A two-layer model for studying 2D dissolved pollutant runoff over impermeable surfaces     

Taotao Zhang  Yang Xiao  Dongfang Liang  Hongwu Tang  Junzeng Xu  Saiyu Yuan  Nairu Wang  Bin Luan 《水文研究》2021,35(5):e14152

Dissolved pollutants in stormwater are a main contributor to water pollution in urban environments. However, many existing transport models are semi-empirical and only consider one-dimensional flows, which limit their predictive capacity. Combining the shallow water and the advection–diffusion equations, a two-dimensional physically based model is developed for dissolved pollutant transport by adopting the concept of a ‘control layer’. A series of laboratory experiments has been conducted to validate the proposed model, taking into account the effects of buildings and intermittent rainfalls. The predictions are found to be in good agreement with experimental observations, which supports the assumption that the depth of the control layer is constant. Based on the validated model, a parametric study is conducted, focusing on the characteristics of the pollutant distribution and transport rate over the depth. The hyetograph, including the intensity, duration and intermittency, of rainfall event has a significant influence on the pollutant transport rates. The depth of the control layer, rainfall intensity, surface roughness and area length are dominant factors that affect the dissolved pollutant transport. Finally, several perspectives of the new pollutant transport model are discussed. This study contributes to an in-depth understanding of the dissolved pollutant transport processes on impermeable surfaces and urban stormwater management.  相似文献   

不同发展模式下资源环境承载力评价——以海南省为例     

牛方曲  杨欣雨  孙东琪 《热带地理》2020,40(6):1109-1116

文章关注于产业、人口与资源环境要素的作用关系，建构了资源环境承载力综合评价框架，并以海南省为案例区开展应用研究。该框架首先对区域产业重要性进行评价并分级，为产业结构调整提供依据；其次解析了区域产业、人口资源消耗与污染排放强度，最后，基于产业评价结果设定不同的产业结构调整情景，结合产业和人口的资源消耗与污染排放强度评价不同产业结构下的资源环境承载力，即产业和人口的规模上限。结果表明：2016年海南省的经济规模并未超载，产业有进一步发展空间。其中土地资源成为海南省发展的首要限制因素，其次是水环境；海南经济效益较高的支柱产业和基础性产业多为高耗水、高污染的产业，亟需加强水资源的集约利用，并降低污染排放强度。为提升经济发展规模上限，需要培育低能耗、低排放的产业。文章建构的资源环境承载力评价方法将产业、人口与资源环境相联系，其评价结果政策意义更为明确，可为优化产业结构调整、控制产业及人口发展规模提供决策参考。  相似文献   

2012—2016年象山近岸海域水质评价与模拟研究          下载免费PDF全文

叶林安  欧阳萱  陈杲  袁国坚  茆洪卫 《海洋开发与管理》2020,37(3):31-35

为了解象山近岸海域水质污染状况，文章根据2012—2016年象山县近岸海域的水质监测结果，分析象山近岸海域水质现状及年际变化。应用灰色预测的模型来对象山近岸海域水质主要污染物的相关数据进行处理，得出主要污染物的预测结果。分析结果表明：象山近岸海域主要污染物为无机氮。用预测结果和实际数值通过残差验证，最后模拟出今后几年的监测值，为象山县近岸海域生态环境相关管理部门提供数据支撑和决策依据。  相似文献   

