三峽庫(kù)區(qū)泥沙對(duì)主要污染物作用研究

前言

　　河流水環(huán)境系統(tǒng)中，泥沙與水流是污染物的主要載體。泥沙運(yùn)動(dòng)過程和吸附解吸過程作為主要的兩個(gè)方面，共同作用于污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化過程，從而最終影響著水體環(huán)境條件的變化。目前關(guān)于天然河流中泥沙對(duì)水體污染物作用過程及環(huán)境效應(yīng)的研究還不夠系統(tǒng)和深入，尤其在結(jié)合泥沙運(yùn)動(dòng)和吸附解吸作用分析河流泥沙對(duì)污染物影響方面還存在明顯不足。因此，針對(duì)天然河流中泥沙與主要污染物作用的特征和機(jī)制開展研究，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)泥沙對(duì)水環(huán)境的影響進(jìn)行分析和模擬，有助于豐富和完善河流泥沙對(duì)污染物作用的理論和方法，并且為三峽庫(kù)區(qū)水環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)?！　”緯跉w納和總結(jié)水環(huán)境中泥沙作用研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了天然河流中泥沙與污染物作用的基本特征，通過實(shí)驗(yàn)研究了三峽庫(kù)區(qū)泥沙吸附和解吸主要污染物的規(guī)律，建立了挾沙水流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型，對(duì)泥沙與污染物作用進(jìn)行了模擬，進(jìn)行了三峽水庫(kù)泥沙淤積對(duì)水質(zhì)影響的預(yù)測(cè)以及庫(kù)區(qū)總體水環(huán)境容量的計(jì)算，比較系統(tǒng)地探討了泥沙運(yùn)動(dòng)和吸附解吸作用影響污染物的過程。本研究主要針對(duì)三峽庫(kù)區(qū)進(jìn)行，但是研究基本思路和方法、研究發(fā)現(xiàn)的泥沙對(duì)污染物作用規(guī)律、挾沙水流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型等內(nèi)容和成果對(duì)于一般性河流也具有一定的適用性和借鑒意義?！　”緯卜?章：第1章為緒論，主要就泥沙對(duì)污染物作用研究的現(xiàn)狀、問題和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了歸納和分析，提出了研究的目標(biāo)、意義和技術(shù)路線；第2章介紹了三峽庫(kù)區(qū)水沙水質(zhì)監(jiān)測(cè)的方法和內(nèi)容，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析了三峽庫(kù)區(qū)泥沙對(duì)主要污染物的影響趨勢(shì)；第3章介紹了泥沙吸附解吸污染物實(shí)驗(yàn)的方法和內(nèi)容，基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析了泥沙吸附解吸主要污染物的規(guī)律，并且建立了數(shù)學(xué)表達(dá)式；第4章建立了一維挾沙水流的水質(zhì)數(shù)學(xué)模型，并且基于觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了模型參數(shù)的率定和模型驗(yàn)證；第5章采用一維挾沙水流數(shù)學(xué)模型，考慮泥沙影響作用，對(duì)三峽水庫(kù)蓄水前后水質(zhì)的變化趨勢(shì)和程度進(jìn)行了模擬和分析；第6章采用一維挾沙水流數(shù)學(xué)模型，考慮泥沙影響作用和水庫(kù)運(yùn)用方式，對(duì)三峽水庫(kù)主要污染物的總體環(huán)境容量進(jìn)行了計(jì)算和分析；第7章總結(jié)了本書的研究?jī)?nèi)容和成果，提出了進(jìn)一步開展研究的方向。

