乌梁素海重金属在冰-水介质中迁移的微观机理

为探究乌梁素海重金属在冰-水介质中迁移的微观机理,对冰封期乌梁素海不同重金属(Fe、As、Cr、Cu、Zn、Mn、Cd、Hg、Pb)水样进行室内单向结冰模拟,总结重金属在冰体和冰下水体中的分布特征,并根据第一性原理进行结合能计算,从结合能的角度分析其微观机理。结果表明:各重金属与水体的结合能均大于与冰体的,表明重金属在水体中比在冰体中更稳定,驱使重金属从冰体向冰下水体迁移。

1980—2016年宁夏主要湖泊演变规律与驱动因素分析

基于1980—2016年宁夏地区湖泊数据,结合Google Earth影像处理、Mann-Kendall趋势分析法研究近37年宁夏湖泊空间分布特征和主要湖泊面积变化状况,并进一步探讨气候变化、径流条件和人类活动对湖泊演变的影响。结果表明:宁夏地区湖泊以永久性淡水湖为主,主要分布在银川和石嘴山市。1980—2016年面积在1.00 km2以上的湖泊的总面积呈增加趋势;其中,有84%的湖泊面积呈现增加趋势,16%的湖泊面积呈减小趋势。宁夏湖泊面积变化是由自然因素和人为因素共同引起的,湖泊面积与年均气温、年降雨量的变化趋势相同,与年径流量的变化趋势相反;不同类型的人类活动对湖泊面积的影响不同,但总体上对湖泊面积增加起到了促进作用。

极端气候事件对洞庭湖水文连通性变化的影响

为揭示洞庭湖近十几年水文连通性的变化特征并对其未来变化进行预测,研究极端气候事件在洞庭湖水文连通性变化中作出的贡献,使用水文连通性指数法、ETCCDI极端气候指数、Hurst指数以及数理统计分析方法进行研究。研究结果表明:洞庭湖水文连通性整体呈现夏季>秋季>春季>冬季的特征,夏季、秋季、春季和冬季的整体连通性指数均值分别为0.95、0.88、0.81和0.63,且洞庭湖的水文连通性在近30年比较稳定;经持续性预测发现洞庭湖水文连通性Hurst指数均大于0.5,表示其在没有人类活动干扰的情况下会在未来呈延续下降的趋势;洞庭湖水文连通性指数随着水位增加逐渐增加且增速逐渐放缓,水位增加对其具有正向影响的边际递减效应;极端降水事件对洞庭湖水文连通性具有较为明显的正向影响,而极端气温事件对洞庭湖水文连通性影响作用较小。研究结果有助于充分认识洞庭湖水资源演变规律,对保障洞庭湖流域水资源安全具有重要的理论和现实意义。

鄱阳湖出湖流量时序变化特征与驱动因子分析

长江中游与鄱阳湖及五河构成复杂的“江-湖”系统,研究阐明鄱阳湖出湖流量的时序变化特征与驱动因子,是调控改善江湖关系的关键所在。本文在初步选取12个潜在的出湖流量驱动因子基础上,有机结合相关系数判别和主成分分析方法,揭示了不同潜在驱动因子间的多重共线性;进而通过构建出湖流量数学模型,量化了不同潜在驱动因子对出湖流量的相对重要性排序及其影响程度。研究结果表明:(1)赣江、抚河、饶河、修水的入湖流量,湖区星子站水位,三峡出库流量等6个驱动因子间不存在多重共线性,可完整表征五河来流、湖区水位、长江干流的多重驱动作用;(2)运用基于随机森林回归方法的出湖流量数学模型,揭示了湖区水位、长江干流来流、赣江入湖流量是最为重要的驱动因子,并且其对出湖流量的影响呈现复杂的非线性特征。研究表明:影响出湖流量的众多驱动因子之间关系复杂但影响程度有所差异。这为科学调控典型通江湖泊江湖关系提供了重要参考依据。

