潮汐水网区水环境数值模拟研究进展

潮汐水网区水环境数值模拟是定量分析该区域污染物排放与水环境质量改善之间关系的重要技术手段。该文从面源污染负荷模型、河网水动力、水质模型3个方面分析了潮汐水网区水环境数值模拟的研究进展,并对其发展趋势进行了总结,从而为潮汐水网区水环境数值模拟的研究提供有益的参考。     

泰安地区主要大气污染源的评价

采用等标污染负荷法对泰安地区的大气污染源进行了评价。结果表明，泰安的主要污染源为石横电厂、新汶发电厂、宁阳电厂、瑞星集团化工厂和泰安热电厂等，其等标污染负荷占总污染负荷的８８ ．６１ ％ ；该区域的主要污染物为二氧化硫，其污染负荷占总污染负荷的８５ ．７７ ％ 。     

青龙湾旅游度假区污染源排放与污染负荷现状

通过实地走访与查阅资料,结合区域实际情况,从工业、生活、农业面源、畜禽养殖和水产养殖五大污染源出发,以污染物排放总量为基础,对污染物入库总量进行分析,旨在科学地掌握区域的污染负荷状况。     

吉林省农业非点源氨氮污染环境影响评价*

 引入污染物输出模型计算吉林省农业非点源氨氮排放量；应用污染物等标排放负荷比进行农业非点源氨氮污染环境影响评价。研究表明，2001年吉林省农业非点源氨氮排放量为193 821.36 t，等标排放负荷比为82.7%，是吉林省地表水环境最主要污染物。其中禽畜养殖氨氮排放量为107 151.50 t/a，等标排放负荷比为56.3%，是农业非点源氨氮的主要污染源；其次，种植土地氨氮排放量为54 946.49 t/a，等标排放负荷比为27.0%；第三，农业人口氨氮排放量为31 723.36 t/a，等标排放负荷比为16.7%。提出了农业非点源污染的控制措施以减轻对地表水环境的污染影响。     

模型燃烧室中两相化学反应流动的大涡模拟

对带V型火焰稳定器的模型燃烧室中气液两相化学反应流动进行大涡模拟(LES)，研究中采用了欧拉一拉格朗日方法。利用大涡模拟来研究气相流场，k方程亚网格尺度模型来模拟亚网格涡粘性。化学反应速率由亚网格EBU燃烧模型来确定，两步亚网格紊流燃烧模型被用来确定CO浓度，NO亚网格污染物生成模型被用来评估NO生成速率，辐射热量传递采用了热通量辐射模型。并在交错网格体系下气相采用SIMPLE算法和混合差分格式求解，液相在拉格朗日坐标系下采用PSIC算法对其进行求解。通过大涡模拟，能得到气相和液相之间的质量、动量和能量交换。通过计算值和实验值的比较可知，出口温度和污染物成分浓度实验结果与计算结果吻合较好。因此采用大涡模拟方法来模拟两相化学反应流动和污染物生成过程是可行的。     

遗传算法与传统优化方法应用于电力负荷建模的比较研究

将遗传算法应用于电力系统综合负荷建模．以三阶感应电动机为综合负荷模型，以待辨识参数为未知向量，以系统实测与模型响应误差平方和为目标函数；以随机初始种群为基础进行交叉一变异一选择运算并产生下一代种群；通过若干代进化即可获得具有足够精度的辨识结果．通过实验数据将遗传算法与传统模式搜索算法的建模结果比较，表明遗传算法所得模型的描述精度比模式搜索法高10倍，其模型参数呈现很好的稳健性，从而有效地克服了传统优化方法的模型参数分散性。     

流域非点源污染物输移模型研究现状及展望

对非点源污染物模型研制的各个发展阶段和模型的变化情况进行了总结,系统介绍和对比了国内外非点源污染物输移模型的总体结构、特点、适用领域及模型的局限性,尤其对模型方法在非点源污染治理中的应用进行了探讨,进而归纳了以往非点源污染物输移模型和污染负荷定量化方法的发展特点。针对研究中存在的问题,探讨流域非点源污染物输移模型的发展趋势和研究前景,以期为我国非点源污染物输移模型的研究工作提供有益的指导。     

流域非点源污染物输移模型研究现状及展望

对非点源污染物模型研制的各个发展阶段和模型的变化情况进行了总结,系统介绍和对比了国内外非点源污染物输移模型的总体结构、特点、适用领域及模型的局限性,尤其对模型方法在非点源污染治理中的应用进行了探讨,进而归纳了以往非点源污染物输移模型和污染负荷定量化方法的发展特点。针对研究中存在的问题,探讨流域非点源污染物输移模型的发展趋势和研究前景,以期为我国非点源污染物输移模型的研究工作提供有益的指导。     