內(nèi)容概要

天然河流中泥沙運(yùn)動(dòng)過程和吸附解吸作用對(duì)水體污染物輸移轉(zhuǎn)化產(chǎn)生重要影響，三峽庫(kù)區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)和水質(zhì)變化是受到廣泛關(guān)注的兩個(gè)重要問題，將這兩方面結(jié)合起來開展泥沙對(duì)主要污染物作用研究有助于深入了解三峽庫(kù)區(qū)水環(huán)境的變化趨勢(shì)?！　”緯捎脤?shí)驗(yàn)、觀測(cè)和數(shù)學(xué)模型等方法，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)泥沙運(yùn)動(dòng)和吸附解吸影響主要污染物的基本規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究工作建立了反映泥沙含量影響的泥沙吸附解吸磷的熱力學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程，并且進(jìn)行了天然觀測(cè)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證；基于實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)泥沙影響主要污染物的趨勢(shì)和成因進(jìn)行了分析；根據(jù)天然河流中泥沙影響污染物輸移轉(zhuǎn)化過程的分析，建立了挾沙水流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型，并且把實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)成果應(yīng)用于數(shù)學(xué)模型；采用建立的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了泥沙對(duì)三峽庫(kù)區(qū)水質(zhì)影響的預(yù)測(cè)和分析，計(jì)算了庫(kù)區(qū)總體環(huán)境容量。研究采用的方法和取得的成果對(duì)于其他水域開展類似的研究也具有一定的應(yīng)用價(jià)值?！　”緯晒┧h(huán)境、地理、農(nóng)業(yè)、水土保持等有關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員和研究生參考。

