氮和总磷均有明显的去除效果。模拟试验结果表明:缓慢流动的景观水体(流速低于1.5 m/min),即使总氮浓度低于1 mg/L、总磷浓度低于0.025 mg/L,也会出现藻类滋生叶绿素a浓度升高的现象;藻类的生长可显著降低水中氮、磷的浓度,对总氮和总磷的去除率分别达到35%~50%和60%~65%,配合物理或生物除藻的方法,可以高效地降低水体中氮和磷的浓度,从根本上解决水体富营养化的问题。

    2020年02期 v.41;No.169 1-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 930K]
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  • 金沙江下游干热河谷消落带植被修复试验探讨

    卢阳;周火明;万丹;金可;张乾柱;胡月;闫建梅;

    伴随着金沙江下游大型水电站的陆续建成,库区消落带将大规模形成并带来一系列生态环境问题。植被是消落带生态系统重要的组成部分,其演变对库岸稳定、水土保持、生物多样性和环境美化等方面具有深远的影响。通过系统回顾消落带植被恢复的研究进展,结合野外考察资料,从试验选址、适生物种选择、配置模式、种植与管护等方面总结消落带植被修复成果及经验,探讨了干热河谷消落带植被修复试验思路,明确了修复试验重点关注的方面,提出了抗旱耐淹物种选择的原则、条件和流程,并列出了适生植物物种推荐名录和植物梯级配置模式,以期为干热河谷消落带植被修复科研与实践提供参考。

    2020年02期 v.41;No.169 5-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 2896K]
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  • 基于控制单元的流域水环境问题诊断方法研究

    陶亚;程亮;赵喜亮;王梓赫;

    流域内水系的水质在空间和时间上往往有明显的时空变化特点,常规的基于断面达标的水质诊断方法容易忽略流域内污染负荷产生的时空特点。基于生态环境空间管控的理念,将流域干流水文过程与断面水质浓度变化相结合,提出了等标负荷历时曲线法的水环境问题诊断方法,该方法可以有效地识别出流域不同控制单元主要超标污染物及其污染来源。从某流域的应用评价结果来看:在流域河源及上游区域,超标时段集中在大流量的汛期,主要超标因子为总磷(TP),表明对于该流域上游及水系源头控制单元而言,农业等非点源污染是主要的污染来源;而对于入江河口区域,主要超标污染物是氨氮(NH_3-N),且为全时段超标,此控制单元的污染削减控制方案应将重点放在工业源和生活源上。

    2020年02期 v.41;No.169 12-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1049K]
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  • 基于TMDL理念的流域排口污染物削减研究

    吕马飞;朱晓娟;王婷婷;张跃;

    随着海绵城市建设、城市黑臭水体治理、城镇污水处理提质增效等工作的不断深入开展,流域尺度的污染已成为不可回避且亟待解决的重大问题。基于TMDL(最大日负荷总量)水环境治理技术方法,以镇江市运粮河流域整治为例,以水体水质为目标导向,探讨出了一套应用于流域排口污染物削减的研究方法:①梳理流域排水系统,结合现场调研确定排口性质;②计算排口产污量;③根据流域水质目标及其水系流动、生态本底情况,采用一维模型分析计算流域的水环境容量;④以流域水环境为控制目标,结合产污量计算结果对重点排口提出污染物削减标准;⑤制定流域排口污染物削减方案;⑥对排口整治方案进行目标可达性分析。该研究方法可为我国其他中小城市的流域治理提供参考,为进一步深入研究流域治理提供实践案例。

    2020年02期 v.41;No.169 18-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 966K]
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  • 水库对地表水溶质运移效应的研究进展

    刘杨;孙辉;李鑫;陈玉雯;