宁波地区空气质量及大气自净能力海陆差异对比     

杨栋  朱佳敏  姚日升  涂小萍 《气象与环境学报》2019,35(3):52-59

以镇海、奉化分别作为宁波沿海和内陆空气质量代表站。基于代表站2013-2017年污染物资料和2015年12月至2017年2月冬季激光雷达资料,对比分析宁波地区沿海和内陆站点的空气质量差异;利用NCEP的GDAS(Global Data Assimilation System)资料和ERA-Interim高分辨率再分析资料评估两地气溶胶来源及大气自净能力差异。结果表明:宁波沿海和内陆地区中度及以上污染主要集中于冬季,冬季首要污染物以PM2.5为主;镇海NO2浓度较奉化显著偏高,而两地PM2.5 和PM10 浓度差异较小。冬季镇海和奉化3km以下都存在消光系数大的气溶胶集中层,镇海3km内消光系数平均值较奉化偏高约40%。两地中度及以上污染时,镇海和奉化的气溶胶粒子主要来自宁波西北方向的内陆地区,比例分别为90%和63%,镇海地区其余10%左右来自近距离低空偏东气流的输送,而奉化地区有37%来自浙江西南部的短距离输送。冬季当宁波地区出现区域性优和中度以上污染时,浙江北部沿海分别盛行东北风和西北风,空气质量优时混合层内平均风速大于中度以上污染时。浙江省大气自净能力比值呈自西北向东南减小,宁波地区优等空气质量大气自净能力约为中度以上污染的 1.5倍。大气自净能力在不同空气质量等级下差异显著,可作为大气污染发生、发展和消退判定的参考依据。  相似文献   

高温与冻融循环对水热炭和生物炭吸附污染物的影响     

关俊杰  刘雨嫣  刘思源  陈家玮 《现代地质》2021,35(4):931-939

将农林废弃物通过不同碳化方式制备成水热炭或生物炭,用于土壤改良和环境污染修复,是当前研究和应用的热点领域。由于受到不同自然条件的长期影响,如环境温度变化,水热炭和生物炭会发生老化作用,从而影响其对污染物的吸附能力,因此,评估老化作用对碳化材料吸附能力的影响是一个重要的科学问题。采用高温和冻融循环2种加速老化方式模拟自然界中的温度变化,对稻壳和玉米秸秆水热炭、生物炭进行老化培养,通过元素分析仪、傅里叶红外光谱分析仪、扫描电子显微镜等手段对老化前后水热炭、生物炭样品的物化性质进行分析,通过批实验对比研究2种新鲜炭材料对Cd(II)及莠去津的吸附能力及吸附稳定性,并研究了30、60、90次老化循环后生物炭和水热炭吸附能力的变化。结果表明,生物炭对Cd(II)和莠去津有良好的吸附稳定性,而水热炭对莠去津的吸附稳定性较差。2种老化作用均使水热炭、生物炭表面含氧官能团增加,从而增强了水热炭、生物炭对Cd(II)和莠去津的吸附能力。在高温和冻融环境中,随着老化时间的持续,生物炭比水热炭更容易受到环境的影响。研究相关成果对于水热炭和生物炭合理应用于不同环境的污染修复具有试验参考价值。  相似文献   

京津冀地区低层局地大气环流的气候特征研究   总被引：3，自引：0，他引：3       下载免费PDF全文

曾佩生  朱蓉  范广洲  李泽椿  王月冬 《气象》2019,45(3):381-394

本文采用2007-2016年的中尺度数值模拟结果和15个地面气象站观测资料,定义了局地风场表征风速,研究京津冀平原地区局地大气环流日变化的气候特征,并对区域大气污染及其输送的影响进行分析。此外,对2016年12月30日至2017年1月7日北京地区跨年大气重污染过程进行了个例分析。得到结论:京津冀平原地区低空风场变化是天气系统与局地大气环流共同作用的结果,山谷风环流致使太行山和燕山沿线平原地区大气边界层内的长年主导风向为偏北和偏南;太行山和燕山沿线地区山谷风环流本身呈顺时针旋转的日变化特征,夜间至早晨谷风转向山风,午后至夜间山风转向谷风;在午后谷风向山风转向期间,容易形成沿太行山东麓和燕山南麓、自南向东北的"弓形"气流输送通道,此气流输送通道在1月于21时左右形成,持续时间大约3 h,在7月于18时左右形成,持续时间可达9 h;冬季午后至晚间盛行谷风时,受山体的阻挡,污染物容易在山前累积,导致污染浓度增高;夏季同样的情况会发生在后半夜。  相似文献   

