《中小型受污染水庫滯水層增氧機理及效應研究》是依託華南理工大學，由程香菊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：中小型受污染水庫滯水層增氧機理及效應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：程香菊
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國中小型水庫是城鎮供水的主要途徑，其中多數具有夏秋季水溫分層的特性，但目前60%以上的水庫受污染情況嚴重。即使最大限度地截斷外源污染，當水體底部缺氧時，沉積物中的營養鹽、重金屬等也易過量釋放並引發水環境問題。然而，現有的水體底部增氧措施易破壞水體天然的水溫分層狀態或攪動沉積物，可能給水體帶來二次污染。鑒於此，本項目以中小型（平均水深＜10m）且具有夏秋季水溫分層型水庫為研究對象，通過室內機理試驗、野外現場觀測試驗以及精細數值模擬技術，基於儘可能地有效增加底部滯水層DO濃度、保持水庫的水溫分層狀態且不攪動表層沉積物的原則，系統地研究滯水層增氧措施對下層水體的DO、水溫、湍動強度、營養鹽、重金屬等含量的效應和規律，尋求較優的滯水層增氧模式，制定出相應的理論方法和技術規範，並能套用到國內中小型受污染的水庫。這對保障中小型水庫的供水安全、改善其水環境具有重要的科學意義和廣闊的套用前景。
結題摘要
我國中小型水庫是城鎮供水的主要途經，其中多數具有夏秋季水溫分層的特性，但目前60%以上的水庫受污染情況嚴重。即使最大限度地截斷外源污染，當水體底部缺氧時，沉積物中的營養鹽、重金屬等也易過量釋放並引發水環境問題。鑒於此，本項目以中小型水庫和池塘為研究對象，在室內開展了大量的精細機理試驗，分析了水體滯水層增氧系統（包括曝氣流量、曝氣管管徑、擴散器形狀、淹沒水深、水體的流動特性、背景水質、曝氣模式等）對水體溶解氧傳質效率特性、沉積物耗氧速率、水溫、湍動強度、營養鹽、重金屬等的效應和規律；採用原位觀測方法對廣東省興寧市合水水庫多點位的水質指標進行監測，分析了合水水庫的水質空間分布特徵；採用精細數值模擬技術，包括OPENFOAM、SWAT模型、HSPF和WASP耦合模型等，構建了中小型水庫滯水層增氧系統運行下水動力-溶解氧-水溫-水質濃度場的預測模型，分析了水庫滯水層增氧系統對水溫分層的影響和規律，分析了水庫污染源的種類和占比。得到如下結果：（1）微氣泡擴散曝氣系統的增氧效果隨曝氣流量的增大而增強。（2）直線型擴散器的增氧效果最好，其次是C型與圓盤型，最差的是S型。（3）25mm×12mm尺寸的曝氣管的充氧效率最高，而不是常用的16mm×10mm。（4）對於淺水體，氧體積傳質係數隨著淹沒水深的增加而下降。（5）平順流動水體的增氧效果好於靜態水體，但差於流動水體中持續產生氣泡的情況。(6) 水體流速增大會促進氨氮的釋放也增大了水體溶解氧的消耗，硝酸鹽氮的濃度受到抑制，間歇性的擾動會增大上覆水硝酸鹽氮的含量。水體擾動會抑制磷酸鹽的釋放，但是水動力升高至一定程度會提高磷的釋放。(7)溫度對於內源釋放有顯著影響，20 ~ 25℃時水體中硫酸鹽含量處於最高狀態。水體中水質指標的變化受多種因素的共同作用，沉積物-水環境是一個聯動的動態整體，沉積物或水體的變化都會對整個環境產生變化。
