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日本污水处理系统温室气体排放量计算及控制

中国给水排水 2024年第6期40卷 32-38页

作者：贺凯刘泽军张钰旋齐元峰刘丙军胡茂川林应超刘博群中山大学土木工程学院广东珠海519082 青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266033 南开大学环境科学与工程学院天津300350 交通运输部天津水运工程科学研究院水路交通环境保护技术实验室天津300456

污水处理过程会产生大量以二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等为主的温室气体,至2030年我国污水处理行业的温室气体排放量将达到全国温室气体排放量的2.95%,因此污水处理系统的低碳化/零碳化运行对我国达成“碳达峰、碳中和”的战略目标具有... 详细信息

污水处理过程会产生大量以二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等为主的温室气体,至2030年我国污水处理行业的温室气体排放量将达到全国温室气体排放量的2.95%,因此污水处理系统的低碳化/零碳化运行对我国达成“碳达峰、碳中和”的战略目标具有重要意义。准确掌握和评估污水处理设施能耗和其温室气体排放行为,是行之有效制定污水处理系统温室气体减排策略的坚实基础。为此,以日本环境省发布的《污水处理系统全球变暖对策手册》为参考,对污水处理厂各单元温室气体的产生来源和排放量计算方法及相应的减排措施进行了梳理和总结,旨在为我国污水处理系统温室气体排放量核算和碳减排方面的研究及其应用提供参考。

关键词：日本污水处理温室气体碳中和碳减排

广东省各区县农业面源污染负荷估算及特征分析

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生态环境学报 2022年第4期31卷 771-776页

作者：贺斌胡茂川广东省科学院生态环境与土壤研究所广东广州510650 中山大学土木工程学院广东珠海519082 中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275

全国第二次污染源普查公报显示,广东省农业面源污染对全省氮磷污染的贡献率分别为39%和63%。农业面源污染成为广东省水体污染、湖泊富营养化和农村环境恶化的主要原因之一,理清全省各区县农业面源污染负荷量和特征对面源污染防治和生态... 详细信息

全国第二次污染源普查公报显示,广东省农业面源污染对全省氮磷污染的贡献率分别为39%和63%。农业面源污染成为广东省水体污染、湖泊富营养化和农村环境恶化的主要原因之一,理清全省各区县农业面源污染负荷量和特征对面源污染防治和生态环境改善具有重要意义。基于2020年广东省农业统计年鉴数据,采用改进输出系数法,分析了2019年广东全省102个单位的农业面源污染年和月负荷量及时空分布特征,利用单位面积负荷系数评价了农业面源对环境的影响程度。结果表明:(1)2019年广东省农业面源氮、磷排放量分别为16.09×10^(4)t和1.71×10^(4)t,其中畜禽养殖业贡献较大,其对水体总氮(TN)、总磷(TP)的贡献率分别为67.2%、64.6%。(2)空间上广东省农业氮磷流失主要来源于粤西地区,时间上全省4—9月TN和TP排放量占全年60%。全省TN和TP年排放量最高的3个区县分别是信宜、新兴和高州,年排放量最低的3个区县分别是宝安、佛山市区和龙岗。(3)全省35.3%和40.2%的区县农业TN、TP流失对环境不构成威胁,33.3%和36.3%的区县农业TN和TP流失对环境造成严重威胁,其中包括广州市区、湛江市区等经济发达地区。可见,广东省农业面源污染负荷量大,时空分布不均,粤西地区农业TN、TP负荷量及对环境的影响较粤北、粤东和珠三角地区更严重。

关键词：污染负荷氮磷污染时空分布污染程度种植畜禽养殖

基于1∶5万地形图的历史土地利用重建及其时空演变分析——以梅江流域为例

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中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2023年第2期62卷 104-112页

作者：冯莹莹胡茂川谭学志刘丙军中山大学土木工程学院广东珠海519082 中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275 广东省华南地区水安全调控工程技术研究中心广东广州510275

重建历史时期土地利用对研究地表覆盖长期变化具有重要意义。为了解历史土地利用演变过程,本文采用1930年1∶5万军事地形图,基于一套集配准-校验-重构-修正一体的自动化程度高的历史地图重构技术,重建梅江流域土地利用格局。在此基础上... 详细信息