    水库调蓄显著影响地表水生物地球化学和生态过程,其内部的持留转化机制对颗粒物沉淀再悬浮、营养盐收支、物质输送和循环等意义重大。关于水库对地表水溶质运移的行为缺乏综合讨论。本综述比较了水库地表水中重金属、碳、氮磷营养盐及污染物运移的研究进展,发现水库通过沉淀和转化作用明显减少河流对下游的物质输出,水库不同时期可能会是溶质的"源"和"汇"。但是,关于水库如何影响河流营养物质、重金属等的迁移转化,从而影响河流水生态化学环境、河口和下游的物质流量,其内在反应机理尚需进一步研究。

    2020年02期 v.41;No.169 24-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 737K]
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水资源与水环境

  • 五元减法集对势及其在水资源承载力趋势分析中的应用

    金菊良;陈鹏飞;张浩宇;郦建强;何君;陈梦璐;

    为进一步推广减法集对势这一新颖的趋势分析方法在水资源承载力领域中的应用,在原有三元减法集对势研究的基础上,考虑五元联系数的结构形式及其同一度、对立度、差异度子项对最终趋势分析的影响,构造了五元减法集对势,并应用于山东省和黑龙江省的水资源承载力单指标和子系统的趋势分析中。结果表明:2006年山东省水资源承载状况较差,主要由于"生态环境特性"和"水资源利用特性"子系统的发展趋势均为反势,"城市污水日处理量""万元工业增加值用水量"等指标亟需加强调控;现阶段黑龙江省水资源承载状况整体较好,其中"生态"子系统的发展趋势最好,其余子系统均为均势,"产水能力""第一产业占比"等指标的发展趋势较差,"生态用水比例"指标的发展趋势最好。五元减法集对势可清晰、准确地识别出水资源承载力中较差或较好的子系统或单指标,可为后期调控措施的制定提供参考。此方法不仅适用于水资源承载力趋势分析中,也可应用于其他领域类似的趋势问题分析中。

    2020年02期 v.41;No.169 30-35+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 777K]
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  • 变化环境下近60年来中国北方江河实测径流量及其年内分配变化特征

    王乐扬;李清洲;王金星;姜彤;刘翠善;王艳君;

    中国北方水资源短缺,河川径流量的变化直接影响着区域水资源管理及经济社会的稳定发展。采用Mann-Kendall趋势检验法,分析了1955—2018年中国北方主要江河6个重点水文站实测径流量的演变趋势。结果表明:①中国北方主要江河实测年径流量都呈现出下降趋势,其中,海河流域的年径流量锐减最为显著。②黄河上、下游径流量变化差异明显,上游唐乃亥站实测径流量为非显著性减少,中下游花园口站实测径流量显著减少。③唐乃亥站和哈尔滨站在1980—1999年的实测径流量较基准期(1956—1979年)的有所增加,而其余各站的均有所减少;但在2000年之后,所有6个水文站实测径流量均较基准期的偏少,其中,海河径流量偏少超过80%。④环境变化使得北方主要河流降水-径流关系发生变化,同样降水条件下,21世纪以来的河川径流量明显偏少,人类活动是中国北方主要江河径流量变化的重要原因。

    2020年02期 v.41;No.169 36-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 967K]
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  • 沙颍河流域水循环影响要素演变特征分析

    韩宇平;岳影;穆文彬;

    为了定量分析气候变化和土地利用情况对流域水循环演变特征的影响,以灾害多发地带的沙颍河流域为研究区,选取流域及周边12个站点的逐日气象数据,以M-K检验方法为主,分析流域的趋势性、突变性和周期性;同时,选取沙颍河流域3期的土地利用数据,分析不同土地利用类型的演变过程。结果表明:①1961—2013年,沙颍河流域的年降水量表现为减—增—减的变化趋势,年均气温呈减—增的变化趋势,年潜在蒸散量为下降态势;②年降水量在1982年发生突变,年均气温和年潜在蒸散量分别在2001年和1970年发生突变;③年降水量、年均气温以及年潜在蒸散量的演变周期分别以29、28、28 a为主;④沙颍河流域土地利用类型以耕地、城乡、工矿、居民用地和林地为主,且随着经济社会的发展,土地利用类型转化主要发生在耕地与城乡、工矿、居民用地之间,耕地面积逐期减少,城乡、工矿、居民用地逐期增加。