三峡库区长江干流入出库断面氨氮与高锰酸钾指数负荷研究

  目的  探究三峡库区长江干流入出库断面污染物负荷变化及其与三峡水库水位的关系。  方法  基于三峡库区长江干流入库断面(重庆朱沱)与出库断面(湖北宜昌南津关)2013?2018年氨氮(NH₃-N)和高锰酸钾指数(COD_Mn)与断面水体流量数据,采用密度分布曲线、Mann-Kendall趋势分析法对污染物负荷情况进行分析。  结果  ①入库断面NH₃-N、COD_Mn负荷极显著高于出库断面,入库断面污染物负荷与出库断面污染物负荷极显著相关(P＜0.01)。三峡库区污染主要来自入库断面与沿程支流输入,伴随水库澄清作用,污染物沿程下降。②入出库断面污染物负荷与三峡水库水位波动极显著负相关(P＜0.01),低水位运行时污染物负荷最大,高水位运行时污染物负荷最小。③Mann-Kendall趋势分析结果显示:入库断面NH₃-N年负荷与出库断面COD_Mn年负荷呈显著上升趋势(P＜0.05)。  结论  三峡低水位运行时水库蓄水少,水体澄清作用下降;高水位运行时水库蓄水量大,水环境稳定,有助于污染物稀释。三峡库区和上游水污染治理不容忽视。图6表4参33     

进水负荷对厌氧氨氧化膜生物反应器的影响

[目的]研究进水负荷对厌氧氨氧化膜生物反应器脱氮性能和膜污染的影响。[方法]运行期间,进水的总氮负荷从150 mg/L逐步提高到400 mg/L,分别对污泥浓度、污泥粒径分布、氨氮和亚硝酸盐的去除率进行测定,研究进水负荷的改变对反应器脱氮性能的影响。通过对膜组件的跨膜压差以及反应器内污泥混合液和膜表面污染物内胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物产物(SMP)中蛋白质和多糖含量的测定,研究进水负荷的改变对膜污染的影响。[结果]随着进水负荷的提高,反应器始终保持良好的脱氮性能;膜污染速率加快,膜表面污染物EPS和SMP中蛋白质和多糖的含量均呈增加趋势,说明蛋白质和多糖是影响膜污染的主要因素。[结论]进水负荷的提高对反应器脱氮性能无明显的影响,但会加剧反应器的膜污染。     

基于ＳＷＡＴ模型的图们江流域氮磷营养物非点源污染研究

运用数学模型模拟非点源污染物的空间分布及其输移转化机制,是当前农业非点源污染研究中的重要手段和途径之一.流域尺度长时段分布式水文模型SWAT(soil and water assessment tool)应用于我国南方许多流域的非点源污染模拟上都取得了较好的结果.利用SWAT模型建立了东北图们江流域非点源污染数据库,对该流域(中国一侧)划分为5个小流域46个水文单元,分别进行了水文模拟、降雨径流和土壤侵蚀量计算.结果表明,图们江流域农业非点源污染主要的发生区在流域中部,海兰河和布尔哈通河交界的区域内.该区内有机氮和有机磷的非点源污染负荷明显高于其他地区,推测认为该区域为延边州首府延吉市所在地,城市建设和经济发展带来了繁荣,也造成了局部地区的植被破坏、土地裸露,水保能力下降,因此水土流失现象比较严重.另外,通过分析流域内有机氮和有机磷的时空变化特征发现,2007年延吉、龙井地区为氮磷营养物非点源污染最大发生区(有机氮9.76t·a-1,有机磷1.24t·a-1),而2008年除延吉、龙井地区外,珲春地区有机氮和有机磷非点源污染均有加重的趋势(分别由1.39t·a-1上升到3.82t·a-1,0.17t·a-1上升到0.48t·a-1);氮磷营养物的空间分布特征表明,2007年与2008年除了延吉、龙井一带为最大发生区外,珲春地区有机氮流失有所加重(从1.39 t·a-1上升到3.81 t·a-1),有机磷流失也有所加重(0.17 t·a-1上升到0.48 t·a-1),而安图等地区则有所减轻.     