重建历史时期土地利用对研究地表覆盖长期变化具有重要意义。为了解历史土地利用演变过程,本文采用1930年1∶5万军事地形图,基于一套集配准-校验-重构-修正一体的自动化程度高的历史地图重构技术,重建梅江流域土地利用格局。在此基础上,通过1930年、1980年和2020年的土地利用数据,计算土地利用转移矩阵与景观格局指数,并采用移动窗口法分析该流域的土地利用与景观格局的时空演变特征。结果表明,军事地形图经过历史地图重建模型配准、误差控制和数字化后,可用于土地利用变化等相关研究。1930—2020年期间,随着城市化发展与大面积修建水利工程,流域内各类土地利用类型占比不断发生变化,以耕地、林草地和城乡居民用地之间的转移交换最为突出。在类型水平方面,林草地为主要的优势景观,而城乡居民用地在人类活动的影响下呈集中式发展。在景观水平方面,流域内各土地利用类型逐渐向均衡化发展,下游地区破碎化与异质性程度增幅显著。研究为历史地理要素重构提供了参考,对广东省梅江流域土地利用变化和景观格局研究具有重要意义。

关键词：历史土地利用重构历史地图 GIS技术景观格局

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广东省农业面源污染现状及变化的多尺度评价

生态与农村环境学报 2023年第7期39卷 924-933页

作者：曹佳霖胡茂川贺凯代超贺斌中山大学土木工程学院广东珠海519082 广东省科学院生态环境与土壤研究所广东广州510650 中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275 广东省华南地区水安全调控工程技术研究中心广东广州510275

第二次全国污染源普查显示,农业面源污染已成为广东省水环境恶化的主要原因之一,理清全省面源污染状况对水污染防治和乡村振兴建设具有重要意义。采用改进输出系数法分析2009—2019年广东省农业面源污染年负荷量及其时空变化特征,考虑... 详细信息

第二次全国污染源普查显示,农业面源污染已成为广东省水环境恶化的主要原因之一,理清全省面源污染状况对水污染防治和乡村振兴建设具有重要意义。采用改进输出系数法分析2009—2019年广东省农业面源污染年负荷量及其时空变化特征,考虑施肥、降水、畜禽和水产养殖各月差异,评估全省农业面源污染季度和月污染负荷;采用单位面积负荷系数法评价农业面源污染对环境的影响程度,并探讨农业面源污染主要来源。结果表明:(1)2009—2019年广东省总氮负荷呈下降趋势,总磷负荷呈上升趋势,春夏两季是一年中污染排放的高峰季度,4—10月总氮和总磷负荷分别占全年负荷的68.8%和67.2%。(2)全省76.2%的地级市总氮负荷呈下降趋势,61.9%的地级市总磷负荷呈上升趋势。相比于2009年,2019年71.4%的地级市总氮排放对环境威胁程度降低,52.4%的地级市总磷排放对环境威胁程度增强。(3)粤西地区农业总氮、总磷负荷及对环境的影响均较珠三角、粤北和粤东地区更为严重。(4)各污染源对氮磷污染负荷量的贡献率从大到小依次为畜禽养殖业、种植业和水产养殖业。研究结果为广东省农业面源污染现状及变化的评价提供了参考,对全省农业面源污染防控及建设美丽乡村具有重要意义。

关键词：氮磷污染月污染负荷时空变化污染程度贡献率

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基于社交媒体数据的郑州内涝时空变化分析

水文 2022年第3期42卷 48-52,26页

作者：陈艺琳宫昌昊范泳雅李小兰梁耀浩胡茂川中山大学土木工程学院广东广州510275 中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275 广东省华南地区水安全调控工程技术研究中心广东广州510275

2021年7月由于台风“烟花”的影响,河南省郑州市出现了历史罕见的强降雨天气,造成了严重的城市内涝灾害。以该事件为例,通过爬虫技术获取灾害期间微博数据,利用深度学习模型等方法对微博数据进行筛选、分析和地理位置编码后研究不同时... 详细信息

