沱江流域水资源生态安全状况分析

为研究沱江流域水资源可持续利用状况,采用水生态足迹模型计算流域2010—2021年的水资源生态足迹和水资源生态承载力。通过二者的差值水资源生态盈亏指数,对沱江流域内各市近12年的水资源可持续发展状况分析;通过水资源生态压力指数,对沱江流域各市水资源受压迫程度分析。分析结果如下:①沱江流域内水资源生态状况日益改善,至2021年流域内各市水资源生态均处于盈余状态,水资源压力指数均>1,表明流域内各市水资源处于安全状态;②流域内农业水资源生态足迹是总水资源生态足迹主要贡献者;③流域内各市水资源安全状况各异,其中内江市水资源生态压力最大,泸州市水资源丰富有更多合理开发利用的空间。

沱江流域雨季极端降水时空演变特征

为应对我国极端降水事件频发的现状,加强沱江流域极端降水的应灾防灾能力,采用百分中位法确定沱江流域雨季各气象站点的极端降水阈值,并在此基础上选取了极端降水总量、极端降水频次和极端降水强度等极端降水指标,运用普通克里金法、线性倾向估计法、 Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析等方法研究极端降水的时空演变特征。结果表明:在空间上,极端降水阈值表现出由西向东逐渐增加的趋势,频次由西向东逐渐减少,总量和强度均表现出由西北向东南逐渐减少的趋势;在时间上,沱江流域雨季极端降水总体呈减少趋势;1984年极端降水总量和强度发生突变,而后,极端降水呈显著下降趋势。

清代沱江流域旱涝灾害与气候变化分析

为深入探析气候异常事件背景下的沱江流域旱涝灾害响应规律,重建了清代沱江流域旱涝灾害时间序列,并对其相关资料进行数理统计、突变检验、功率谱周期分析、ADF及Granger因果检验等分析,探究了清代沱江流域旱涝灾害发生规律及其气候驱动力因子。结果显示:清代沱江流域发生208次旱涝灾害事件,平均每1.29年就会发生一次旱涝灾害。洪灾多于旱灾,持续性洪灾旱灾事件共计21次,灾情总体较为严重,旱涝灾害交错频发,且年内还有旱涝并存现象。1800-1910年沱江流域旱涝集中呈链状分布。清代中期灾害数达到了最高峰,特大型灾害集中在清代中后期。1863年是沱江流域旱涝灾害的重要突变点,之后灾害明显增多。清代旱涝灾害与年均太阳黑子数呈显著相关,连续性灾害事件在太阳黑子极值年前后多发。旱涝灾害变化周期约2.5 a,与ENSO循环有较强同步性。在ENSO事件年时,沱江流域出现旱涝灾害的次数明显增大。滞后期为1 a时,太阳黑子活动、ENSO事件是沱江流域旱涝变化的主要气候诱因。研究成果既填补了沱江流域在气候变化下旱涝灾害机制的研究空白,又丰富对长江流域旱涝灾害时空分布格局与规律认知。为加强科学利用水资源和防灾减灾工作提供有益参考,也对沱江流域的防洪抗旱工作、生态文明建设提供了重要借鉴意义。

沱江绿色发展经济带水资源生态足迹与经济发展的脱钩分析

为定量分析沱江流域绿色发展经济带水资源消耗与经济增长之间的关系,本文基于水资源生态足迹法,计算得到2010—2021年经济带主要城市水资源生态足迹和水资源生态承载力存在显著的时空差异,除泸州市水资源处于持续盈余状态外,成都市、内江市、自贡市、德阳市和资阳市水资源的供需关系经历了“盈余—亏损—盈余”的转变;沱江流域绿色发展经济带水资源消耗与GDP增长整体处于脱钩状态,且脱钩水平呈明显的上升趋势,说明经济发展带来的水资源消耗程度有所减轻。

沱江流域协同推进碳达峰碳中和的路径研究

基于沱江流域生态保护、高质量发展及碳达峰碳中和远景目标分析,重构流域经济发展格局,推动沱江流域全面绿色转型、能源绿色低碳发展与产业结构优化调整。通过分析沱江流域碳达峰碳中和的人口经济发展、碳排放总量与产业结构等基础条件,发现沱江流域协同推进碳达峰碳中和存在社会主体参与不够、节能减排技术水平相对滞后等现实困境,提出协同推进沱江流域碳达峰碳中和目标实现的五大路径,以期为相关决策提供参考。

