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滏阳河(邯郸段)浮游植物群落时空变化特征及其与环境因子关系

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河南师范大学学报（自然科学版） 2022年第5期50卷 143-147,I0008页

作者：李众李学军王亮李步东河南师范大学水产学院河南新乡453007 中国水利水电科学研究院北京100038

为了解滏阳河(邯郸段)浮游植物群落时空变化特征及其与水环境因子的关系,对其干流14个样点的浮游植物和水环境特征进行综合分析.结果表明该区域浮游植物种类均以绿藻门为主,其次为硅藻门和蓝藻门,优势种均有束丝藻.平均多样性指数为2.44... 详细信息

为了解滏阳河(邯郸段)浮游植物群落时空变化特征及其与水环境因子的关系,对其干流14个样点的浮游植物和水环境特征进行综合分析.结果表明该区域浮游植物种类均以绿藻门为主,其次为硅藻门和蓝藻门,优势种均有束丝藻.平均多样性指数为2.44,属于β-中污染;群落结构总体上受光照、温度、硝酸盐和水动力条件的限制.与浮游植物群落相关性最高的水环境因子分别为COD,NO和TOC.

关键词：浮游植物时空变化冗余分析(RDA) 滏阳河

金沙江攀枝花河段土壤重金属污染状况及生态风险评价

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河南师范大学学报（自然科学版） 2022年第4期50卷 91-100页

作者：史鹏朱长军王世岩樊皓吴比刘畅李步东河北工程大学能源与环境工程学院河北邯郸056038 中国水利水电科学研究院北京100038 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210009 长江水资源保护科学研究所武汉430051

为清晰了解金沙江攀枝花河段土壤重金属污染状况,以丰、平、枯不同水期下金沙江攀枝花河段岸边土壤为研究对象,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法以及潜在生态风险指数法对金沙江攀枝花河段土壤重金属污染状况以及可能存在的... 详细信息

为清晰了解金沙江攀枝花河段土壤重金属污染状况,以丰、平、枯不同水期下金沙江攀枝花河段岸边土壤为研究对象,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法以及潜在生态风险指数法对金沙江攀枝花河段土壤重金属污染状况以及可能存在的生态风险进行评价,并提出了相关风险管控建议.研究结果表明,丰、平、枯不同水期下V,Cd,Cu,Ni等重金属质量含量均值超过四川省表层土壤背景值;丰水期与枯水期下重金属内梅罗综合污染指数均值分别为3.10,3.14,综合污染等级达到Ⅴ级重度污染,平水期下重金属内梅罗综合污染指数均值为2.94,综合污染等级达到Ⅳ级中度污染,土壤中Cd,V污染值得进一步关注;丰、平、枯不同水期下金沙江攀枝花河段岸边土壤重金属的潜在生态风险系数均值分别为144.04,110.88和147.15,总体呈现轻微生态风险,重金属Cd存在的危害较为严重,潜在生态风险指数分别为103.92,84.81和111.71,呈现强生态风险,Cd存在的生态风险值得进一步去关注.

关键词：土壤重金属污染污染评价生态风险

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锡林河流域水质时空分布特征研究

广西科学 2022年第5期29卷 995-1002页

作者：于鹏飞韩祯朱长军王世岩刘畅李步东河北工程大学能源与环境工程学院河北邯郸056038 中国水利水电科学研究院北京100038 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210009

锡林河属于西北诸河流域。锡林河流域范围跨赤峰市、锡林郭勒盟两地,是我国内蒙古高原的代表性内陆河之一。为揭示锡林河水质时空分布特征,基于13个采样点、7个水质指标的监测数据,采用均值型综合污染指数法、单因子水质标识指数法对水... 详细信息

