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中国北方地区人口众多,工农业发达,生产生活需水量大,但降水量不足且随季节分配不均,枯水期缺水现象严重,人均水资源占有量极度匮乏。上世纪90年代以来,由于社会经济的迅速发展和城市化进程的加快,北方地区污染物排放量增加,导致河流生态系统被破坏,自净能力减弱,造成水质的严重污染。迫切需要采取工程手段,提升中国北方河流的自净能力,实现河流水质的可持续性改善。河流水体是一个复杂的自然生态系统,其自净过程受微生物学、化学、大气物理学、流体力学等多种因素控制,各因素之间相互作用、相互制约、相互影响,如果直接进行试