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农田溪流深潭营养盐滞留及对人为干扰的响应 被引量：6
1
作者 李如忠 耿若楠 +3 位作者 黄青飞 钱靖 杨继伟 秦如彬 《中国环境科学》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2017年第2期720-729,共10页
为解析溪流深潭地貌格局的营养盐滞留能力及其对人为干扰的响应,2015年11月~2016年4月,在巢湖流域南淝河某一深潭地貌特征明显的农业源头溪流,选择NaCl为保守示踪剂,NH_4Cl和KH_2PO_4为添加营养盐,开展了9次野外示踪试验,其中人为干扰试... 为解析溪流深潭地貌格局的营养盐滞留能力及其对人为干扰的响应,2015年11月~2016年4月,在巢湖流域南淝河某一深潭地貌特征明显的农业源头溪流,选择NaCl为保守示踪剂,NH_4Cl和KH_2PO_4为添加营养盐,开展了9次野外示踪试验,其中人为干扰试验4次,并据此计算水力学参数和养分螺旋指标.结果表明:试验渠段水流属于缓流类型,且在整个试验阶段始终处于湍流状态;人为干扰情形的深潭S_w-NH_4下降幅度较自然情形明显,数值甶331~3304m下降为232~609m,而S_w-PO_4则略有增大,即甶232~609m上升为301~1100m;人为干扰时平直渠段S_w-NH_4下降显著,数值甶4812~58895m下降为2463~13955m,而S_w-PO_4下降更为显著,由6242~75285m下降到1792~11432m;人为干扰情形的平直渠段S_w-NH_4、S_w-PO_4下降幅度显著高于深潭渠段,意味着平直渠段受人为干扰影响很大,响应更明显;与自然情形相比,深潭和平直渠段的V_f-NH_4、V_f-PO_4基本都有不同程度的增大,有利于滞留效应的发生.总体上,从整个试验渠段来看,人为干扰对于提高农田溪流深潭地貌格局的营养盐滞留能力是可行和有效的. 展开更多
关键词 深潭 农田溪流 营养盐滞留 人为干扰 养分螺旋指标
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水文变化条件下农田溪流营养盐滞留效应模拟 被引量：3
2
作者 李如忠 黄青飞 +2 位作者 杨继伟 张瑞钢 金菊良 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1877-1885,共9页
以巢湖流域某一典型农田源头溪流为对象,基于溪流水文条件的动态变化性,从水文概率密度模型与营养盐滞留率模型综合集成角度,解析较长时间尺度下营养盐滞留有效流量的动态变化特征.在对水文概率密度模型Monte Carlo随机模拟的基础上,根... 以巢湖流域某一典型农田源头溪流为对象,基于溪流水文条件的动态变化性,从水文概率密度模型与营养盐滞留率模型综合集成角度,解析较长时间尺度下营养盐滞留有效流量的动态变化特征.在对水文概率密度模型Monte Carlo随机模拟的基础上,根据先前10次野外示踪实验获得的营养盐吸收速度等数据信息,定量评估溪流营养盐滞留的总体水平,估算最有效流量和等效流量.结果表明,农田溪流渠段的NH_4^+、PO_4^(3-)滞留能力总体偏低,相应的期望滞留率分别为0.0671(6.71%)和0.0541(5.41%),最有效流量分别为0.0051,0.0049m^3/s,功能等效流量分别为0.044,0.043m^3/s.基于溪流营养盐吸收速度明显偏低的客观现状,有必要从溪流形态和河床地貌特征的改造着手,提升溪流水体营养盐滞留能力. 展开更多
关键词 水文变化 营养盐滞留 有效流量 MONTE CARLO模拟 农田源头溪流
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基于暂储理论的源头溪流营养盐滞留研究进展 被引量：2
3
作者 黄钰铃 骆辉煌 +1 位作者 马巍 毛战坡 《中国水利水电科学研究院学报》 北大核心 2018年第4期273-281,共9页
源头溪流是流域污染负荷控制的关键节点。源头溪流接纳流域内输入的污染物后,通过促进污染物在河道内的滞留及消减,降低对流域下游的输出,为下游水域水环境治理减轻压力。本文从暂储理论出发,对源头溪流营养盐滞留的研究进行了综述。介... 源头溪流是流域污染负荷控制的关键节点。源头溪流接纳流域内输入的污染物后,通过促进污染物在河道内的滞留及消减,降低对流域下游的输出,为下游水域水环境治理减轻压力。本文从暂储理论出发,对源头溪流营养盐滞留的研究进行了综述。介绍了暂储的定义,探讨了影响暂储区的水文、地形地貌及生物因素,分析了暂储区对溪流中营养盐滞留的作用,辨析了目前研究中存在的不足,指出未来宜在国内诸多源头溪流尽快开展相关工作,研究暂储区变化对营养盐滞留的影响机理,从而为下游流域污染负荷削减、河流廊道生态恢复提供支撑。 展开更多