    2020年02期 v.41;No.169 43-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1099K]
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  • 淮河干流河南段基本生态流量保证率研究

    刘中培;李鑫;窦明;魏怀斌;陈莹;

    科学确定基本生态流量对维持河流控制断面生态环境用水需求具有重要意义。以淮河干流河南段为研究对象,选取长台关站、息县站和淮滨站为主要控制断面,采用最小月平均流量法、近10年最枯月平均流量法、流量历时曲线法和蒙大拿法4种水文学方法对淮河干流河南段的基本生态流量进行计算,以月为单位评估了1951—2015年期间月平均、丰水年、平水年、枯水年、汛期和非汛期相应断面的基本生态流量保证率。结果表明:①从长台关站到淮滨站基本生态流量依次增大,长台关站、息县站和淮滨站的基本生态流量分别为3.41、11.43、16.97 m~3/s。②淮河干流河南段丰水年的基本生态流量保证率最高,其次为平水年的,枯水年的最低,且汛期基本生态流量保证率大于非汛期基本生态流量保证率。③淮河干流河南段月平均、丰水年、平水年、枯水年、汛期、非汛期的基本生态流量保证率基本表现为息县站的最高,其次是淮滨站的,长台关站的最低。研究结果可为河流生态调度提供科学支撑。

    2020年02期 v.41;No.169 50-54+71页 [查看摘要][在线阅读][下载 818K]
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  • 黄河下游河道泥沙粒径变化对小浪底水库调水调沙的响应规律

    薛博文;张向萍;许琳娟;李军华;毛鹤崴;

    为研究黄河小浪底水库运用后泥沙粒径的变化规律,利用黄河下游花园口至利津间7个水文站的水文资料,分汛期、非汛期、调水调沙期3个时期,分析河道悬移质泥沙粒径变化与水库水沙调控的响应规律。结果表明:①悬移质中数粒径沿程变化不明显,7个水文站测得的年均中数粒径均集中于0.05 mm以下,河床质中数粒径变化呈现沿程衰减的趋势,各时期河床质平均中数粒径均变粗,河床存在不同程度的粗化现象;②小浪底水库坝前异重流以细沙为主,调水调沙期间各水文站测得的悬移质平均中数粒径低于全年的平均水平。孙口水文站以上河段测得的河床质平均中数粒径,调水调沙期的大于汛期的,孙口水文站以下河段测得的河床质平均中数粒径,汛期的大于调水调沙期的;③随着水库运用时间的增加,测得的悬移质中数粒径趋于稳定,孙口水文站以下河段测得的悬移质中数粒径与水库响应关系较弱。水库运用造成下游河道全河性冲刷,导致无论非汛期还是汛期与调水调沙期间,河床质中数粒径都逐年增大直至粗化现象停止。

    2020年02期 v.41;No.169 55-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1356K]
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  • 怒江源区那曲河水化学特征的多元统计分析

    赵阳;赵衡;王富强;陈希;次仁曲吉;

    探讨自然背景条件下河流水化学特征对于流域管理和保护具有重要意义。那曲河流域是怒江源区,受到人类活动的影响较小,以2018年8月采集的那曲河干流及主要支流的河水样品为例,应用描述性统计、聚类分析、因子分析等多元统计分析方法,研究了那曲河流域河流的水化学特征及主离子来源。结果表明:①那曲河流域河水呈弱碱性,河水TDS含量的变化范围为120.00~512.00 mg/L,平均值为232.92 mg/L。②那曲河流域河水阳离子浓度均值由大到小的顺序为Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)、K~+,阴离子浓度均值由大到小的顺序为HCO~-_3、SO■、Cl~-。③那曲河干流中游的水化学类型为重碳酸盐类-镁组,龚曲干流的水化学类型为硫酸盐类-钙组,那曲河干流的上游与下游以及其他支流的水化学类型为重碳酸盐类-钙组。④那曲河流域河流的水化学特征控制机制以岩石风化为主。⑤那曲河干流上游与那曲河干流中下游以及那曲河支流的水化学特征差异较大。