基于GIS和分形理论的沱江流域土地利用结构动态分析

以沱江流域2000年、2020年土地利用空间数据库为基础,应用GIS技术及分形理论,定量分析研究区土地利用空间结构复杂性、稳定性以及空间分布规律。结果表明:①各种土地利用类型都具有分形特征,分形维数可以表征土地利用空间格局的变化。②20年间,沱江流域的土地利用类型以耕地和林地为主,占研究区总面积的90%以上,受人为活动影响,流域内不同土地利用类型之间存在相互转化的过程,主要的转化特点是耕地和林地大面积减少,而城乡建设用地迅速扩张。③流域2期土地利用的总分形维数分别为1.351、1.503,上升趋近于临界值1.5;土地利用整体空间结构稳定性指数从0.149下降到0.003,说明总体上流域土地空间镶嵌结构趋于复杂化,稳定性变差。④流域各地类的分形维数和稳定性指数变化存在一定差异,除未利用地外,其他土地利用类型的分形维数均呈变大趋势,空间镶嵌结构趋于复杂化;耕地、林地、草地、城乡建设用地稳定性指数均减小,减小的幅度分别达80.137%、52.439%、55.556%、26.957%,空间结构变得不稳定;水域稳定性指数变大,空间结构变得稳定。

沱江流域水体抗生素残留对微生物多样性的影响及生态风险评估

为调查评估沱江流域水体中抗生素残留水平和生态风险,并探究抗生素对微生物群落结构和多样性的影响。以沱江流域6个国级/省级水环境质量监测点为采样点,分析水体抗生素浓度,评估环境风险,并研究残留抗生素与微生物群落结构之间的相关性。结果显示,沱江流域水体中抗生素检出浓度在0.71~177.98 ng/L,这可能与城市生活废水与养殖企业废水的排放有关,中下游区域抗生素的检出浓度远高于上游区域。6个监测点位中有4个处于高风险等级。高通量测序结果显示,Shannon指数、Simpson指数和Chao1等微生物多样性指数在中游最高,下游最低;变形菌门、拟杆菌门和放线菌门是水体中优势细菌种群,在SHM监测点中种群丰度占比高达92.72%。水体中部分抗生素种类与水体微生物种群分布相关性显著,微生物群落结构受残留抗生素影响。

沱江流域水资源绿色效率影响因素的时空异质性研究

水资源作为人类生存和社会发展不可或缺的重要资源,其高效可持续利用对协同碳排放控制和推动经济社会高质量发展具有十分重要的意义。以2007-2017年沱江流域9个地级市的相关数据为基础,运用超效率SBM模型测度沱江流域水资源绿色效率水平,在此基础上,利用GTWR模型从时空差异性的视角探究用水结构、技术进步、对外开放水平、水资源禀赋以及政府管制力度等因素对沱江流域水资源绿色效率的影响,进而推进不同空间范围内水资源绿色效率的治理机制研究,为我国区域水资源绿色效率治理提供有效依据和科学参考。结果表明:①沱江流域水资源绿色效率分布具有明显的时空差异性,时间维度上水资源绿色效率水平波动较大但整体呈上升趋势,空间维度上表现为从南向北逐渐递减;②不同影响因素对沱江流域水资源绿色效率的影响程度不同。OLS模型和GTWR模型的回归结果均表明对外开放水平的影响程度最大,技术进步次之,用水结构、政府管制力度和水资源禀赋的影响程度则较小;③不同影响因素对沱江流域水资源绿色效率影响程度存在显著的时空差异性,不同年份,不同地区各影响因素的作用方向及强度都大不相同。研究结论有利于促进沱江流域水资源的协调健康发展,破解区域水资源发展失衡的困境。

岷沱江流域水资源生态足迹与可持续性研究

为定量分析岷沱江流域水资源生态足迹的盈亏及其可持续利用状况,基于水资源生态足迹法,计算岷沱江流域主要城市2010~2020年水资源生态足迹及承载力,并通过4个指标(水资源生态赤字/盈余、万元GDP水资源生态足迹、水资源生态压力指数、水资源生态经济协调度)综合评估岷沱江流域水资源可持续状况。结果表明:①除泸州市以外,流域内其余地区人均水资源生态足迹总体呈下降趋势;②人均水资源生态承载力表现为雅安市>乐山市>眉山市>宜宾市>泸州市>德阳市>成都市>资阳市>内江市=自贡市;③2010~2020年,岷沱江流域水资源量的供需经历了“盈余-亏损-盈余”的转变;④流域内各市水资源利用效率逐步提升,水资源生态经济协调性变化平稳且均在可持续范围内,但2014~2017年水资源生态压力较高。研究结果可为岷沱江流域水资源的综合管理及可持续利用提供理论支撑。