2018年常州一次罕见持续性雾-霾天气分析     

雷正翠  郑媛媛  刘银峰  孙康远  刘端阳  何涛  吴晶璐  周文君 《气象》2019,45(8):1123-1134

利用常规气象观测资料、探空资料、污染物浓度及AQI资料、NCEP再分析资料等,对2018年11月24日至12月3日夜间常州持续11 d的强浓雾和严重霾天气过程进行了分析。结果表明：（1）此次雾-霾过程持续时间长、范围广、强度大、污染重。（2）中纬度地区高层持续纬向环流控制、中低层暖脊稳定存在,地面持续受均压场或弱倒槽顶部、弱冷锋前部影响,是这次持续性雾-霾过程的重要天气条件。（3）边界层内弱辐散、负涡度及弱的下沉气流是此次雾-霾天气得以长时间维持、发展的动力因子。近地层长时间水汽饱和且维持小风速利于雾-霾的长时间维持。（4）近地面高强度的贴地逆温长时间维持和持续较低的混合层高度是此次雾-霾形成、发展和长时间维持的重要热力条件。雾比霾的平均混合层高度明显偏低且霾等级越高混合层高度越低,混合层高度的变化先于能见度变化,对雾-霾临近预警有较好的指导作用。（5）弱冷空气渗透、风速适当增加、混合层高度的先期快速下降、负净辐射曝辐量绝对值的明显增大是雾爆发性增强的主要原因。  相似文献   

大连市大气污染物质量浓度与气溶胶光学厚度的相关性分析     

顾吉林  汤宏山  刘淼  耿杨  于月  陶涛 《地理科学》2019,39(3):516-523

分别对2015年6~12月和2016年6~12月大连地区的大气污染物PM2.5、PM10、SO₂、NO₂、CO和O₃的浓度数据进行数据统计分析,基于ENVI软件平台利用MODIS数据反演大连地区的气溶胶光学厚度,通过回归建模研究气溶胶光学厚度与大连地区10个地面监测站点的大气污染物PM2.5、PM10、SO₂、NO₂、CO和O₃的浓度数据的相关性。回归建模以气溶胶光学厚度（AOD）为自变量,以大气污染物PM2.5、PM10、SO₂、NO₂、CO和O₃为因变量,在SPSS软件中分别选取线性、对数、三次、乘幂、指数5种函数类型进行研究,通过对比回归模型的拟合优度R²,选择最优拟合模型,探讨利用遥感数据反演气溶胶光学厚度监测大气污染的相关性。结果表明：气溶胶光学厚度与NO₂、PM2.5和PM10的最优拟合模型均为三次模型,其拟合优度R²分别是0.685、0.801和0.845;与O₃和SO₂的最优拟合模型为指数模型,其R²为0.367和0.482;与CO的最优拟合模型为对数模型,其拟合优度R²为0.810。该结果为分析大气气溶胶污染来源以及治理提供了数据。  相似文献   

Season Effects on Subsurface Constructed Wetlands Performance: Role of Radial Oxygen Loss of Phragmites australis     

Qian Wang  Zhenfeng Cao  Yanbiao Hu  Qiang Kong  Fei Xu  Yuanda Du  Congcong Zhao 《洁净——土壤、空气、水》2019,47(8)

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Multivariate adaptive regression splines for estimating riverine constituent concentrations     

Hong Huang  Xiaoliang Ji  Fang Xia  Shuhui Huang  Xu Shang  Han Chen  Minghua Zhang  Randy A. Dahlgren  Kun Mei 《水文研究》2020,34(5):1213-1227

Regression-based methods are commonly used for riverine constituent concentration/flux estimation, which is essential for guiding water quality protection practices and environmental decision making. This paper developed a multivariate adaptive regression splines model for estimating riverine constituent concentrations (MARS-EC). The process, interpretability and flexibility of the MARS-EC modelling approach, was demonstrated for total nitrogen in the Patuxent River, a major river input to Chesapeake Bay. Model accuracy and uncertainty of the MARS-EC approach was further analysed using nitrate plus nitrite datasets from eight tributary rivers to Chesapeake Bay. Results showed that the MARS-EC approach integrated the advantages of both parametric and nonparametric regression methods, and model accuracy was demonstrated to be superior to the traditionally used ESTIMATOR model. MARS-EC is flexible and allows consideration of auxiliary variables; the variables and interactions can be selected automatically. MARS-EC does not constrain concentration-predictor curves to be constant but rather is able to identify shifts in these curves from mathematical expressions and visual graphics. The MARS-EC approach provides an effective and complementary tool along with existing approaches for estimating riverine constituent concentrations.  相似文献