基于用水总量控制的南四湖水量分配研究

水量分配是实现南四湖水资源集约节约利用的关键一环,现有江河流域水量分配技术方法针对湖泊的适用性较差。研究提出以湖泊水资源可利用量为可分配水量上限,基于区域用水总量控制的湖泊水量分配方法,将湖泊可分配水量分为基础可分配水量和增量可分配水量,按照公平原则和用水总量控制要求分解到各行政区。应用结果表明,南四湖多年平均可分配水量11.92亿m^(3),其中基础可分配水量11.16亿m^(3),增量可分配水量0.76亿m^(3),成果可为湖泊开展水量分配提供参考借鉴。

基于用水总量控制的湖泊水量分配方法研究

水量分配是实现水资源集约节约利用和湖泊生态保护的关键一环,现有江河流域水量分配技术方法注重在宏观层面上对区域取用水权益进行分配,对分配的取用水权益尚未明确到具体的供水水源,针对具体湖泊水量分配的适用性较差。以水源—用户供需结构和湖泊调蓄特性为对象,提出基于生态保护的湖泊水资源可利用量和区域用水总量双控的湖泊水量分配方法,将分配水量分为基础可分配水量和增量可分配水量,分别按照公平原则和用水总量控制要求分解到各行政区。根据供水系统的复杂程度,探讨了单一湖泊和多湖泊供水系统两种模式下的分配方法。方法应用于南四湖双湖供水系统,结果表明:上级湖多年平均可分配水量5.64亿m^(3),其中增量可分配水量0.42亿m^(3);下级湖多年平均可分配水量6.28亿m^(3),其中增量可分配水量0.34亿m^(3)。研究成果可为具体河湖开展水量分配提供参考借鉴。

洪泽湖多目标水量调度决策模型及其应用

针对洪泽湖水量利用与生态水位维持这一矛盾开展多目标水量调度决策方法研究,构建贴近适宜生态水位(生态效益)、缺水率最小、引水量最小、入湖水量改变度最小等目标的多目标调度模型,考虑生态效益目标与水资源利用目标的不可共度性及决策者偏好模糊性特征,采用多目标模糊决策法从非劣解集中筛选最适宜调度方案。结果表明:多目标模型解集反映生态效益和经济社会效益的置换关系,贴近适宜生态水位的调控方式在一定程度上降低洪泽湖调蓄能力,与水资源利用形成矛盾关系;模糊决策法筛选的均衡调度策略可以有效反映决策者的偏好情况,并提供适用于不同情景的优化调度方式;生态目标优先方案通过减少供水、增加引水量、调节入湖水量等方式有效补充生态用水,可将生态水位偏离差降低至0.30 m,可为生态优先原则下的适宜调度策略制定提供参考。

拟建鄱阳湖水利枢纽对湖区水环境容量的影响

采用水动力水质模型模拟了鄱阳湖在极端退水年(2016年)和一般退水年(2017年)两种退水工况下拟建鄱阳湖水利枢纽建设前后的水动力水质过程,并构建湖区水环境容量模型评估了鄱阳湖拟建水利枢纽对湖区水质和水环境容量的影响。模拟结果表明:枢纽建设运行能显著增加鄱阳湖的水体体积,每月最大可增加77%;在退水初期主要降低湖泊中部的TP质量浓度,在极端退水年的退水后期会导致闸上TP质量浓度升高,在一般退水年则会导致闸上TP质量浓度降低,但对COD_(Mn)和NH_(3)-N质量浓度空间分布无明显影响;在极端退水年,枢纽建设运行会导致COD_(Mn)、NH_(3)-N和TP质量浓度增大,而在一般退水年则会导致TP的质量浓度降低;枢纽建设运行能显著提升COD_(Mn)和NH_(3)-N的水环境容量,在一般退水年会增大TP的水环境容量,但在极端退水年TP的水环境容量可能降低。