关键词 源头溪流 暂储 营养盐滞留 营养盐螺旋
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基于数值模拟的排水沟渠营养盐滞留机制解析
4
作者 李如忠 徐圣伟 +2 位作者 傅扬 何芮 刘可诚 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期391-399,共9页
现有溪流沟渠营养盐滞留研究对滞留机制精细化的描述或刻画相当不足,难以满足小流域水环境管理和沟渠营养盐滞留环境生态功能提升的需要.针对此问题,本文首先对传统的营养螺旋指标概念进行拓展,提出了面向水文过程、生物吸收和物理化学... 现有溪流沟渠营养盐滞留研究对滞留机制精细化的描述或刻画相当不足,难以满足小流域水环境管理和沟渠营养盐滞留环境生态功能提升的需要.针对此问题,本文首先对传统的营养螺旋指标概念进行拓展,提出了面向水文过程、生物吸收和物理化学吸附作用的营养螺旋指标,并给出了量化指标内在关系的计算模式.在此基础上,利用OTIS模型及数值模拟技术,定量估算水文过程、生物吸收和物理化学吸附作用的营养盐滞留贡献率及其相对贡献水平,从而解析排水沟渠营养盐滞留机制.案例分析表明,在排水沟渠NH_(4)^(+)和PO_(4)^(3-)滞留中,水文过程占据绝对主导地位,生物吸收和物理化学吸附滞留贡献较小.其中,水文过程、生物吸收和物理化学吸附对NH_(4)^(+)滞留率变化范围分别为7.91%~13.07%、0.09%~0.27%和0.31%~0.58%,相对贡献水平变化范围分别为91.75%~95.29%、1.07%~2.00%和3.64%~6.26%;对PO43-滞留率变化范围分别为7.82%~12.94%、0.06%~0.35%和0.18%~0.57%,相对贡献水平分别为92.36%~97.09%、0.69%~2.60%和2.22%~4.88%.案例分析结果验证了营养螺旋指标拓展及其内在关系度量对精细刻画排水沟渠营养盐滞留机制的适用性和有效性. 展开更多
关键词 排水沟渠 水文过程 生物吸收 物理化学吸附 营养盐滞留机制
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芦苇占优势农田溪流营养盐滞留能力分析与评估 被引量：7
5
作者 李如忠 曹竟成 +2 位作者 张瑞钢 金菊良 陈广洲 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期28-37,共10页
2014年9月—2015年4月,在合肥地区二十埠河流域的某一典型农田源头溪流段,选择以Na Cl为保守示踪剂,NH4Cl和KH2PO4为添加营养盐,采用恒速连续投加的方式,开展了7次野外现场示踪试验。在此基础上,利用OTIS模型和营养螺旋原理,从机制层面... 2014年9月—2015年4月,在合肥地区二十埠河流域的某一典型农田源头溪流段,选择以Na Cl为保守示踪剂,NH4Cl和KH2PO4为添加营养盐,采用恒速连续投加的方式,开展了7次野外现场示踪试验。在此基础上,利用OTIS模型和营养螺旋原理,从机制层面分析和评估芦苇占优势农田源头溪流氮磷营养盐滞留能力和滞留特征。结果表明,该芦苇占优势渠段的比值As/A明显超过一般源头溪流水体,暂态存储对于营养盐滞留有较大影响;NH4+和SRP的暂态存储区营养盐一阶吸收系数都较主流区高一个数量级,且所有吸收系数均为正值,表明芦苇占优势渠段具有氮、磷"汇"的功能;NH4+吸收长度明显低于SRP,特别是冬季和初春,意味着溪流对于NH4+的滞留能力超过SRP;NH4+和SRP的总滞留率分别为14.46%和10.73%,生物滞留率平均值分别为9.17%和3.67%;主流区流动水体和暂态存储区对于NH4+滞留的平均贡献率分别为43.12%、56.88%;对于SRP滞留的平均贡献率分别50.13%、49.87%。 展开更多
关键词 农田源头溪流 大型水生植物 营养盐滞留 营养螺旋原理 OTIS模型
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芦苇占优势农田溪流营养盐滞留的水文和生物贡献分析 被引量：2
6
作者 李如忠 曹竟成 +2 位作者 黄青飞 殷晓曦 严小三 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期1005-1016,共12页