2021年7月由于台风“烟花”的影响,河南省郑州市出现了历史罕见的强降雨天气,造成了严重的城市内涝灾害。以该事件为例,通过爬虫技术获取灾害期间微博数据,利用深度学习模型等方法对微博数据进行筛选、分析和地理位置编码后研究不同时间尺度下郑州内涝的时空变化情况。研究结果表明:郑州“7·20”特大暴雨期间有关内涝信息的微博数据量剧增,基于微博提取的内涝点多于暴雨期间官方公布的内涝点,并可覆盖约82%的官方内涝点;该期间产生的积水内涝点数量分布与降雨量分布一致,且内涝点多集中于老城区地势低洼处。总体而言,基于微博数据提取的城市内涝灾情信息可有效覆盖和补充灾害期间官方观测数据,实时描述内涝灾情变化,为城市内涝防治提供支撑。

关键词：城市内涝新浪微博实时变化深度学习

城市屋面雨水利用潜力分析——以南京市河西地区某小区为例

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长江流域资源与环境 2012年第4期21卷 489-493页

作者：胡茂川张兴奇陈刚南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210093

城市雨水利用是解决城市水资源短缺和减轻内涝灾害的手段之一。以南京市某小区为例,在分析南京市降雨特征的基础上,利用1∶500地形图资料计算了不同降雨保证率条件下该小区屋面雨水可收集量,分析了雨水收集利用在减轻城市内涝方面的作用... 详细信息

城市雨水利用是解决城市水资源短缺和减轻内涝灾害的手段之一。以南京市某小区为例,在分析南京市降雨特征的基础上,利用1∶500地形图资料计算了不同降雨保证率条件下该小区屋面雨水可收集量,分析了雨水收集利用在减轻城市内涝方面的作用,并提出了设置地面蓄水池的4条原则,在此基础上调查分析了该小区设置地面蓄水池的可行性。结果表明:在降雨保证率为50%时,通过屋面年可收集利用的雨量为114 272.1m3;在日降雨量为50.0和95.5mm(南京市多年平均年最大日降雨量)时,屋面雨水利用可减少21.4%和11.2%的地表径流;小区内可设置蓄水池的建筑屋面面积占总屋面面积的55%,其中住宅和其他类建筑中可设置蓄水池的建筑屋面面积比例占77%。

关键词：屋面降雨量雨水利用潜力蓄水池地表径流

城市雨水利用及其在减轻内涝灾害方面的作用研究 ——以南京龙江小区为例

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城市雨水利用及其在减轻内涝灾害方面的作用研究 ——以南京龙江...

作者：胡茂川南京大学

学位级别：硕士

我国在快速城市化的过程中,城市水问题越来越严重,一方面随着城市人口的增加和经济的发展,水资源需求量越来越大,加上因水污染而引起的水质型缺水问题日益严重,水资源供需矛盾十分突出;另一方面,城市化导致城市水文特性发生改变,相同雨... 详细信息