溪洛渡、向家坝水库建设运行对下游鱼类栖息地的影响研究

为科学评估水库建设运行对鱼类栖息地的影响,以向家坝、溪洛渡水库下游的长江朱沱段为研究区域、“四大家鱼”为目标鱼类,耦合二维水动力数学模型与鱼类栖息地适宜性指数方法,模拟水库建设运行前后“四大家鱼”产卵期4~7月长江朱沱段流速、水深空间分布,对比分析水库建设运行对栖息地流速、水深适宜性以及栖息地适宜性、可利用面积的影响。结果表明:溪洛渡、向家坝水库建设运行后的“调峰补枯”,有助于增加长江朱沱段“四大家鱼”产卵期4~7月的栖息地可利用面积;栖息地可利用面积随着流量增加而先增加、后减少,栖息地存在一个最适宜流量,该流量下栖息地可利用面积最大。研究成果为科学评估水电开发的环境影响、优化水库调度提供技术支撑。

武汉南湖水华生消关键因子识别及临界值

识别水华生消关键影响因子及其临界值对湖泊水华防控具有重要意义。以武汉市南湖为研究区,基于水文、水质和气象监测数据,采用皮尔逊相关分析、灰色关联分析、主成分分析方法,筛选并确定与叶绿素a浓度相关性较大的关键环境因子,利用受试者工作特征(ROC)曲线法分析关键环境影响因子的临界值。结果表明,COD_(Mn)、总磷、总氮、水温、气温与叶绿素a浓度具有较强的相关关系,是水华暴发的关键因子,其临界值分别为6.25 mg/L、0.146 mg/L、0.725 mg/L、27.05℃、22.35℃。研究发现,ROC曲线法对COD_(Mn)、总磷、总氮等日变幅较小环境因子临界值的求解精度优于气温、水温等日变幅较大环境因子,在湖泊水华暴发的营养盐浓度临界值确定方面具有较大优势。

北京市南水北调配套工程盾构经济指标测算研究

选用北京市采用盾构法施工的几个南水北调配套工程进行测算分析,工程包括团城湖至第九水厂输水工程(包含一期和二期工程)、南干渠工程、东干渠工程。这几个工程均选用了与常规地铁盾构尺寸相同的盾构掘进,均为土压平衡盾构法施工。盾构经济指标测算遵从统一性原则,统一编制依据及计算方法,均按照批复的初步设计概算审定稿的投资额度和单价,统一计取工程费用,未计取工程穿越道路、立交桥、管线、轨道交通等设施的加固措施费用以及其他费用、地下管线和拆迁费用。从工程概况、经济指标测算原则、经济指标研究范围、投资测算分析等几个方面对盾构经济指标进行测算研究。投资测算分析从批复投资盾构经济指标及现行盾构经济指标两个方面进行分析计算。经过测算分析,由于地质条件以及具体设计的不同,采用的二衬、施工竖井以及施工临时费用折算每延米单价差别较大,而盾构施工的经济指标比较稳定。今后盾构施工的经济指标应考虑定额不同以及物价因素等的影响,计取上涨系数。

论有机氮磷在湖泊水环境中的作用和重要性

长期以来,国内外学者对湖泊中氮磷等营养物质及其循环开展了大量研究,在其污染过程、控制和管理等方面取得了许多重要进展。然而,现有研究主要集中在总氮、总磷和无机氮磷等方面,对有机氮磷的来源、循环及生物和生态学效应的研究相对缺乏。近期研究显示:有机氮磷是湖泊水体和沉积物中的重要组分,可以通过酶解和微生物活动转化成生物可利用性营养盐,在湖泊生态系统中起着十分重要的作用。本文简要分析了有机氮磷已有的研究进展,论述了有机氮磷在湖泊水环境研究中的重要性、研究难点、主要技术突破及存在的科学问题,指出有机氮磷研究将有助于加深目前对水生态系统和富营养化机理的认识,并对水质标准制定、环境质量评价、污染控制和生态修复具有十分重要的价值。研究表明:在各种无机氮磷研究的基础上,开展各种有机氮磷等营养组分的时空分布特征、在主要界面的迁移转化及其生物有效性研究,揭示有机氮磷与湖泊生命过程的耦合关系,完善氮磷循环理论,将是未来该领域的主要研究方向。