沱江中游鱼类资源现状及多样性

为探究“十年禁渔”前沱江中游江段鱼类资源和物种多样性,于2017—2020年对该江段鱼类资源进行了8次调查,并对鱼类种类组成、生态类型、群落相似度、种群优势度、生物多样性以及群落结构稳定性等特征进行分析。结果显示,本次调查共采集鱼类87种,隶属于5目14科52属。其中,长江上游特有鱼类18种,外来物种6种,分别占总种类数的20.69%和6.90%。鱼类群落以底层、缓流型、产沉性卵、杂食性鱼类为主。相对重要性指数(IRI)显示,蛇、鲤等中小型鱼类为优势种。Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Margalef指数、Pielou指数变化范围分别为2.700~3.742、0.873~0.968、5.374~11.323、0.737~0.887,表明沱江中游鱼类群落分布均匀。等级聚类分析(Cluster)和非度量多维尺度分析(NMDS)显示,在一定的相似性水平上,沱江中游江段鱼类的群落类型基本可分为3组,莲花山、麻柳坝工业园与铁路沟可以聚为一组,万古庙、五里店水电站、资州大桥、银山镇、二水厂与西林渡口聚为一组,沱桥独立成组。数量/生物量比较曲线分析结果显示,西林渡口和沱桥江段鱼类群落结构稳定性相对较高,其余江段鱼类群落结构均受到中度干扰。研究表明,与历史资料相比,沱江中游鱼类群落发生了显著变化,经济鱼类占比减少,鱼类个体呈现小型化和低龄化。本研究补充了沱江中游鱼类资源现状的基础数据,以期为该江段鱼类资源管理与“十年禁渔”生态评估提供科学依据。

沱江内江段支流底泥重金属污染及生态风险

支流底泥重金属可能是沱江重金属的重要来源,但目前关于典型重金属在沱江支流的研究较少.因此,考察了沱江内江段3条典型支流——玉带溪、寿溪河和黑沱河底泥中重金属的质量分数和分布特征,并对其来源和生态风险进行了分析和评价.结果表明,底泥中8种重金属(Cu,Pb,Ni,Cr,Zn,Cd,As和Hg)均有检出,但仅部分点位的Cd质量分数超标.玉带溪底泥中Cd质量分数的最大值为4.16 mg/kg,为国家标准中管控值和筛选值的1.04和13.87倍.垂向分布特征表明,玉带溪和黑沱河的重金属污染为近期形成,而寿溪河则存在历史性污染.相关分析和主成分分析发现底泥中Cd与总氮及有机质密切相关,可能与渔业养殖活动有关.地累积指数表明部分点位Cd强富集;潜在生态风险指数指出,部分点位的强潜在生态风险主要由底泥中Cd和Hg引发.

岷沱江流域高氯酸盐污染分布特征及风险评估

高氯酸盐能够干扰甲状腺对碘的吸收,抑制人体甲状腺激素的分泌而导致碘的缺乏,近年来引起了国内外研究学者的广泛关注。为了探究岷沱江流域高氯酸盐的水污染分布特征、生态风险和人体暴露风险状况,采用离子色谱-串联质谱法对岷沱江流域内采集的38个地表水和41份大米样品进行测定。结果表明:(1)高氯酸盐在采集的岷沱江流域地表水中检出率为100%,在岷江流域和沱江流域中的浓度范围分别为0.608~328.6μg/L和3.39~19.60μg/L,平均值分别为50.2μg/L和6.39μg/L,其中岷江支流青衣江以及沱江干流中人口和工业更为集中的成都段地表水中高氯酸盐浓度更高。(2)岷沱江流域大米中高氯酸盐的检出率分别为76.5%和91.7%,浓度范围分别为N.D.(低于检出限)~55.0μg/kg和N.D.~265.7μg/kg,沱江流域大米中高氯酸盐浓度均值高于岷江流域,岷江流域地表水和大米中高氯酸盐的含量呈显著正相关性。(3)对于岷沱江干流中的高氯酸盐,其水生态风险总体处于中低水平,但青衣江呈现高风险。(4)岷沱江流域居民摄入高氯酸盐的主要途径为饮用水,在平均暴露模式下,岷沱江流域内居民通过大米暴露于高氯酸盐的量未超过欧洲食品安全局建议值,基本安全;而通过饮用水暴露高氯酸盐的健康风险较高,特别是岷江流域存在严重超标现象,应引起重视。