    2020年02期 v.41;No.169 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1107K]
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  • 河南省农作物虚拟水与隐含碳排放的时空格局及关联机制研究

    王帅;赵荣钦;韩枫;黄会平;张师赫;熊涛;张笑荣;石金鑫;

    农业生产的"碳-水"关联是当前国内外的研究热点之一。开展农作物虚拟水与隐含碳排放的时空格局及关联特征研究,有助于揭示农作物生产过程中水资源消耗量与碳排放量的时空差异及相互作用机制。基于2005—2014年河南省的气象数据和统计资料,对河南省5种主要农作物的虚拟水含量与隐含碳排放量进行了核算,分析了地市尺度上的时空特征,并采用门槛面板模型探讨了二者的关联机制。结果表明:①研究期内,除大豆外,其他4种农作物的单位产量虚拟水含量均呈现出波动性降低的变化趋势;单位产量虚拟水含量由高到低的顺序依次为大豆、花生、小麦、玉米、蔬菜。②河南省农作物单位产量隐含碳排放量的波动较小,整体呈现出逐年上升的态势;单位产量隐含碳排放量由大到小的顺序分别为大豆、花生、小麦、玉米、蔬菜。③小麦、玉米、花生的虚拟水含量高值区域主要集中在三门峡、洛阳、郑州和平顶山地区;单位产量隐含碳排放量的高值区域主要聚集在平顶山、郑州、济源和洛阳地区。④虚拟水与隐含碳排放之间存在着单一门槛效应,隐含碳排放量对虚拟水含量增加有着明显的促进效应。

    2020年02期 v.41;No.169 72-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1117K]
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土木工程与地质工程

  • 钢筋钢纤维混凝土T形截面梁受剪裂缝控制试验研究

    张晓燕;邓翔升;宋万万;冯蒙;李凤兰;

    为了研究钢筋钢纤维混凝土T形截面梁的受剪裂缝控制问题,设计了高度为700 mm的钢筋钢纤维混凝土T形截面试验梁,考虑钢纤维体积率变化(0.8%~1.6%)的影响,开展了对称集中荷载作用下的试验研究。主要介绍了试验梁的斜裂缝开展形态和斜裂缝宽度的计算公式,同时检测了试验梁剪压区的混凝土应变、箍筋应变、跨中挠度、斜截面开裂荷载等成果,分析了钢纤维体积率对斜截面开裂荷载和斜裂缝宽度的影响规律,提出了斜截面开裂荷载和裂缝宽度计算公式。研究发现,钢纤维有效提高了低配箍率试验梁的抗裂性能,改善了裂缝分布,T形截面梁的翼缘对腹板斜裂缝宽度的影响不大,与矩形梁的裂缝宽度计算公式基本一致。

    2020年02期 v.41;No.169 81-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1431K]
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  • 支撑拱式锁固型滑坡变形演化特征的物理模型试验

    姜彤;贾航;雷家华;薛雷;

    采用自行设计的滑坡物理模型系统,通过单、双段拉力筋牵引式启动的形式,分别设置了无锁固体和加装锁固体条件下单、双段滑坡试验(共4组),并利用应力-应变数据采集系统和高清摄像机等设备监测滑坡过程中坡体变形的多维表征信息。试验结果表明:在无锁固体条件下,边坡的牵引力-时间曲线峰值最大为39.5 N且快速陡降,坡体破坏形式为整体快速大滑动;在有锁固体条件下,边坡的牵引力-时间曲线峰值最大为55.7 N且维持近400 s,峰值提升41%,坡体的破坏形式转变为慢速蠕滑,可知拱支座间形成的支撑拱对拱后土体具有稳定作用。

    2020年02期 v.41;No.169 88-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2292K]
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