郑州市贾鲁河防洪布局研究

为解决郑州市贾鲁河防洪存在的问题,本文立足现状,谋划未来,整体布局,提出了“上蓄、中滞、下排”的郑州市贾鲁河防洪工程布局,将贾鲁河尖岗水库至七里河入贾鲁河口段防洪标准提升至200年一遇,贾鲁河七里河入贾鲁河口至中牟陇海铁路桥段防洪标准提升至100年一遇,大大缓解郑州市城区及中牟县的防洪压力。研究结果可供类似城市的防洪布局及建设参考。

郑州市七里河分洪工程对贾鲁河、七里河的影响分析

为提升郑州市贾鲁河的防洪能力,在不改变贾鲁河现状断面的情况下,使贾鲁河中牟城区段防洪标准由50年一遇提高至100年一遇,拟实施七里河分洪工程,以减少七里河入贾鲁河的洪水,但分洪工程的实施势必会对周边水体产生影响。本文从分洪工程实施前后对提升贾鲁河防洪能力、有效降低七里河水位及贾鲁河流域遭遇不同标准洪水情况下的工程运行等方面进行分析,为郑州段贾鲁河流域及七里河分洪工程的运行调度提供参考。

贾鲁河生态补水对地下水环境影响的机理研究

为了研究生态补水对地下水环境的影响,开展了生态补水、地下水与含水介质的水岩相互作用模拟实验,探究了不同含水介质、不同比例补水主要的变化规律及机理。结果显示:对于同一含水介质,生态补水所占比例越高,混合液中K+、Na+、Ca2+、HCO3-浓度越低。水岩相互作用过程中Na+、Cl-、HCO3-、SO42-浓度的增加主要来自岩盐、石膏、方解石和白云石的溶解,反应过程中还发生了阳离子交替吸附作用。与纯水组相比,生态补水改变了原有的地下水化学组分,改善了区域水环境。南水北调水已成为郑州供水的主要水源,解决了郑州市的严重缺水问题,对保障贾鲁河流域生活供水、工农业生产的发展和生态环境保护起到了重要作用。

基于改进湿周法的贾鲁河河道内生态需水量计算

针对贾鲁河实际情况,选取中牟和扶沟水文站作为控制断面,利用斜率法、曲率法和多目标评价法3种改进湿周法计算分析贾鲁河不同频率年河道内生态需水量。结果表明,采用多目标评价法(r=2)计算结果最大,曲率法最小,中牟断面用多目标评价法(r=2)计算生态需水量较为合理,扶沟断面用斜率法计算生态需水量较为合理。

贾鲁河水体微生物菌群结构季节动态变迁研究

采用稀释平板分离计数法和最大或然数法(MPN法)研究了贾鲁河水体和底泥中细菌、真菌、放线菌和脱氮功能微生物数量的季节变化.结果表明,水体和底泥中细菌数量显著高于真菌和放线菌,但季节变化不明显;脱氮功能微生物硝化细菌和反硝化细菌数量相当,夏秋季水体和底泥中脱氮功能微生物数量高于冬春季,且下游数量高于上游;与水体中微生物数量季节变化相比,底泥中微生物数量季节变化较稳定.16S rDNA PCR-DGGE分析表明,底泥中四季微生物种群结构差异显著,且存在明显的消涨变迁,拟杆菌、弓形菌等是贾鲁河底泥中的优势微生物.

基流匮乏型城市黑臭河流的治理模式及其主要技术方法——以贾鲁河为例

基流匮乏的重污染城市黑臭河流治理是世界性难题。以郑州市贾鲁河为实例,针对城市黑臭河流天然径流少、河道补给水多为生活及工业废水、河流生态功能基本丧失等污染特征,本文提出了基于废水资源化再生利用与水质目标管理结合的基流匮乏型城市黑臭河流的"三级循环、三级控制、三级标准"治理模式;针对水体黑臭问题成因,研发经济有效的污染控制与治理新技术,实现流域排污总量与环境容量的科学衔接,为解决同类型河流水资源短缺与水质目标的达成提供了切实可行的治理模式与途径,并对我国今后黑臭河流治理提供了建议。

贾鲁河郑州段植物多样性与景观格局梯度变化

根据郑州市2009年航片与1990年郑州市地形图、2005年土地利用图,结合2007年郑州市绿地普查数据及2009年8月份的野外调查数据,选取景观多样性指数、景观优势度指数、景观均匀度指数、景观丰富度指数、景观距离指数、景观破碎化指数、shannon-wiener多样性、丰富度、pielou均匀度、优势度等指标对贾鲁河郑州段的景观格局及植物多样性梯度变化进行了研究。结果表明,城市的发展从一定程度上导致了依赖于耕地、林地、河流等景观的生态系统的减少,景观多样性由大到小的顺序为下游河流区、上游近郊区、上游远郊区、城市河流区;景观距离指数及破碎化指数顺序表明城市河流区与下游河流区的生境的景观破碎化程度与人类干扰的程度关系密切,明显高于郊区河流区;城市河流区植物多样性和丰富度最高,而上游远郊区的优势度最高。并根据研究结果提出了贾鲁河郑州段的优化措施。