沱江流域土地利用碳平衡与人类活动强度的关系

[目的]研究土地利用碳平衡与人类活动强度间的协同关系,为沱江流域的区域协同碳减排规划及实现中国“碳达峰、碳中和”目标提供参考。[方法]基于2000—2020年土地利用及社会经济数据,使用碳排放经济贡献系数、碳生态承载系数、人类活动强度指标,耦合协调度模型及回归分析方法,核算了沱江流域土地利用碳排放量并分析了土地利用碳平衡与人类活动强度的时空演变特征及其协同关系。[结果]研究表明,2000—2020年沱江流域碳排放量增加了5.13×10^(7) t,其中建设用地碳排放量占90%以上;碳吸收量变化不大,主要来自林地,呈现先减后增的趋势;净碳排放增长率呈下降趋势。各区县的土地利用碳平衡协调度均在提升,但70%以上的区域处于失调衰退状态。沱江流域人类活动强度整体处于中等强度水平,空间上从北向南呈现“低—高—低—高”的格局。[结论]人类活动强度与人均GDP、人均碳排放均存在显著的正相关关系。土地利用碳平衡协调度与人类活动强度的负相关关系随着技术进步与能源利用效率的提高而降低。提高碳汇能力与碳生产力是改善区域土地利用碳平衡协调水平的有效途径。

沱江流域(内江段)水环境综合治理试点政策效果评价

本文采用描述性分析方法,从技术经济效益、社会共享效益和生态环境效益三个层面对沱江流域(内江段)水环境综合治理试点政策效果进行评价。研究发现,水环境综合治理试点政策实施后,内江市污水排放强度、化肥和农药施用强度呈下降趋势,工业水重复利用率逐步提升;环境基础设施逐步完善,治理能力有所提高;水环境质量得到大幅度提升,自然保护区建设取得突破。总体上看,水环境综合治理试点政策效果显著。

“十三五”期间沱江流域水质及变化趋势

为了科学地提出沱江水污染防治的建议,系统地对前期水质情况进行梳理十分必要。根据“十三五”期间沱江流域断面的水质例行监测数据,利用内梅罗污染指数法、Spearman秩相关系数法,分析了2016~2020年沱江干流水环境质量及其变化趋势;阐述了2020年沱江流域水环境质量的时空分布。结果表明2016~2018年,干流断面中三皇庙水质相对较差,2019~2020年沱江干流沿程水质变化不大;“十三五”期间,整体上沱江流域水质变好,其中沱江干流大多数断面水质转好显著;2020年,沱江干流水质相对较好,水质较差断面位于支流,9~11月水质相对较好,3~5月水质相对较差。系统的对沱江流域水环境质量和变化趋势开展分析评价,可为沱江水环境改善及污染防治提供依据。

沱江流域水功能区与水环境控制单元管控体系整合研究

水功能区和水环境控制单元在流域环境管理中发挥着重要作用,历史上水功能区、控制单元两套体系长期分属水利、环保两个部门,在管理上存在很大程度的差异。2018年职能调整后,上述2个体系同属生态环境部门,为了实现一体化管理,以沱江流域为研究对象,运用ArcGIS平台,通过空间对比和数理统计分析,开展了水功能区-水环境控制单元体系整合研究。结果表明:①现行水功能区与控制断面、水环境控制单元、社会经济发展存在不协调不对应的关系;②为便于两者统一考核,提出了将水功能区分级分类体系简化为一级5类,调整功能区范围以适应社会经济发展,并通过控制断面选取、调整、新增,达到一个控制断面考核一个水功能区或多个水功能区的目的,综合流域边界、乡镇行政区完整性,组成控制单元;③按照整合研究的思路,将沱江干流和12条重要河流优化为74个水功能区、44处控制单面、23个控制单元,实现了统一考核。

