本书主要针对安徽省淮河流域典型采煤沉陷区水面光伏快速布局背景下沉陷水域水生态系统结构与功能重构问题，聚焦光热条件改变、水质劣变、水动力扰动与生态调控等，研究了水质时空变化规律、水体污染特征与生物响应、光伏扰动下水动力演化及能量流动模式，并开展水体净化与生态修复工程技术研发及示范。全书共8章，系统介绍了沉陷水域自然环境特征、水质理化性质及污染现状，基于遥感反演的快速识别诊断技术，光伏覆盖对水生态系统结构和功能的影响，水动力变化对水生态过程的调控效应，改性生物炭填料及生态浮岛调控技术，为沉陷水域生态环境治理和绿色高效利用提供技术支撑。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.1.1 政策法规 1
1.1.2 地质水文情况 2
1.1.3 矿山开采情况 3
1.1.4 沉陷积水区时空演变趋势 3
1.1.5 水资源转化及利用 4
1.2 采煤沉陷水域 4
1.2.1 采煤沉陷水域的概念 4
1.2.2 采煤沉陷水域在区域可持续发展中的功能体系研究 5
1.2.3 目前采煤沉陷水域的主要研究内容 6
1.2.4 采煤沉陷水域典型修复案例 7
1.3 水生态环境演化及调控 9
1.3.1 水生态环境概念 9
1.3.2 水生态环境演化特征及影响因素 10
1.3.3 水生态环境劣变调控技术及模式 12
1.4 水面光伏电站建设对水质和水生态的影响 14
第2章 研究区域概况 16
2.1 自然地理状况 16
2.1.1 区域位置 16
2.1.2 气候气象 16
2.1.3 水文条件 17
2.1.4 地形地貌 17
2.1.5 土壤植被 18
2.2 水文水资源条件分析 20
2.2.1 地表水资源 20
2.2.2 地下水资源 20
2.2.3 地质条件 21
2.2.4 研究区水资源利用 24
2.2.5 研究区面源污染情况 25
2.3 社会经济状况 27
2.3.1 总体经济情况 27
2.3.2 人口与就业情况 27
2.3.3 产业发展情况 28
2.4 区域煤炭开采及利用 29
2.4.1 煤炭开采情况 29
2.4.2 煤炭利用情况 30
2.5 采煤沉陷水域水面光伏建设状况 31
2.5.1 采煤沉陷水域光伏电站建设 31
2.5.2 研究区水面光伏覆盖特征对比分析 32
第3章 研究区水质季节变化特征 34
3.1 采样点布设与分析方法 34
3.1.1 采样点的布设 34
3.1.2 样品采集 35
3.2 水质季节变化特征 36
3.3 沉陷积水区水质空间分布特征 39
3.4 研究区水质评价与分析 48
3.4.1 水质评价——改进内梅罗综合污染指数法 48
3.4.2 水质分析 51
3.4.3 重金属分析 61
3.5 本章小结 64
第4章 水质劣变快速识别诊断技术 65
4.1 技术研发思路与要点 65
4.1.1 技术研发思路 65
4.1.2 技术研发要点 66
4.2 数据获取与预处理 67
4.2.1 水质参数率定 67
4.2.2 遥感数据与水质数据获取 69
4.2.3 数据预处理 71
4.3 水质劣变快速识别诊断技术研发方法 74
4.3.1 水质指标敏感特征光谱波段提取 74
4.3.2 水质参数反演模型构建与精度评估 78
4.3.3 光伏覆盖区水质指标空间插值 81
4.3.4 典型污染物识别与污染程度分区 83
4.4 技术集成与应用 83
4.4.1 水质参数遥感反演模型建立 83
4.4.2 水质指标季节空间分布特征 91
4.4.3 水质指标典型污染物识别与污染程度分区 102
4.4.4 技术应用前景分析 108
4.5 本章小结 109
第5章 水生态环境季节变化特征 110
5.1 采样点布设与研究方法 110
5.1.1 采样点布设 110
5.1.2 采样与分析方法 111
5.1.3 数据处理 111
5.1.4 统计分析 112
5.2 采煤沉陷积水区生态系统组成特征 112
5.2.1 采煤沉陷积水区生态系统组成特征分析 112
5.2.2 浮游生物群落结构与环境因子的冗余分析 121
5.3 本章小结 127
第6章 采煤沉陷水域水动力学演化规律 129
6.1 三维水动力-水质模型建立与验证 129
6.1.1 模型建立 129
6.1.2 模型验证 133
6.1.3 模拟方案设定 136
6.2 光伏扰动下采煤沉陷水域水动力特征变化 137
6.2.1 高覆盖率下光伏面板布设位置对采煤沉陷水域水动力影响 137
6.2.2 低覆盖率下光伏面板布设位置对采煤沉陷水域水动力影响 141
6.2.3 水域水动力结论及变化内在机理 145
6.3 光伏扰动下采煤沉陷水域水环境变化 146
6.3.1 高覆盖率下光伏面板布设位置对采煤沉陷水域水环境的影响 146
6.3.2 低覆盖率下光伏面板布设位置对采煤沉陷水域水环境的影响 152
6.3.3 水质对水动力响应关系及水质变化内在机理 157
6.4 水面光伏电站建设方案评估 158
6.4.1 多目标优化评价方法及应用 158
6.4.2 水面光伏电站建设方案优选 160
6.5 本章小结 162
第7章 采煤沉陷水域水质调控技术填料研发 163
7.1 生物炭制备条件优化及性能研究 163
7.1.1 材料与方法 163
7.1.2 吸附性能研究 168
7.1.3 吸附机理 174
7.2 镁盐改性生物炭制备及性能研究 174
7.2.1 材料与方法 174
7.2.2 吸附性能研究 178
7.2.3 吸附机理 182
7.3 巯基改性生物炭制备及性能研究 185
7.3.1 材料与方法 185
7.3.2 吸附性能研究 189
7.3.3 吸附机理 193
7.4 光伏电站面板清洗水和雨水过滤净化装置设计与填料研发 196
7.4.1 装置构成 196
7.4.2 生物炭基填料的设计 198
7.5 生物炭基填料应用场景 198
7.5.1 在人工湿地系统中的应用 199
7.5.2 在生态浮岛中的应用 199
7.5.3 在重金属污染治理中的应用 199
7.6 本章小结 200
第8章 区域微污染水体生态浮岛调控技术 201
8.1 基质强化结合主动曝气生态浮岛的模拟试验 201
8.1.1 装置结构 201
8.1.2 运行设计 202
8.1.3 运行性能 203
8.2 中试试验 218
8.2.1 除磷基质初选 218
8.2.2 陶粒性能表征 220
8.2.3 水体净化性能 222
8.3 工程示范 231
8.3.1 示范装置安装 231
8.3.2 跟踪监测 232
8.3.3 运行性能 232
8.4 本章小结 238
参考文献 240
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