锡林河属于西北诸河流域。锡林河流域范围跨赤峰市、锡林郭勒盟两地,是我国内蒙古高原的代表性内陆河之一。为揭示锡林河水质时空分布特征,基于13个采样点、7个水质指标的监测数据,采用均值型综合污染指数法、单因子水质标识指数法对水质开展评价;结合主成分分析、聚类分析探讨水质时空分布特征的成因。结果表明:锡林河春、秋两季水质较好,夏季相对较差,影响夏季水质的主要因子为COD_(Mn)、COD和BOD_(5);锡林河中游河段水质优于上游和下游。上游和中游河段水质超标主要由于畜禽养殖和农村生活带来的面源污染;下游河段水质超标的主要原因为污水厂尾水中的氮磷浓度较高。

关键词：锡林河水质评价聚类分析主成分分析时空分布

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大黑汀水库水温分层及水质响应特性研究

大黑汀水库水温分层及水质响应特性研究

作者：李步东河北工程大学

学位级别：硕士

大黑汀水库是滦河水系上一座大Ⅱ型饮用水水源地水库,其与潘家口水库联合调度,起到防洪、供水、发电等功能。坝前水深可达25m以上,夏季具有稳定的水温分层现象。本文以大黑汀水库为研究对象,采用数值模拟、水质原位监测以及实验室测试... 详细信息

大黑汀水库是滦河水系上一座大Ⅱ型饮用水水源地水库,其与潘家口水库联合调度,起到防洪、供水、发电等功能。坝前水深可达25m以上,夏季具有稳定的水温分层现象。本文以大黑汀水库为研究对象,采用数值模拟、水质原位监测以及实验室测试相结合的方法,系统的研究了大黑汀水库水温季节性分层和水质的演变特征;搭建了适用于大黑汀水库的三维水动力及水温模型。在此基础上探讨了水环境对水温分层的响应特性,并提出相关改善措施。论文的主要研究成果及结论如下:（1）基于MIKE 3软件搭建了适用于大黑汀水库的三维水温模型,该模型综合考虑了大黑汀水库的水文气象数据,利用2018年4月2月的实测水温数据,对模型的水温模型参数进行率定和结果验证,模拟结果与实测数据吻合良好。（2）大黑汀水库存在明显的季节性水温分层现象,分层期为5～9月份,受到水温分层的影响,水体中溶解氧、叶绿素a、pH值也呈现出类似的分层现象。其中,表层水体溶解氧可达到饱和甚至过饱和状态,而底层水体却呈现缺氧状态;pH值在5～6月底层水体有下降趋势,但大黑汀水库水体整体上偏碱性;叶绿素a在10m水深以下含量较低,全年几乎无任何变化,表层水体中叶绿素a在6月达到全年最高,在20.0μg/L及以上,超出水华爆发预警值,这是由于水温分层期间,浮游植物可以稳定的存在于适宜其繁殖的表层水体中,同时也是造成大黑汀水库夏季突发性水华爆发的主要原因。（3）水温稳定分层期间,底层水体逐渐形成缺氧环境并向上覆水体释放大量的Fe、Mn以及磷等污染物,7月份Fe和Mn离子浓度相较于6月均有大幅度升高,浓度分别为0.47mg/L和0.19mg/L,分别约为家标准限值的16倍和19倍。上、中、下层水体中TP浓度分别为0.04mg/L、0.08mg/L和0.17mg/L。造成水体底部水质恶化。当水温分层消亡瓦解时,这些污染物质随着水体对流扩散至表层,再次造成水质恶化,爆发水华事件。基于上述研究,水温分层及消亡过程对水质和浮游动植物的垂向分布产生的影响是大黑汀水库水华爆发的主要原因,因此,提出利用人控调度与曝气充氧技术两种改善措施,通过破坏水温分层结构以及向底部水体补充氧气的方式,破坏浮游藻类适宜的生长环境和抑制底泥沉积物污染物的释放,预防藻类水华的发生。