我国在快速城市化的过程中,城市水问题越来越严重,一方面随着城市人口的增加和经济的发展,水资源需求量越来越大,加上因水污染而引起的水质型缺水问题日益严重,水资源供需矛盾十分突出;另一方面,城市化导致城市水文特性发生改变,相同雨量下的城市地表径流量远大于郊区,加上城市排水系统建设无法跟上城市发展的速度,导致内涝灾害频繁发生。特别是在湿润半湿润地区,城市内涝问题尤为严重,严重制约了城市的发展。本文以南京龙江小区为例,运用水文学、地理学、数理统计学等学科理论与方法,对雨水利用潜力、雨水利用模式以及雨水利用前后降雨产流进行了分析与计算。结果表明,南京城市雨水利用潜力巨大,一方面,通过屋面与路面等下垫面进行雨水集蓄利用可解决小区绿化和家庭部分杂用水,减少自来水使用量;同时雨水利用可有效地减少地表径流量及城市路面积水,减轻城市内涝灾害。取得的主要研究成果如下：(1)根据南京站多年降雨资料,在分析南京城区降雨特征的基础上,建立了南京城区年雨水可利用量计算公式,并利用该公式对南京城区龙江小区不同降雨保证率下的年雨水可利用量进行了计算。结果显示,在降雨保证率为20%、50%和75%时,小区年可收集利用雨量分别为372284.5m3;314034.3m3275180.2m3。以降雨保证率50%计,小区雨水年可收集利用量可满足小区51%的年杂用水需求。(2)通过对小区的地形地势条件、下垫面情况、年集水量与用水量平衡分析,从雨水收集、雨水输送、雨水调蓄、雨水利用四个环节,建立了以减少小区地面积水为主要目的,以雨水收集利用为主要利用方式,适应小区特点的一套完善的、经济合理的、技术可行的雨水利用模式。(3)利用雨水设计流量法和基于日用水平衡的计算机模拟法对小区蓄水池设计容积进行了分析与计算。选取超越概率10%作为小区蓄水池的设计标准,通过综合效益评价确定蓄水池的最优容积,并提出了老旧居住小区设置地面蓄水池的原则,在此基础上调查分析该小区设置地面蓄水池的可行性。结果表明：小区最优蓄水池容积为14000m3,其中地面集雨蓄水池容积为9000m3,屋面集雨蓄水池容积为5000m3;小区内可设置蓄水池的建筑屋面面积占总屋面面积的55%,其中,住宅和其他类建筑中可设置蓄水池的建筑屋面面积比例占77%,商业建筑中可设置蓄水池的屋面面积仅占16%。(4)利用产流模型,以南京站20年一遇所对应的典型暴雨过程(1991年6月12日12时—13日12时逐时雨量)为例,对小区雨水利用前后的降雨径流进行对比分析和计算。结果表明：小区雨水利用可有效地减少地面积水,雨水利用后地表净雨量减少了26.6mm,径流削减率为30.93%。

关键词：雨水利用潜力雨水利用模式蓄水池容积径流削减率南京龙江小区

新工科背景下工程水文与水利计算课程思政建设探索

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大学教育 2023年第22期 64-67,72页

作者：胡茂川刘丙军蔡锡填谭学志中山大学土木工程学院广东珠海519082 中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275 华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室广东广州510275 广东省华南地区水安全调控工程技术研究中心广东广州510275

课程思政是落实立德树人这一根本任务的战略举措,各类课程都应积极构建课程思政体系,将其有机融入教学中。工程水文与水利计算课程是水利类专业的核心课程,探讨其课程思政建设体系具有重要意义。文章从工程水文与水利计算理论课程和课... 详细信息

课程思政是落实立德树人这一根本任务的战略举措,各类课程都应积极构建课程思政体系,将其有机融入教学中。工程水文与水利计算课程是水利类专业的核心课程,探讨其课程思政建设体系具有重要意义。文章从工程水文与水利计算理论课程和课程设计两方面出发,系统探讨了课程思政从顶层设计到具体实施的整体建设路径,提出了家国情怀、责任担当、辩证思维、个人素养、科学精神、工匠精神及生态文明理念等七维课程思政建设体系,最后提出完善课政融合教学效果评价机制,以期为水利类专业人才培养提供有益借鉴。

关键词：新工科工程水文与水利计算课程思政体系教学评价

融合线上线下混合式教学方式的水文专业科学编程技能教学实践

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中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 2023年第5期 168-170页

作者：谭学志刘丙军胡茂川蔡锡填代超中山大学土木工程学院广东珠海519082

随着水文科学领域的不断发展,越来越需要培养水文专业学生收集、管理和分析海量数据集的能力,提高学生设计和实现水文模型的程序编写技能。因此,水文专业培养计划开始将科学编程纳入课程内容。然而,要将科学编程成功纳入水文专业课程,... 详细信息

随着水文科学领域的不断发展,越来越需要培养水文专业学生收集、管理和分析海量数据集的能力,提高学生设计和实现水文模型的程序编写技能。因此,水文专业培养计划开始将科学编程纳入课程内容。然而,要将科学编程成功纳入水文专业课程,存在诸多挑战,但同时也给线上线下混合教学提供了一个机会,促进探索和重新评估促进水文专业课程和课学编程讲授和学习的方式。对水文专业科学编程技能教学实践典型案例进行了反思和经验总结,提出了线上线下混合式教学中水文专业科学编程技能教学的系列建议,发挥线上线下教学各自优点,有效管理线上线下课堂和教学资源,丰富课程作业完成方式,从而提高水文专业科学编程的教学效果。

关键词：水文专业科学编程线上线下混合式教学教学实践