書籍目錄

前言 第1章　緒論 　1.1　研究背景、目的和意義 　　1.1.1　泥沙對(duì)水環(huán)境的影響 　　1.1.2　三峽庫(kù)區(qū)水環(huán)境基本特征 　　1.1.3　研究目標(biāo)和意義 　1.2　國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展及分析 　　1.2.1　泥沙對(duì)主要污染物污染行為的影響 　　1.2.2　含沙水體污染物形態(tài)及遷移轉(zhuǎn)化 　　1.2.3　泥沙吸附污染物模式及影響因素 　　1.2.4　泥沙解吸污染物模式及影響因素 　　1.2.5　挾沙水流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型 　　1.2.6　三峽水庫(kù)水環(huán)境問題研究 　　　　1.2.7　現(xiàn)有研究存在問題及發(fā)展趨勢(shì) 　1.3　研究?jī)?nèi)容及范圍 　　1.3.1　研究?jī)?nèi)容 　　1.3.2　研究范圍 　　1.3.3　基準(zhǔn)年和水平年 　1.4　研究技術(shù)路線 第2章　三峽庫(kù)區(qū)水沙水質(zhì)監(jiān)測(cè)及分析 　2.1　監(jiān)測(cè)目的 　2.2　監(jiān)測(cè)內(nèi)容 　　2.2.1　常規(guī)斷面水沙水質(zhì)監(jiān)測(cè) 　　2.2.2　封閉河段水沙水質(zhì)監(jiān)測(cè) 　2.3　蓄水前后三峽庫(kù)區(qū)水沙過程變化 　　2.3.1　庫(kù)區(qū)江段水文情勢(shì)分析 　　2.3.2　含沙量和級(jí)配組成分析 　2.4　蓄水前后三峽庫(kù)區(qū)水質(zhì)變化 　　2.4.1　蓄水前后主要污染物濃度的對(duì)比 　　2.4.2　蓄水前后主要污染物空間分布特征變化 　2.5　泥沙對(duì)庫(kù)區(qū)水質(zhì)影響分析 　　2.5.1　主要污染物清水樣與渾水樣濃度比較和分析 　　2.5.2　含沙量與污染物濃度的相關(guān)分析 　　2.5.3　不同級(jí)配泥沙對(duì)污染物吸附特性分析 　　2.5.4　泥沙對(duì)庫(kù)區(qū)蓄水水質(zhì)變化的作用 　　2.5.5　泥沙淤積對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的截留作用 　2.6　不同水樣處理方法測(cè)定結(jié)果與泥沙含量的關(guān)系 　　2.6.1　泥沙對(duì)不同水樣處理方法測(cè)定結(jié)果的影響 　　2.6.2　不同水樣處理方法測(cè)定結(jié)果之間的轉(zhuǎn)換 　2.7　小結(jié) 第3章　泥沙吸附解吸污染物實(shí)驗(yàn)研究 　3.1　實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容 　3.2　實(shí)驗(yàn)樣品采集和處理 　　3.2.1　實(shí)驗(yàn)用沙 　　3.2.2　實(shí)驗(yàn)用水 　3.3　泥沙吸附熱力學(xué)實(shí)驗(yàn) 　　3.3.1　實(shí)驗(yàn)方法 　　3.3.2　泥沙吸附磷的等溫式分析 　　3.3.3　吸附作用影響因素分析 　3.4　泥沙吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 　　3.4.1　實(shí)驗(yàn)方法 　　3.4.2　吸附動(dòng)力學(xué)過程和吸附平衡時(shí)間 　　3.4.3　吸附動(dòng)力學(xué)方程及影響因素分析 　3.5　泥沙解吸動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 　　3.5.1　實(shí)驗(yàn)方法 　　3.5.2　解吸動(dòng)力學(xué)過程和解吸平衡時(shí)間 　　3.5.3　解吸動(dòng)力學(xué)方程及影響因素分析 　3.6　泥沙沖淤對(duì)水質(zhì)影響分析 　　3.6.1　泥沙淤積對(duì)水質(zhì)影響分析 　　3.6.2　泥沙沖刷對(duì)水質(zhì)影響分析 　3.7　小結(jié) 第4章　一維挾沙水流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型 　4.1　數(shù)學(xué)模型的建立 　　4.1.1　泥沙對(duì)污染物作用主要過程 　　4.1.2　一維挾沙水流水質(zhì)模型方程 　　4.1.3　二維挾沙水流水質(zhì)模型方程 　　4.1.4　吸附解吸數(shù)學(xué)模式 　4.2　一維模型數(shù)值方法 　　4.2.1　離散方法 　　4.2.2　邊界條件 　　4.2.3　初始條件 　4.3　參數(shù)率定和模型驗(yàn)證 　　4.3.1　三峽庫(kù)區(qū)計(jì)算范圍及河段劃分 　　4.3.2　參數(shù)率定 　　4.3.3　模型驗(yàn)證 　4.4　情景模擬及分析 　　4.4.1　穩(wěn)定吸附作用的模擬 　　4.4.2　泥沙淤積的環(huán)境影響 　　4.4.3　泥沙沖刷的環(huán)境影響 　　4.4.4　不同沖刷位置的環(huán)境影響 　4.5　小結(jié) 第5章　泥沙對(duì)三峽庫(kù)區(qū)水質(zhì)影響預(yù)測(cè)及分析 第6章　庫(kù)區(qū)總體環(huán)境容量計(jì)算及泥沙影響分析 第7章　結(jié)論與建議 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　三峽水庫(kù)建成以后，隨著庫(kù)區(qū)水流流速的迅速減小，上游大量人庫(kù)泥沙將淤積在庫(kù)區(qū)，進(jìn)而必然極大地改變庫(kù)區(qū)污染物質(zhì)的賦存形態(tài)和時(shí)空分布。由于泥沙的影響，水體中的污染物以三種形態(tài)存在，即溶解態(tài)、懸浮泥沙吸附態(tài)和沉積物吸附態(tài)，三種形態(tài)又因水流運(yùn)動(dòng)、泥沙沉浮、泥沙對(duì)污染物質(zhì)的吸附與釋放等因素的影響而不斷交互影響、動(dòng)態(tài)變化。不同賦存形態(tài)的污染物質(zhì)對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生危害的方式、程度和影響時(shí)間也有所不同。受到水庫(kù)蓄水以及運(yùn)行調(diào)度的作用，庫(kù)區(qū)泥沙運(yùn)動(dòng)過程發(fā)生明顯的時(shí)空變化，同時(shí)對(duì)污染物演變過程產(chǎn)生重要影響，并且影響到水庫(kù)下游河道水環(huán)境的演變過程?！　∫酝鶎?duì)三峽庫(kù)區(qū)泥沙和水質(zhì)的研究基本上是相互獨(dú)立地進(jìn)行的，研究泥沙時(shí)單純從水動(dòng)力學(xué)和泥沙動(dòng)力學(xué)角度探索其自身運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而研究污染物質(zhì)時(shí)通常只著重考慮清水條件下的水質(zhì)狀況，忽略了泥沙對(duì)水質(zhì)的影響（中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水環(huán)境所，2001）。為了深入了解三峽水庫(kù)未來水質(zhì)狀況及其對(duì)水環(huán)境的影響，有必要對(duì)三峽庫(kù)區(qū)不同形態(tài)污染物的時(shí)空分布特征進(jìn)行系統(tǒng)的研究，從而為三峽水庫(kù)的水環(huán)境管理提供技術(shù)支撐。

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