关键词：大黑汀水库 MIKE3 水温模拟水温分层水质响应

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水库缺氧区时空演化特征及驱动因素分析

水利学报 2019年第12期50卷 1479-1490页

作者：刘畅刘晓波周怀东王世岩李步东中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室

湖库水体在热分层时期的缺氧现象将严重影响底层水体水质,破坏底层水生生物栖息环境,导致湖库整体水质及生态环境质量的下降。本文以引滦入津源头工程大黑汀水库为例,研究了水库热分层及缺氧区的时空演化特征,识别了在一定的水质及底质... 详细信息

湖库水体在热分层时期的缺氧现象将严重影响底层水体水质,破坏底层水生生物栖息环境,导致湖库整体水质及生态环境质量的下降。本文以引滦入津源头工程大黑汀水库为例,研究了水库热分层及缺氧区的时空演化特征,识别了在一定的水质及底质污染状况条件下,水库缺氧区形成与演化的主要驱动因素。研究表明,大黑汀水库缺氧现象出现时间为每年6月份至10月份,最严重时全库有60%的回水区域会出现缺氧问题,坝前延伸距离可达12.0 km。缺氧区内水体溶解氧浓度低于2.0 mg/L。研究认为,热分层状况是决定水体溶解氧状况及缺氧区演化的主要驱动因素;藻类浓度通过对溶解氧结构及底层水体耗氧条件的影响驱动了缺氧区的年内演化规律;水库的地形条件变化是水体缺氧区形成的重要辅助性因素;水动力学条件则主要影响水库缺氧区的稳定性。

关键词：热分层缺氧区时空分布演化机理驱动因素

大流量调度过程对水库缺氧区抑制阈值条件研究

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水利学报 2021年第10期52卷 1217-1228页

作者：刘畅刘晓波周怀东李步东王世岩王亮中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

大型水库在热分层期间出现的底部缺氧问题将严重影响湖库底层水体水质,威胁水库供水安全。水库大流量调度引起的强水动力条件可有效削弱甚至完全消除库区缺氧现象。本文以引滦入津源头工程——大黑汀水库为例,采用三维水动力-水质模型... 详细信息

大型水库在热分层期间出现的底部缺氧问题将严重影响湖库底层水体水质,威胁水库供水安全。水库大流量调度引起的强水动力条件可有效削弱甚至完全消除库区缺氧现象。本文以引滦入津源头工程——大黑汀水库为例,采用三维水动力-水质模型复演了水库缺氧区的演化过程,发现大黑汀全库在缺氧区稳定发展时段的8月份有2/3区域出现缺氧现象。为应对缺氧引起的供水安全风险,本文基于多情景分析方法给出了大流量调度过程抑制大黑汀水库缺氧现象的分级调度阈值条件。当大流量调度过程日均流量达到96.5 m^(3)/s且持续时长15~30 d时,大黑汀水库约70%~90%的缺氧区可得到抑制;当流量达到115.7 m^(3)/s且持续时长15~30 d时,90%~100%的缺氧区可得到抑制,库区缺氧现象将基本消除。

关键词：热分层缺氧区大流量调度阈值条件

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闸坝对北运河流域河流栖息地连通性的影响

中国农村水利水电 2023年第7期 111-116,123页

作者：谭羿鍼王世岩韩祯汪洁姜志阳星李步东赵仕霖流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 中国水利水电科学研究院水生态环境研究所北京100038

河流栖息地连通性对于河流水生态系统质量与稳定性至关重要,是河流生态复苏与健康保障的关键,如何量化坝址对于河流栖息地连通性的影响对于水生态保护与修复具有重要意义。研究选取北方典型多闸坝河流北运河为研究对象,利用树状河网连... 详细信息