基于实测资料的输出系数分析与陕西沣河流域非点源负荷来源探讨

根据2001—2009年秦渡镇水文监测断面的监测数据,应用平均浓度法计算NH+4-N、TP和COD的非点源污染负荷量,并与改进的输出系数法估算结果进行对比分析,确定适合该流域的输出系数。将考虑流域输移损失的输出系数得到的非点源污染负荷与基于实测资料的平均浓度法计算结果进行对比可知,相对误差较小,表明各类营养源的输出系数值与流域损失系数值适合沣河流域。应用考虑流域输移损失的输出系数法的负荷计算结果分析了流域内污染物的来源,结果表明：近十年来,耕地和农业人口的贡献最大,其中耕地对沣河流域TN、NH+4-N和TP非点源负荷的贡献率分别占到37.87%、37.74%、15.56%,且呈现上升趋势;农业人口对TN、NH+4-N、TP和COD非点源负荷的贡献率分别是40.73%、41.06%、61.19%、21.98%,且呈现上升趋势;牲畜（包括牛、驴、猪、羊等）对COD非点源负荷的年均贡献率为73.49%。由此可见,控制耕地、农业人口以及大牲畜所产生的污染负荷可以有效削减非点源污染。     

农业非点源污染国内外研究进展

农业非点源污染正日益成为水体富营养化最主要的污染源,并已成为当前限制我国经济可持续发展的重要因素。笔者从农业非点源污染物迁移转化机制、非点源污染物的防控机制、非点源污染模型模拟、农业非点源污染研究中的尺度问题等方面对国内外研究进展进行了论述。提出我国非点源污染研究需在以下方面有所加强:(1)非点源污染物耦合作用下的运移;(2)转化机理及其界面行为过程机制研究;(3)不同空间尺度和格局农业非点源污染物的迁移转化规律;(4)适合我国不同区域特色的非点源污染机理模型研究。     

源汇型景观组合控制农业面源污染的研究

通过对浙江省农田养分迁移规律、养分释放源和养分汇的景观类型分析与调查观测,提出了利用农田系统中源、汇型景观结构组合控制农田面源污染的可能性。农业系统内部本身包含着许多养分汇型景观结构,可延长养分在流域内部的滞留时间,减少农业系统中养分的输出。建议对某些养分流失严重的农业流域,通过土地利用方式的调整和增加养分汇型景观面积,来控制农业面源污染。     

分布式水土流失型面源污染模型初探

为研究丘陵山区水土流失与面源污染协同过程机理对丘陵山区环境改善的作用,本研究研发出一种分布式水土流失型面源污染模型,该模型通过耦合多个水土流失型面源污染关键过程模块,从源、流、汇等角度精准刻画水土流失型面源污染过程机理;进而开发了基于优化算法的汇流模块,解决了分布式模型运算效率低等技术问题。本研究利用新模型评价了三峡库区菁林溪流域水土流失型面源污染时空演变规律,并模拟了退耕还林、化肥减量、坡改梯和滨岸缓冲带对水土流失型面源污染的防治效果。结果表明：菁林溪流域年均泥沙、吸附态磷、溶解态磷的负荷量分别为17.23 t·hm^-2、1.22 kg·hm^-2和0.56 kg·hm^-2,入河量分别为9 032.2 t·a^-1、601.3 kg·a^-1和541.7 kg·a^-1,分别占负荷量的54.32%、50.87%和72.99%。不同土地利用类型的吸附态磷负荷强度为坡耕地>林地>水田,溶解态磷负荷强度为坡耕地>水田>林地,表明水土流失型面源污染优先控制区与传统农业面源有所差异。同时,滨岸缓冲带的防控效果最好,可减少25.01%的泥沙量和26.22%的吸附态磷。本模型较好地模拟了水土流失型面源污染及防控措施效果,可为水土流失型面源污染过程机理精准解析和优化防控提供依据。     

国家尺度种植业面源污染负荷估算方法研究

空间尺度上,种植业面源污染负荷估算可用分为田块尺度、流域尺度和区域尺度。国家尺度属于区域尺度范畴,是掌握整个国家种植业源污染负荷概况、检验种植业面源污染防治措施成效、预测面源污染发展趋势的重要尺度。本文综述了国家尺度上种植业面源污染负荷估算的研究方法,主要包括输出系数法、改进输出系数法、多元回归法、贝叶斯递归回归树模型、过程模型模拟法等,并利用以上方法对我国种植业面源污染负荷进行估算。其中氮素径流损失估算结果在0.30～2.40 Tg之间,氮素淋洗损失为0.36～2.03 Tg,磷素径流损失为3.5～6.37 Mg。指出了我国国家尺度种植业面源污染流失量估算方法存在以下主要问题:源头排放未区分背景排放和肥料排放,也未考虑南方一年多熟制排放差异,过程削减未充分考虑沿程消纳。为此,提出我国国家尺度种植业面源污染负荷估算方法应进一步明细各土地利用输出系数、区分背景排放和肥料排放,考虑我国熟制的区域差异、考虑田块到流域出口的沿程削减。     