为解析大型水生植物大量生长情形的源头溪流营养盐滞留的水文、生物作用贡献,于2014年9月—2015年6月在南淝河流域某一芦苇占显著优势的农田源头溪流段,开展8次野外示踪实验,计算渠段雷诺数Re、弗劳德数Fr、曼宁糙率系数n等水动力学参数... 为解析大型水生植物大量生长情形的源头溪流营养盐滞留的水文、生物作用贡献,于2014年9月—2015年6月在南淝河流域某一芦苇占显著优势的农田源头溪流段,开展8次野外示踪实验,计算渠段雷诺数Re、弗劳德数Fr、曼宁糙率系数n等水动力学参数,估算NH4^＋、PO4^3-的总滞留率以及水文、生物过程的实际滞留贡献率和相对滞留贡献率。结果表明,整个研究期间溪流水体表现出显著的紊流特征,水流流态属于缓流类型,渠道曼宁糙率系数n变化范围为0.066-0.112,平均值为0.089;NH4＋总滞留损失率变化范围为9.17%-28.27%,平均值为14.68%,水文作用和生物过程对NH4^＋实际滞留贡献率平均值分别为10.12%和4.57%,相对贡献率平均值分别为72.51%和27.49%,表明NH4＋滞留损失主要来自水文过程的影响;PO4^3-总滞留损失率变化范围为5.75%-17.79%,平均值为12.53%,水文作用和生物过程对PO43-实际滞留贡献率平均值分别为10.12%和2.41%,相对贡献率平均值分别为81.42%和18.58%,表明PO43-滞留损失也主要来自水文因素的影响;n与Re、Fr和Q均呈显著的幂函数关系,而实际滞留率ηNH4、ηPO4与n、Re之间均没有表现出明显的相关关系。 展开更多
关键词 农田溪流 营养盐滞留 大型水生植物 示踪实验 水动力学参数
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溪流营养盐滞留的水文与非水文过程分析方法 被引量：2
7
作者 刘超 李如忠 傅扬 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期374-383,共10页
为评估溪流营养盐滞留中水文与非水文过程的影响及其贡献水平,首先定义了水文与非水文过程营养螺旋指标,并在将水文过程营养盐吸收长度S_(w_hyd)、非水文过程营养盐吸收长度S_(w_nonhyd)和溪流营养盐吸收长度S_(w_tot)三者之间假设为“... 为评估溪流营养盐滞留中水文与非水文过程的影响及其贡献水平,首先定义了水文与非水文过程营养螺旋指标,并在将水文过程营养盐吸收长度S_(w_hyd)、非水文过程营养盐吸收长度S_(w_nonhyd)和溪流营养盐吸收长度S_(w_tot)三者之间假设为“并联电路总电阻和各支路电阻”关系模式的基础上,提出了测算S_(w_nonhyd)的技术方法;基于不同水文与非水文过程作用情景的OTIS(One-dimensional Transportwith Inflowand Storage)模型模拟,构建了计算溪流水文与非水文过程营养盐滞留贡献率及估算溪流主流区和暂态存储区非水文过程营养盐滞留量的模型与方法,并将上述方法应用于溪流丁坝群NH_(4)^(+)-N、PO_(4)^(3-)-P滞留调控实验的案例中.结果表明:水文与非水文过程营养螺旋指标能够较好地反映溪流营养盐滞留潜力;与对照组相比,丁坝群结构显著降低了水文过程NH_(4)^(+)-N、PO_(4)^(3-)-P滞留贡献率,但却大幅度提升了非水文过程滞留贡献水平.相关研究结果验证了所提出的溪流营养盐滞留水文与非水文过程分析方法的可行性和合理性. 展开更多
关键词 水文过程 非水文过程 营养盐滞留 营养螺旋指标 溪流
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长江流域水库叶绿素及营养盐变化:生物过滤器效应
8
作者 同萌 李茂田 +4 位作者 牛淑杰 刘晓强 林沐东 郭慧婷 候立军 《华东师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期63-72,共10页
选取对上游来水滞留时间不同的4个典型水库,利用藻类和营养盐调查资料,分析水库的“生物过滤器”效应.发现:①垂向上各水库Chl.a浓度均出现次表层最大,然后向下逐渐减少的趋势,导致营养盐浓度形成“上层小下层大”的生物滞留特征,4个水... 选取对上游来水滞留时间不同的4个典型水库,利用藻类和营养盐调查资料,分析水库的“生物过滤器”效应.发现:①垂向上各水库Chl.a浓度均出现次表层最大,然后向下逐渐减少的趋势,导致营养盐浓度形成“上层小下层大”的生物滞留特征,4个水库的DIN(NO2-N、NH4-N、NO3-N)、DIP(PO4-P)和DSi(SiO3-Si)垂向滞留量平均值分别为下层浓度的6.29%、14.92%和8.60%.②沿程上各水库Chl.a浓度和藻类生物量从上游向下游总体呈减小趋势,导致营养盐浓度形成“上游大下游小”的生物滞留特征,4个水库DIN、DIP和DSi沿程滞留量平均值分别为上游浓度的26.53%、39.89%和31.70%.③4个水库DIN、DIP和DSi综合滞留量的平均值分别为原浓度的32.82%、54.80%和40.30%.④随水库滞留时间增加,DIP浓度逐渐减少直至小于0.1μmol/L,以致磷成为藻类生长的绝对限制条件. 展开更多