河流栖息地连通性对于河流水生态系统质量与稳定性至关重要,是河流生态复苏与健康保障的关键,如何量化坝址对于河流栖息地连通性的影响对于水生态保护与修复具有重要意义。研究选取北方典型多闸坝河流北运河为研究对象,利用树状河网连通性指数(Dendritic Connectivity Index,DCI)进行流域河网内闸坝对于河流栖息地连通性影响的定量分析,经1980年、2000年、2020年3个不同时期的流域闸坝空间数量、闸坝切割河段长度及总河长及DCI值关系分析表明:3个不同时期流域闸坝数量分别为11、20、23个,DCI值分别为51.6、28.7、26.5,从1980-2020年的40 a间,闸坝数量增加了109.1%,而DCI降低了48.6%,反映出河流栖息地连通性状况在变差。研究还表明不同空间位置的闸坝对河流栖息地连通性的影响特征存在差异,表现为位于干流的闸坝比支流的更影响河流栖息地连通性,模拟计算显示北运河干流闸坝影响河流栖息地连通性的平均程度是支流的10倍左右。流域鱼类种类和数量调查也表明北运河内的闸坝数量的增加对河流栖息地连通性产生较为明显不利影响。通过提高闸坝DCI值实现流域河流栖息地连通性保障的分析,对于多闸坝河流生态复苏及保护修复具有一定指导意义。

关键词：河流栖息地连通性闸坝树状河网连通性指数北运河

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基于MIKE21的城市入河排污口水质影响预测研究--以南方某城市污水处理厂为例

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四川环境 2023年第3期42卷 106-114页

作者：韩玉璞王亮王世岩周继红李步东河北工程大学能源与环境工程学院河北邯郸056038 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 中国水利水电科学研究院水生态环境研究所北京100038

排污口的设置往往会导致附近水域出现水质超标现象,尤其对于城市内河道,涉及群众用水健康及对周边敏感区域的影响,需要对排污口排放污染物的影响情况进行研究。以南方某城市污水处理厂排污口为例,采用MIKE21二维水质模型模拟了6种工况下... 详细信息

排污口的设置往往会导致附近水域出现水质超标现象,尤其对于城市内河道,涉及群众用水健康及对周边敏感区域的影响,需要对排污口排放污染物的影响情况进行研究。以南方某城市污水处理厂排污口为例,采用MIKE21二维水质模型模拟了6种工况下COD、NH_(3)-N两种入河污染物对下游水体的影响情况。结果表明,正常排放时COD、NH_(3)-N对下游水体影响较小,水质基本满足排污口所在河段水功能区水质要求,事故排放时,对下游造成10km以上的影响。模拟结果基本可以反映排污口排放污水对河道下游水质的影响情况,可为入河排污口排放污染物影响预测提供参考依据。

关键词：排污口 MIKE21 模型预测污染物影响

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大型水库热分层的水质响应特征与成因分析

中国水利水电科学研究院学报 2021年第1期19卷 156-164页

作者：李步东刘畅刘晓波王世岩中国水利水电科学研究院水生态环境研究所北京100038

为研究大型水库热分层期间水质的响应特征及成因,于2018年4月—2018年12月对大黑汀水库坝前水体的水温及溶解氧等理化指标进行了连续性垂向监测,在此基础上分析了大黑汀水库季节性热分层变化规律以及各水质指标的响应特征。结果表明:(1... 详细信息

为研究大型水库热分层期间水质的响应特征及成因,于2018年4月—2018年12月对大黑汀水库坝前水体的水温及溶解氧等理化指标进行了连续性垂向监测,在此基础上分析了大黑汀水库季节性热分层变化规律以及各水质指标的响应特征。结果表明:(1)大黑汀水库水体呈典型的单循环混合模式,热分层期间,溶解氧在垂向分布同样表现出季节性变化,且在水体底部出现严重的缺氧现象,但在形成时间上比热分层略有迟滞;(2)氨氮、总磷、磷酸盐以及铁、锰浓度表现为底层>中层>表层的变化趋势。研究表明,水体热分层会改变水体中溶解氧的垂向分布结构,并进一步导致沉积物向上覆水体释放大量的氮、磷营养盐以及铁、锰等污染物,对水库的正常运行和管理产生不利影响。

关键词：热分层缺氧现象营养盐还原性金属水质