中国湖泊水量调节能力及其动态变化

湖泊水量调节是指湖泊生态系统通过洪水蓄积和径流补给实现水资源的再分配,进而减轻洪旱灾害。在围湖造田、退田还湖和气候变化影响下,科学评估我国湖泊水量调节能力现状及变化情况,是实现湖泊洪水调蓄功能和水资源调节功能评价的重要基础。基于全国湖泊调查数据,将全国划分为5个评价区,探讨了面向全国尺度的湖泊水量调节能力评价方法,在此基础上对全国湖泊的水量调节能力及其动态变化进行了分析评价。结果表明:(1)我国湖泊(面积>1 km2)水量调节总量为1500.02亿m3,其中东部平原区和青藏高原区的调节量最高,分别占全国总量的44.46%和43.63%;(2)湖泊调节水量的效能以东部平原区最高(310.19万m3/km2),其次是东北平原与山区(191.19万m3/km2),围湖造田/退田还湖将导致该区湖泊水量调节能力明显削弱/增强;(3)近几十年来,我国湖泊水量调节能力呈小幅增长(增长量9.76亿m3,增幅0.65%),5个评价区仅蒙新高原区湖泊水量调节能力明显削弱,其余区域均呈不同程度增强,且以东部平原区增加最多,东北平原与山区增幅最大。研究可以为评估我国湖泊生态系统水量调节能力、分析土地利用变化对流域洪水调蓄和水资源调节功能的影响提供参考。

层次分析法在区域湖泊水资源可持续发展评价中的应用

依据可持续发展理论 ,区域可持续发展系统一般由人口、资源、环境、经济和社会五个子系统组成。本文从四个方面 (人对资源环境的需求 ;资源环境的需求 ;经济发展的需求 ;社会发展的需求 )提出区域湖泊水资源可持续发展的指标体系 ,并用层次分析法计算各指标的权重 ,用于评价区域湖泊水资源可持续发展的保证程度。结果表明 :区域湖泊水资源可持续发展指标体系的 2 6个指标中 ,与人民群众生活息息相关的居民对水的满意程度 (P13)所占的权重最大 ,人均住宅面积(P4 6 )所占的权重居第二 ,技术进步贡献率 (P35)所占的权重居第三 ,犯罪率 (P4 8)所占的权重最小 ,这与可持续发展理论中“满足人的需求是可持续发展的核心”的观点一致。

湖泊水环境承载力研究

以博斯腾湖为实例研究湖泊的水环境承载力,从湖泊水环境承载力的承载媒介(水资源量和水体质量)入手,以湖泊水环境承载力的承载对象(人口、污染物质、人类活动等等)为基础,建立湖泊水环境承载力研究概念模型和量化模型,通过建立湖泊生态需水量模型、湖泊环境需水量模型,结合系统动力学法计算了博斯腾湖的水资源量承载力,结合二维水流——水质模型模拟了湖泊中的污染物质(BOD、TN、矿化度)浓度分布,通过各点浓度分布经过聚合得到整个湖泊不同水位、不同来水频率下的水环境容量、富营养化水平、矿化度水平,而博湖的有机污染加剧、富营养化、矿化度升高正是湖泊水质受损的重要因子,通过这些因子用多目标规划模型得到湖泊的水质承载力。最后,将水资源量承载力和水质承载力结合得到湖泊的水环境承载力,对于湖泊水环境承载力的研究具有重要意义。