贾鲁河流域旱作农业区非点源氮污染负荷分布规律及其影响因素研究

基于水文、气象、土地利用及农业耕作等基础资料,构建了贾鲁河流域SWAT模型,率定和验证结果表明,径流及氨氮模拟较好,月均评价系数(Ens)均大于0.78.利用上述模型,对贾鲁河流域旱作农业区非点源污染负荷产生规律及其影响因素进行分析,结果表明,在平水年小麦-玉米轮作条件下,贾鲁河流域硝酸盐氮总产生量为15546.3t·a-1,有机氮总产生量为1216.58t·a-1,耕地单位面积氮负荷产生总量90.51kg·ha-1,大于以水田为主的耕地污染负荷;氨氮入河负荷为1128.64t·a-1,7—8月份有机氮及氨氮入河负荷分别占全年负荷的94.79%和78.42%,其月产生量与月均降雨量相关系数分别为0.804和0.8531;虽然玉米期和小麦期氮肥的施用量相当,但是玉米期氮流失量要远远大于小麦期.

梯级河滩湿地对贾鲁河水的净化效果研究

在贾鲁河畔建设了总面积为7400m2的两级表层流河滩湿地系统,其基质为粘性较高的粉壤土,水力负荷为14cm/d。处理受污染贾鲁河水的运行结果表明,夏季对TN、TP和氨氮的去除率分别保持在73%、77%和83%以上,冬季的处理效果有所下降;对COD的去除率在26%～50%之间,初冬则降到14%;在夏季对NO3--N的去除效果较好,秋、冬季节则发生了硝态氮的积累,出水硝态氮最高可达7mg/L。合理的植物配置能增加湿地的处理能力,前段宜采用耐污挺水植物,中段可种植放氧能力强的沉水植物以促进氨氮的硝化,后段种植株叶密集的浮叶植物能够促进反硝化,最终提高对氮的去除效果。梯级河滩湿地可有效净化水质,是修复受污染河流行之有效的方法。

贾鲁河水质的变化规律研究

通过对贾鲁河水质化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮、电导率、pH值以及高锰酸盐指数6个参数的的监测和研究,总结了贾鲁河水质近三年的变化规律,为贾鲁河水污染的治理提供了依据.

溶解氧对贾鲁河底泥中氮释放的影响

[目的]研究溶解氧对贾鲁河底泥中氮释放的影响。[方法]结合贾鲁河(郑州段)污染现状,通过原始柱状底泥模拟试验,研究了溶解氧对贾鲁河底泥中氮转化的影响。[结果]溶解氧是影响贾鲁河底泥中氮转化的主要因素,不同溶解氧浓度对氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的转化时间和效率的影响不同。好氧环境条件下,氨化、亚硝化、硝化作用进行较彻底,氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的转化时间少于厌氧环境,其转化效率高于厌氧环境。[结论]该研究为贾鲁河水污染治理提供了科学参考。

贾鲁河郑州段水环境污染现状及治理面临的挑战

通过对贾鲁河郑州段污染源调查和水环境质量监测数据统计,对贾鲁河郑州段污染源汇入情况及空间分布情况进行分析.结果表明:贾鲁河现状水质与水体功能目标差距较大,氨氮污染远比有机污染严重;郑州新区上、中、下游河段污水量及污染物总量均明显增加,贾鲁河水环境质量改善还面临较大的挑战.

郑州市城市化对贾鲁河流域水文过程的影响

基于1995~2015年长时间序列降雨数据,借助遥感和地理信息系统技术,通过SCS模型对贾鲁河流域(中牟站)降雨径流关系进行模拟;并结合郑州市区人口变化和污水排放变化,研究郑州市城市化对贾鲁河流域天然径流量、下垫面径流系数和年径流总量的影响。研究结果表明:近20年来,郑州市土地利用结构主要表现为城镇用地增加和耕地减少,流域人口增加导致污水排放量增加。天然径流量呈现明显的上升趋势;并且在2009年发生突变,与郑州市快速城市化阶段相符;土地利用变化导致下垫面径流系数向高值发展。年径流总量整体呈现增大趋势;并且流域土地利用变化和污水排放是导致径流总量增大的主要原因。

贾鲁河水系周口段水质变化规律研究

通过对pH值、化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、高锰酸盐指数(CODMn)、溶解氧(DO)、氨氮(NH3-N)、总磷(P)、氟化物(F-)8个参数在2005年1月至2007年5月的监测和研究,总结其变化规律,并找出影响该水域水质的相关因素.

