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检索条件"主题词=AQUATOX水生态系统模型"

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引调型水库水动力—水质—水生态耦合模型构建及预测 ——以茜坑水库为例

引调型水库水动力—水质—水生态耦合模型构建及预测 ——以茜坑...

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作者：刘莉华南理工大学

学位级别：硕士

茜坑水库是深圳市龙华区的引调型水库,作为区内饮用水水源地,库区水质的好坏影响着居民的用水安全。水库封闭且库湾众多、水库长期抽调营养盐浓度超标的东江水入库等特点影响了水库的水环境质量,使得蓝藻水华爆发风险加剧,影响水库水生... 详细信息

茜坑水库是深圳市龙华区的引调型水库,作为区内饮用水水源地,库区水质的好坏影响着居民的用水安全。水库封闭且库湾众多、水库长期抽调营养盐浓度超标的东江水入库等特点影响了水库的水环境质量,使得蓝藻水华爆发风险加剧,影响水库水生态健康。为摸清茜坑水库水环境现状与特性,在查阅大量文献资料的基础上,本研究获取了水库的水文、水质、水生生物等数据,分析了水库的历史水体理化性质以及水生生物群落特征。基于aquatox模型特点,探究了EFDC与aquatox水动力-水质-水生态模型相耦合的方法。校验成功后,针对茜坑水库,使用2019全年的气象、流量、水质和水生生物等数据模拟全库的水位、流速、水龄、营养盐浓度、浮游植物生物量、浮游动物生物量以及鱼类生物量。结合模型模拟结果,对茜坑水库进行水生态状况的分析,同时基于耦合模型对未来气候改变下水库水生态状况进行了一定的预测与分析。模拟结果方便水库管理部门对水库进行针对性的管理,模型也能够预测水库在气候变化下的生态状况。本文主要研究成果如下:(1)成功构建EFDC-aquatox三维耦合模型,且三种耦合方案下模型模拟结果基本相同,模型所得水质理化指标的模拟结果与实测值拟合结果较好,五项水质指标的误差均在40%内,证明构建并率定成功的耦合模型能够比较准确地反映茜坑水库水环境整体变化的实际情况。(2)基于EFDC模型模拟的成果,流速与水龄空间差异性显著,与引调型水库形态以及水库引调水模式相关,流速与水龄成反比,流速越大,水体交换越频繁,水龄越小;水质指标在1～5月以及11～12月时垂向差异显著。表层氨氮浓度小于底层,表层硝酸盐氮以及总氮的浓度大于底层,表层的总磷浓度小于底层,叶绿素a浓度是表层浓度大于底层浓度,藻类生长受营养盐的影响,水质指标变化趋势在时间与空间上均符合实际。(3)基于EFDC-aquatox耦合模型模拟的成果,除正颤蚓以外,水生生物的生物量在夏季时空间异质性明显。硅藻生物量总体呈现随时间逐渐增大的趋势,蓝藻与绿藻生物量总体呈现先减小后增大再减小的趋势,年末几乎为零。轮虫、枝角类的生物量总体呈现先减小后增大的趋势,摇蚊在1～2月时生物量有短暂的升高,之后生物量一直呈现出减小的趋势,正颤蚓的生物量从年初开始一直呈现出减小的趋势,两种鲤鱼的生物量从年初开始增长,到9月后基本维持不变。(4)绿藻对太阳辐射强度以及风速变化最敏感,硅藻最不敏感,蓝藻的变化更具有规律性,蓝藻以及枝角类生物量受风速影响大,当茜坑水库区域的风速处于2.6m/s～5.8 m/s时,风速与蓝藻、枝角类生物量成正比。水温在0.1℃～0.5℃的变化幅度时,不会影响水库生态系统的演变规律。硅藻生物量与水温成反比,蓝藻、绿藻生物量与水温成正比,蓝藻对水温变化更敏感;轮虫、枝角类生物量与水温成正比,轮虫对水温变化更敏感;正颤蚓生物量变化微小,生物量与水温成正比,相较于浮游动物,底栖动物对水温变化更不敏感;鱼类对水温变化不敏感,鱼类生长主要是受其余水生生物的生物量变化的影响。(5)根据模型计算结果,2020年、2021年、2022年茜坑水库的水生生物的生长规律不会发生改变,与2019年相比,2020年硅藻、正颤蚓、鲤鱼的生物量会增加,枝角类、摇蚊的生物量会减小;2021年正颤蚓、鲤鱼的生物量会增加,蓝藻、绿藻、轮虫、枝角类、摇蚊的生物量会减小;2022年硅藻、绿藻、轮虫、正颤蚓、鲤鱼的生物量会增加,蓝藻、枝角类、摇蚊的生物量会减小。硅藻生物量会随水温升高而降低,蓝藻、绿藻、轮虫、正颤蚓生物量会随水温升高而增加。

关键词：引调型水库 EFDC模型 aquatox水生态系统模型耦合模型水生态预测

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集装箱式水产养殖系统尾水净化塘污染物去除因素探究

集装箱式水产养殖系统尾水净化塘污染物去除因素探究

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作者：冯丽娟华南理工大学

学位级别：硕士

池塘养殖目前仍是我国淡水养殖的主要方式,但在长期发展过程中暴露出水资源浪费、鱼病频发、养殖尾水排放污染周围水体等问题。近年来,随着对养殖尾水排放的管理趋于规范和严格,集装箱式水产养殖技术等新型的水产养殖模式应运而生。这... 详细信息