关键词 水库 叶绿素次表层最大 营养盐滞留 生物过滤器
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基于OTIS模型的巢湖十五里河源头段氮磷滞留特征 被引量：19
9
作者 李如忠 丁贵珍 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期742-751,共10页
为揭示巢湖十五里河源头河段氮磷营养盐滞留特征,选择NH4Cl、KH2PO4及NaCl作为示踪剂,开展野外现场示踪实验.根据获得的氯离子浓度和营养盐浓度穿透曲线数据信息,利用OTIS与OTIS-P计算软件,估算水文参数(D、A、As、?等)和营养盐一阶吸... 为揭示巢湖十五里河源头河段氮磷营养盐滞留特征,选择NH4Cl、KH2PO4及NaCl作为示踪剂,开展野外现场示踪实验.根据获得的氯离子浓度和营养盐浓度穿透曲线数据信息,利用OTIS与OTIS-P计算软件,估算水文参数(D、A、As、?等)和营养盐一阶吸收系数(λ、λs).在此基础上,计算暂态存储指标和营养盐吸收相关参数值,定量评估主河道流动水体与暂态存储对NH4+和SRP的损失贡献.结果表明,主河道与暂态存储区NH4+吸收系数平均值分别为3.88×10-6,8.81×10-4s-1,SRP分别为7.80×10-6,7.98×10-8s-1;综合衰减系数k-NH4平均值为1.64×10-4s-1,k-SRP为7.80×10-6s-1;NH4+和SRP的吸收长度Sw-NH4、Sw-SRP相当大,分别为1632.88,25471.32m,意味着该河段经由物理或生态过程去除N、P的可能性低;该河段Vf-NH4、Vf-SRP值较营养盐浓度低的溪流或小河流偏小,但U-NH4、U-SRP则明显偏大;暂态存储对于NH4+损失的平均贡献率为93.82%,主河道水流对SRP损失的平均贡献率高达99.70%. 展开更多
关键词 暂态存储指标 营养盐滞留 营养盐吸收 OTIS模型 水文参数
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橡胶坝对河流沉积物氮转化功能基因丰度和营养盐的影响 被引量：1
10
作者 董彬 李宝 +2 位作者 王立志 宋红丽 刘艳 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期193-201,共9页
沉积物氮转化功能微生物是河流脱氮和水体净化的重要生物因素.为探讨橡胶坝对沉积物氮转化功能基因丰度及氮营养盐的影响,本研究以沂河沂水城区蓄水段为研究对象,从橡胶坝前不同距离采集沉积物,利用实时荧光定量PCR(qPCR)方法研究了沉... 沉积物氮转化功能微生物是河流脱氮和水体净化的重要生物因素.为探讨橡胶坝对沉积物氮转化功能基因丰度及氮营养盐的影响,本研究以沂河沂水城区蓄水段为研究对象,从橡胶坝前不同距离采集沉积物,利用实时荧光定量PCR(qPCR)方法研究了沉积物的反硝化功能基因(nirS、nirK、nosZ)、厌氧氨氧化功能基因(AMX)和反硝化型甲烷厌氧氧化功能基因(pmoA)的丰度及沉积物营养盐特征.结果表明:橡胶坝促进了沉积物中nirK、nirS、nosZ和pmo A基因的聚集,反硝化功能基因nirK、nirS、nosZ丰度在坝前120~330 m范围内较高;橡胶坝促进了沉积物NH_(4)^(+)、NO_(3)^(-)、TN、TP、TOC、有机质(OM)等营养盐的滞留,主要在120~360 m区域聚集,多元线性回归模型拟合度较高.相关分析表明,16S rRNA、nirK、nirS、nosZ、pmoA基因丰度与环境因子NH_(4)^(+)、NO_(3)^(-)、TN、OM、TOC、孔隙度呈正相关;PCA分析结果表明,随着沉积物环境因子主成分的增长,氮转化功能基因丰度主成分呈升高趋势.橡胶坝可促进沂河沉积物氮素等营养盐的滞留和氮转化功能微生物的聚集. 展开更多
关键词 功能基因 氮转化 营养盐滞留 生物地球化学循环 沂河
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