新疆艾比湖湖面动态变化及其影响研究

艾比湖是新疆典型的平原区湖泊,随着近50年来流域气候和人类扰动双重影响下,艾比湖湖面相应呈现出动态变化的态势。由于其地理区位独特,艾比湖湖面变化所引发的区域性生态环境问题,已成为关系到新疆社会经济可持续发展全局的紧迫问题。本文以艾比湖为研究靶区,从年内与年际尺度对湖面变化进行研究,并在剖析湖面动态变化原因的基础上,系统地分析了湖面动态变化的生态环境效应及其影响[1,2]。指出要维护艾比湖地区良好的生态环境,必须对艾比湖最优运行水位加以研究,通过最优运行水位模型的构建来确定具体优化管理方案,以确保艾比湖流域生态环境与社会经济的和谐发展。

洪湖的水资源与水位调控

洪湖作为四湖流域内的主要调蓄型湖泊 ,是长江中游的主要分蓄洪区之一 ,具有调蓄、灌溉、养殖、航运、旅游、给水等多项功能 .由于近年来洪湖资源开发的强度不断加大 ,洪湖的水资源状况呈现恶化趋势 .本文依据洪湖多年的监测资料 ,分析了江湖水位关系 ,评价了洪湖的水资源现状 。

中国西北干旱区湖泊水资源—环境问题与对策

西北干旱气候区湖泊众多 ,多盐湖和咸水湖泊 ,湖泊水资源贫乏。在人类活动的影响下 ,西北内陆干旱区多数湖泊水资源严重短缺 ,湖泊咸化、萎缩甚至干涸的过程加快 ,对湖泊生态环境造成巨大的破坏。西部大开发过程中要重视湖泊流域水资源管理、积极节约用水。

青藏高原湖泊分布特征及与全国湖泊比较

我国青藏高原分布着地球上海拔最高、数量最多、面积最大,以盐湖和咸水湖集中为特色的高原湖群区,形成与长江中下游平原稠密淡水湖群区遥相呼应之势。据统计,仅西藏和青海两省(区)面积大于1 0km2的湖泊就有1091个,约占全国湖泊总面积的49 4%。其中,面积大于10 0km2的湖泊有346个,占两省(区)湖泊总面积的95 2%。在区域气温不断升高、冰川融解退缩的情况下,通江和依赖冰川补给的湖泊扩张淡化。另一方面,众多的降水径流补给的湖泊退缩、咸化及至消亡。青藏高原环境变化趋势,既是响应全球气候变化的结果,又是其通过自身调整寻求新的动态平衡的反映。

2000-2014年中国内流区主要湖泊面积变化

利用数字高程模型并结合中国流域划分方案,得到中国内流区一级流域分布范围,基于2000-2014年Landsat TM、ETM+遥感影像,通过人工目视解译提取中国内流区面积大于100 km^2的湖泊边界矢量数据,并据此对中国内流区主要湖泊的分布、面积变化及成因进行分析。结果表明:①在中国现有的7个一级内流区中,面积大于100 km^2的湖泊有88个,总面积32 018.46 km^2,除伊犁河流域外均有分布;②2000-2014年,中国内流区湖泊总面积以平均每年231.95 km^2的速度持续增大,总计增加3 247.33 km^2,其中柴达木盆地和青藏高原腹地湖泊面积持续增大,塔里木盆地和准噶尔盆地湖泊面积在2003年之后持续萎缩,阴山北部和祁连山北部湖泊在2003年以后面积平稳增大;③在研究时段内,绝大部分湖泊面积增大明显,主要集中在可可西里地区和羌塘高原地区,面积减小区域零星散布于整个研究区;④降水量增加、蒸发量减少、冰川和冻土加速消融是导致研究区湖泊面积整体增加的主要原因,局地气候、各湖泊之间存在的水道联系与人类活动的干扰造成了部分湖泊面积减小和波动。