池塘养殖目前仍是我国淡水养殖的主要方式,但在长期发展过程中暴露出水资源浪费、鱼病频发、养殖尾水排放污染周围水体等问题。近年来,随着对养殖尾水排放的管理趋于规范和严格,集装箱式水产养殖技术等新型的水产养殖模式应运而生。这种养殖模式依靠生态池塘等污水处理设施对养殖尾水进行无害化处理,在节水减排和尾水循环利用上表现出巨大潜力,可满足生态文明建设和鱼类安全生产的要求。然而,目前对于集装箱式水产养殖技术中尾水净化塘对养殖尾水的处理能力、处理效率和机理仍然缺少定量的研究。鉴于此,本文基于广东省肇庆市集装箱式水产养殖的实际生产基地开展以下研究:在集装箱式水产养殖实际生产基地开展为期八周的水质理化指标的现场监测实验,并计算尾水净化塘当前的水环境容量;使用aquatox模型对尾水净化塘内水质、水生动植物等系统功能组分的演变机理进行分析,探求影响尾水处理效率的因素,最后进行情景分析与长时间预测模拟,探究尾水净化塘稳定处理水产养殖尾水的方法。通过对现场实验数据和模型模拟结果进行分析,可得出以下结论:(1)在实验期间,第一级池塘的溶解氧浓度较低,有利于反硝化反应进行;溶解氧与叶绿素a浓度在四级池塘呈上升趋势,且二者呈显著正相关(显著性Sig.系统》(5th edition)建议的阈值;四级池塘碳:氮:磷的比例分别为3.03:1.83:1、3.14:1.82:1、3.34:1.83:1和3.86:2.01:1,四级池塘碳源较氮和磷而言均不足;(3)根据推导的公式与实测数据,计算得到四级池塘污染物降解系数范围:化学需氧量为-0.09～0.08 d,总氮为0.03～0.16 d,氨氮为-0.02～0.22 d,亚硝酸盐氮为-0.03～0.05 d,硝酸盐氮为-0.05～0.15 d,总磷为-0.01～0.05 d,正磷酸盐为0.02～0.05 d;(4)日均投饵量中未被利用的氮和磷的质量分别为12.78 kg/d和2.90 kg/d。由实验期间污染物降解系数,参照《循环水产养殖系统》(5th edition)对养殖水体污染物浓度限定和建议的阈值,可计算在“限制养殖水质在进入集装箱之前达标”和“从集装箱内排出后达标”这两种限定条件下,日均投料中未被利用的氮磷的质量均大于尾水净化塘水环境容量,养殖投入的负荷过大;参照《淡水池塘养殖水排放要求》(SC/T 9101-2007)的限定阈值,计算“尾水达标排放”的情形,发现尾水净化塘水环境容量能够承载当前日均投饵量中未被利用的氮磷量;(5)四级池塘毛初级生产力属于中高型。为了合理投放鱼类以净化水质,根据初级生产力计算得到四级池塘滤食性鱼类的鱼产潜力(湿质量)为33.37kg、51.04kg、85.87kg、234.06kg;初期的合理放养干质量分别为6.98 g/m、16.97 g/m、23.19 g/m和31.32 g/m;(6)水生态系统模拟结果表明,再经过五个月时间的运行,沉水植物生物量增长,水生态结构趋于稳定,溶解氧、污染物降解系数趋于稳定,池塘中的优势藻类从绿藻逐渐转变为硅藻;浮游动物轮虫和桡足类由于食物来源减少并被鱼类捕食,导致生物量减少,底栖动物则由于食物来源充足,可维持在较高水平。综上所述,该集装箱式水产养殖尾水净化塘出现了碳源不足、氮磷负荷过大、净化塘内鱼类生物量过大等问题,从而影响系统脱氮除磷的效率及浮游藻类的生长,不利于健康水产养殖。可以通过调控尾水净化塘中滤食性鱼类的生物量的措施,使系统脱氮除磷效率和生态结构得到改变和调整,但也应注意浮游动物对浮游藻类生物量的影响;可以通过种植沉水植物,使尾水净化塘污染物降解系数和水生态系统维持稳定。本文的研究结果,可为改进集装箱式水产养殖系统和其他循环水养殖模式的场地设计、喂养结构和水质管理提供参考,为新型水产养殖方式提供技术支持。

关键词：集装箱式水产养殖模式养殖尾水处理污染物降解系数水环境容量 aquatox水生态系统模型

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基于aquatox的石家庄景观水体生态模拟

基于AQUATOX的石家庄景观水体生态模拟

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2022中国水利学术大会（中国水利学会2022学术年会）

作者：翟晶烁河北省石家庄水文勘测研究中心

石家庄属于资源型缺水地区,尤其是城市景观水体更为短缺,本文利用aquatox水生态系统模型,模拟城市景观水体利用污水处理厂退水补水后藻类浓度变化情况,得到藻类的生长规律和富营养化暴发的时间。城市景观水体退水补水后,拟利用投放水生... 详细信息

石家庄属于资源型缺水地区,尤其是城市景观水体更为短缺,本文利用aquatox水生态系统模型,模拟城市景观水体利用污水处理厂退水补水后藻类浓度变化情况,得到藻类的生长规律和富营养化暴发的时间。城市景观水体退水补水后,拟利用投放水生动植物与水库换水相结合的方式对水质进行改善,进而避免引发富营养化。为城市景观水体生态系统达到平衡状态提供科学依据。

关键词： aquatox水生态系统模型城市景观水体退水补水

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