环太湖主要河流氮素组成特征及来源

以2012年太湖20条主要环湖河流中氮素的逐月调查数据为依据,探讨了河水中氮素的含量、形态组成和季节性分布规律,旨在为进一步实施入湖河流小流域的污染治理提供依据.结果表明,太湖20条环湖河流的ρ（TN）平均值为2.53~6.31mg/L,鉴于太湖水体中ρ（TN）多年来居高难下,水质类别主要由ρ（TN）决定,因此按ρ（TN）年均值,将环湖20条河流分为重度、中度和轻度污染3类.DIN（溶解态无机氮）是氮素的主要存在形式,ρ（DIN）平均占ρ（TN）的72%以上.其中,重度和中度污染河流中ρ（NH3-N）和ρ（NO3--N）各占ρ（DIN）的约50%,轻度污染河流则以NO3--N为主,ρ（NO3--N）占ρ（DIN）的60%以上.除个别河流外,重度和中度污染河流水体中非汛期（11月—翌年4月）ρ（TN）、ρ（NH3-N）和ρ（NO3--N）普遍高于汛期（5—10月）,并且汛期和非汛期差异显著.这可能与非汛期的水温较低并且污水处理厂及湿地等生态系统的氮素去除率低于汛期有关,此外,也说明点源污染占主要地位;轻度污染河流中ρ（NH3-N）在汛期和非汛期差异不显著,说明点源和非点源负荷相当.重度和中度污染河流应重点针对点源污染开展治理;轻度污染河流应将点源、面源污染协同治理,以利于进一步改善水质.

2015-2016年环太湖河道进出湖总磷负荷量计算及太湖总磷波动分析

太湖流域水环境综合治理力度空前,太湖总磷浓度却于2015、2016年重回升势,蓝藻大面积暴发情况也未得到有效遏制.本文从2015和2016年环太湖河道的进出太湖水量、总磷负荷量计算入手,结合雨情、水情、太湖调蓄以及人为影响等各方面因素,分别开展水量和总磷负荷质量的平衡分析.在此基础上,结合20102017年环太湖河流多年平均进出太湖总磷负荷量对比,分析太湖总磷的外源、内源变化趋势及来源,探讨2015和2016年太湖总磷升高的原因及控制重点方向.结果表明,2015和2016年为太湖流域丰水年,尤其是2016年发生特大洪水,太湖年内最高水位达4.87 m,仅次于1999年的4.97 m的历史最高水位.2015和2016年大量外源总磷负荷进入太湖,其中环太湖河道带入的总磷负荷量占年度太湖总磷负荷总量的66.8%和74.2%,成为进入太湖的总磷负荷的主要外源;加之,2015年太湖水生植物收割造成当年沉水植物面积较上年同期下降88.7%,水生植物骤减导致对磷的吸收转化能力下降,滞留在湖体中的总磷负荷量占年度太湖总磷负荷总量的21.5%和27.5%,成为影响太湖水体总磷浓度的重要内源.太湖总磷浓度升高又为太湖蓝藻暴发进一步提供了营养盐基础,亟需强化太湖总磷源头的控制、减少总磷入湖总量.

DEM空间分辨率对TOPMODEL径流模拟的影响研究

本文以褒河流域为例,引入信息熵的概念量化分析了DEM分辨率对地形特征(坡度、单宽上坡集水面积和地形指数)计算的影响,发现随着DEM分辨率的降低,计算得到的坡度值偏小,单宽上坡集水面积值偏大,从而导致地形指数计算值偏大。在此基础上,再基于不同分辨率的DEM数据得到的地形指数分布,采用TOPMODEL对褒河流域的9场次洪进行模拟,结果表明DEM分辨率降低会使得洪峰流量和径流深增大,确定性系数降低,模型的模拟精度变低,但其对峰现时差的影响不明显。

太湖警戒水位研究

随着太湖流域防洪工程能力的不断提高,尤其是环湖大堤防洪能力的显著提高,3.50 m的太湖警戒水位已不能客观真实地反映环湖大堤实际防洪能力和太湖防洪形势,需要对太湖警戒水位进行复核调整。根据警戒水位定义,结合太湖特点,开展了环湖大堤防洪能力分析、堤防工程实际运用状况分析以及太湖水位频率分析,研究提出了太湖警戒水位调整的建议。

基于TOPMODEL的DEM空间尺度转换关系探讨

由于地形指数的计算与数字高程模型DEM空间分辨率紧密联系,采用TOPMODEL进行水文过程的模拟通常受到DEM分辨率的影响。本文引入分辨率因子考虑DEM分辨率对单宽上坡集水面积的影响;对坡度应用分形的方法,将计算地形指数的尺度变化方法与TOPMODEL进行耦合,构建不受DEM分辨率影响的TOPMODEL,并将其应用于褒河流域的9场次洪模拟,结果表明,使用27″分辨率的DEM数据作为模型输入,不受DEM分辨率影响的TOPMODEL模拟得到的结果较接近于3″分辨率DEM数据下的结果。该方法能在一定程度上削弱DEM分辨率对TOPMODEL模拟精度的影响,是一种合理可行解决水文过程中尺度问题的有力工具。

太湖水量分配方案实施保障措施探讨

分析近几年环太湖河流出入湖逐日水量,依据各河道出入湖水量所占比例,提出近期在环太湖出入湖主要河流分别建设17个水资源自动测报站点,即可控制80%以上的出入湖水量,通过建立并完善太湖水资源预报和监控系统,为太湖水量分配方案的顺利实施奠定坚实的基础,为流域水资源统一管理提供科学依据。

北方半干旱区的PDSI和SPI比较研究

以北方半干旱地区老哈河流域为研究区域,利用流域内及其周边15个气象站1957～2008年的长序列日观测资料,计算逐月的帕默尔干旱指标(Palmer Drought Severity Index,PDSI)和不同时间尺度(1、3、6及12月)的标准化降水指标(Standard Precipitation Index,SPI)。结果表明,52年间分别有6段主要的湿润期和干旱期,持续时间都在1年以上,说明老哈河流域旱涝持续性较强。将不同时间尺度的SPI与PDSI进行对比发现,随着时间尺度的增大,SPI对干旱持续性的表现能力增强,12个月时间尺度的SPI与PDSI一致性较好。

2012年“海葵”台风对太湖水位影响分析

根据2012年"海葵"台风期间太湖流域的雨水情、风力、风向、水位实测资料,分析了台风对太湖水位的影响。分析结果表明:"海葵"台风对太湖西南岸、北岸水位影响显著,导致西南岸水位上升、北岸水位下降。由于台风的影响,太湖湖面发生倾斜,水位失真,一定程度上影响了太湖水位的预报精度。通过分析认为,在今后的实际工作中,当出现台风时,太湖的水位预报应进行修正或对太湖出入湖水量进行平衡分析,以提高太湖水位预报精度。

不受DEM空间分辨率影响的地形指数计算

为了减小数字高程模型(DEM)分辨率对地形指数计算的影响,开发了一种不受DEM空间分辨率影响的地形指数计算方法。选取汉江上游褒河流域作为研究区域,通过引入分辨率因子考虑DEM空间分辨率对单宽上坡集水面积的影响,应用分形方法处理DEM空间尺度对地形坡度的影响,将该算法应用到褒河流域DEM数据的计算中。结果表明:此法可以成功地由低分辨率的DEM数据获得与目标高分辨率精度相仿的地形指数分布,能在一定程度上消除DEM空间分辨率对地形指数计算的影响,因而对无资料地区的水文预报有着十分重要的现实意义。