淮河流域贾鲁河栖息地完整性评价分析

运用多指标综合评价体系,评价了贾鲁河9个河流断面的栖息地质量状况,分析了栖息地综合指数(HI)与水质理化指标、底栖动物的相关关系,探讨了栖息地质量状况影响底栖动物分布的主要途径。结果表明,贾鲁河9个河段中,有超过50%的河段处于不健康状态;栖息地质量与水质无显著相关性,但与底栖动物生物量、B-IBI指数、Goodnight-Whitley指数、Shannon-Wiener多样性指数均显著相关(P<0.05);栖息地主要通过河道内生境变化与河滨带土地利用变化影响贾鲁河底栖动物的分布特征,其中底质类型和城镇土地利用强度是影响底栖动物分布的两大因素。

贾鲁河流域农业干旱时空演变特征研究

土壤相对湿度可以反映土壤水分状况和地表水文过程的大部分信息,是表征农业干旱的一项重要指标。利用贾鲁河流域内郑州、许昌、西华3个站点1991—2013年的土壤相对湿度逐旬监测数据,采用小波分析法和Mann-Kendall突变检验法,系统分析了贾鲁河流域农业干旱的时空演变特征。研究结果表明:1991—2013年,贾鲁河流域的土壤相对湿度总体呈现缓慢增加的趋势,1993年、1995年、2013年分别出现突变点;时间尺度上,存在8～12 a、12～16 a的变化周期,14 a为第一主周期,且年内农作物不同生长季农业干旱的发生频率从高到低依次为春末夏初旱、初春旱、伏期旱、秋季旱;空间尺度上,贾鲁河流域农业干旱的发生频率呈现出自西北向东南递减的变化趋势,特殊干旱年份的干旱地区主要分布在流域上、中游,下游基本无旱情发生。此研究结果可为贾鲁河流域农业干旱防治提供参考。

明代前期黄河南泛与贾鲁河的形成

明代前期采取“北堤南分”的治黄策略。在这一策略的指导下,黄河在河南境内出现过数条南下入淮泛道,贾鲁河即是其中之一。贾鲁河是在正统二年黄泛通道孙家渡河上初步形成的,经刘大夏疏浚后,与元代贾鲁大河互为表里,分泄黄河来水,行河时间近百年之久,故又有“小黄河”之称。明正德以后,治黄策略由分流治河变为“筑堤束水,以水攻沙”。在治黄方略转变影响下,贾鲁大河主流逐渐归于一槽,黄河南泛通道基本断绝,贾鲁河分黄河水南下的历史宣告结束。贾鲁河的水源构成随之发生改变,水量丰沛的嵩阴山地诸山泉水、双洎河汇入贾鲁河,改善了贾鲁河的水运条件,促进流域沿岸明清商业市镇的兴起与繁荣。

贾鲁河水体中高锰酸盐指数与BOD、COD、NH3-N的相关关系研究

对贾鲁河水中高锰酸盐指数与BOD、COD和NH3-N进行了线性回归,并对相关系数和回归系数进行了检验,结果表明,上述数据之间存在着较显著的相关关系和回归关系。

明清贾鲁河下游的河道开发与治理

贾鲁河是明清时期中原地区沟通黄河、淮河水系的唯一水道。明成化以前,贾鲁河并不流经周口,后由于蔡河故道淤塞,扶沟县开通了直达周家口的新河道。为维持贾鲁河下游的畅通,当地官府开河引水增补下游水量,修筑减水坝提升贾鲁河的航运能力。同时,通过有组织的堵塞决口、修治河堤、疏浚河道等措施对贾鲁河下游进行常态化的治理,促进了贾鲁河下游社会经济的发展和周家口商业市镇的繁荣。

贾鲁河辨误

战国鸿沟水系、隋唐大运河通济渠、宋代汴河与明清贾鲁河是历史上黄淮平原最重要的水系。随着鸿沟水系、通济渠与宋代汴河的湮废,明清贾鲁河的水运作用日益显著。明清之后,贾鲁河承担了沟通黄河、淮河两大水系的历史重任。由于当前学界对明清贾鲁河的基础研究工作不够深入,因此对于贾鲁河的历史产生了诸多错误认识。依据文献记载与河道考古资料,通过考证贾鲁河的名称由来、河道走向、形成背景与性质等问题,可确认贾鲁河形成于明清之际,它不是战国鸿沟水系的遗存。再从其河道走向来看,其与元末河臣贾鲁所开的黄河主泓贾鲁河段亦并非同一条河流,因此贾鲁河并非元代贾鲁疏浚。同时,由于贾鲁河形成时间较晚,下游段更没有利用北宋蔡河故道行河,所以它与北宋时期的蔡河无涉。