松华坝流域非点源污染关键源区识别

使用USLE模型作为识别松华坝流域非点源污染关键源区的方法,利用DEM、土地利用、降雨和土壤类型数据库计算出USLE模型中的各影响因子及年土壤流失量。结果表明,在牧羊河、冷水河和松华坝水库集水区中,非点源污染高风险区主要集中在牧羊河集水区,占其控制面积的1．61％;而在冷水河与松华坝水库集水区所占比例则较小,分别占其控制面积的0．39％和0．19％。在松华坝流域的水质治理过程中要针对不同的关键源区制定合理科学的规划措施。     

基于GIS与SWAT的洱海流域农业非点源污染模拟研究

农业非点源污染是造成我国流域污染的主要原因之一,而数学模型是研究流域污染、水质分析与预测的主要技术手段。在综合分析目前非点源污染模型的优缺点后,选取当前较为先进和完善的分布式水文模型——SWAT模型,借助GIS、RS技术,开展洱海流域农业非点源污染模拟研究,了解洱海流域农业非点源污染状况,为洱海流域的综合治理和规划提供合理的参考和依据。     

典型农业小流域面源污染源解析与控制策略——以丹江口水源涵养区为例

【目的】对丹江口库区典型小流域农业面源污染现状进行调查分析,解析该地区农业面源污染负荷和污染源,以期为制定针对性防控策略及促进农业绿色发展提供参考依据。【方法】通过问卷调查形式对谭家湾流域进行实地走访调研,对两个村域内的种植、养殖和人居生活等污染源进行分类调查,应用输出系数法和等标污染负荷法对污染负荷进行估算。【结果】谭家湾流域农业面源污染实际产生量由2015年的162.32 t降低至2020年的27.79 t,等标污染负荷总量由62.44 m³下降至21.14 m³,主导污染源由土地利用转变为畜禽养殖。流域内总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）的年负荷总量分别为5.56、0.86和21.37 t。各类污染源的贡献率表现为：畜禽养殖>土地利用>农村生活,其中生猪养殖的TN、TP和COD负荷量分别占流域负荷总量的50.91%、64.20%和46.66%,是该地区最重要的污染源。TN是流域内最主要的农业面源物,其污染等标负荷占负荷总量的52.6%,其次为TP,污染负荷率为40.7%,COD的等标污染负荷率最小为6.7%。环境污染风险评价结果显示,流域内畜禽粪便耕地负荷警报值为0.489,分级级数为Ⅱ,对环境构成污染的威胁为“稍有”,流域养殖总量在现有基础上还有10 815头猪当量的扩增空间。【结论】2015年以来,流域农业面源污染强度显著降低,保持合理的禽养殖规模,同时做好污染物消减措施,对促进丹江口库区典型流域农业面源污染持续减排具有重要意义。     

复杂流域氮磷污染物输出特征及模拟——以南京市云台山河流域为例

为定量分析复杂流域下垫面氮磷面源污染对流域水环境的影响,研究以南京市云台山河流域为研究对象,结合原位观测,并构建降雨-径流水文模型以及面源污染负荷模型,对云台山河总氮(TN)、总磷(TP)浓度的时空变化特征以及流域不同下垫面TN面源污染产生及入河特征进行分析。水质监测结果表明:云台山河TN平均浓度为5.1 mg·L^-1,各河段TN均超Ⅳ类水质标准。TP平均浓度为0.14 mg·L^-1,仅阳山河支流超Ⅳ类水质标准。TN浓度整体表现为下游高于上游,旱季高于雨季。TP浓度空间变化不明显,年内变化缓慢,表现为逐渐下降的趋势。水文模型及面源污染负荷模型对TN的模拟效果较好,模拟结果表明云台山河流域TN年产生量为581.1 t,主要来自农田径流与农村生活源,胜利河片区和主干流片区是TN污染物的主要来源区域。流域TN年入河量为187.8 t,占面源产生量的32%。受土地利用方式及城镇化程度影响,不同片区TN面源污染入河量呈现明显的空间差异性。为达到目标水质,流域TN需削减量为137.3 t·a^-1,其中农田径流与农村生活污染需削减量分别为55.5 t·a^-1和39.7 t·a^-1。研究表明在流域水文资料较缺乏的情况下,结合原位观测与模型构建,可实现流域面源污染物负荷的定量估算。