沱江流域农业面源污染排放特征解析

【目的】为了准确把握沱江流域农业面源污染现状,探明其首要污染源和关键污染物,对沱江流域农业面源污染排放特征进行分析,旨在为开展流域污染防治提供理论依据。【方法】应用历史资料宏观统计方法对沱江流域25个县(市、区)2012年农业面源污染情况进行初步宏观统计分析,运用排污系数法估算污染物排放量,污染评价与源解析采用等标负荷法,通过聚类分析划分污染类型。【结果】沱江流域农业面源污染物化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)绝对排放(流失)总量分别为52.56×104、4.10×104和0.55×104 t,表现出COD较多、TN和TP相对较少的特征,各流段与流域特征保持一致。流域中游各污染物绝对排放量较高,上游其次,下游最少。其中仁寿县各污染物绝对排放量为全流域最高,同时简阳市、雁江区和安岳县各污染物绝对排放量也较高,均位于流域中游。通过等标负荷评价发现全流域污染物等标排放总量为79 468.23 m3,其中TN等标排放量最高(34 151.65 m3),占流域等标排放总量的42.98%,TP和COD相对较少,TP仅占流域等标排放总量的28.98%,流域各流段污染物等标排放量也表现为TN>TP、COD,且流域不同县(市、区)等标排污系数也均以TN最高。全流域各污染源中畜禽养殖业源等标排放总量最高(44 898.96 m3),占流域等标排放总量的56.50%,农村生活源等标排放总量仅次于畜禽养殖业源,水产养殖业源等标排放总量最低(1 311.91 m3),流域各流段也以畜禽养殖业源等标排放量最高;沱江流域中游污染物等标排放量最高(56 095.43 m3),上、下游等标排放量分别为12 817.43、10 555.37 m3,中游与上、下游差异较大,其中位于流域中游的仁寿县各污染物等标排放量最高(11 309.51 m3),位于下游的自流井区与之相反。基于等标负荷评价及聚类分析结果确定沱江流域主要有畜禽养殖业源严重污染型、畜禽养殖业源主导型、畜禽养殖业源-农村生活源复合主导型和农村生活源主导型4种污染类型。【结论】畜禽养殖业源是沱江流域首要污染来源,总氮为首要污染物。沱江流域农业面源污染属于生产生活复合污染型,流域中游农业面源污染程度最严重,是沱江流域农业面源污染重点防治区域。

沱江浮游生物群落时空分布及相关环境因子分析

为研究沱江浮游生物群落结构的时空特征，并探讨影响其形成的环境因子，于2013年对沱江10个采样断面按季节进行采样分析。研究期间共检出浮游甲壳动物13种，以中小型枝角类和剑水蚤为主；尽管桡足类密度与枝角类接近，但由于体型原因桡足类生物量始终占据优势地位。检出浮游植物7门95种，优势属7个，全年均以硅藻为主。两类生物在上游资阳市区的断面中总生物量最高，中游农村断面最低：其生物量季节变化也趋于一致，均在丰水季节8月取得最高值，枯水季节2月最低。与历史数据相比，呈现出浮游植物增多，浮游甲壳动物减少的趋势。根据结构方程模型（SEM）和冗余分析（RDA）的结果，浮游甲壳动物生物量在浮游植物生物量和溶氧高的环境中较大，桡足类对溶氧的要求比中小型枝角类高。浮游植物对高温、高营养和高pH较偏好，尤其是一些优势属。尽管受浮游植物生物量影响，浮游动物对浮游植物的控制力却极弱。在流速缓慢且污染较严重的城市江段浮游植物密度已高达2．7×10 7cells／L，浮游动物尽管能选择性地以部分浮游植物为食，对其控制力却极弱，如不加强污染控制，沱江可能有暴发水华的危险。

沱江浮游植物群落特征及水质评价

为合理评价沱江水质现状,于2013年丰水期(8月)和枯水期(11月)对沱江浮游植物及主要水质指标进行采样调查。结果显示:(1)丰水期综合营养状态指数TLI(∑)较高,尤其是上游江段,变化范围为47.4—64.6,平均56.3;枯水期TLI(∑)变化范围为43.4—48.1,平均44.6。(2)检出浮游植物88种(属),主要为绿藻、硅藻和蓝藻。丰、枯水期浮游植物群落主要组分分别为绿藻+硅藻+蓝藻和硅藻+绿藻+隐藻。优势度分析显示,丰水期优势种主要为梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、微小平裂藻(Merismopedia tenuissima)、拉氏拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)等,枯水期主要为脆杆藻(Fragilaria sp.)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)、线形舟形藻(Navicula graciloides)等。(3)丰水期浮游植物的多样性指数H?、丰富度指数d、均匀度指数J均值分别为3.66、6.21和0.69,枯水期分别为3.67、4.12和0.88。(4)聚类分析与单因素方差分析结果表明沿江水坝建设与空间分布格局对NH4+与浮游植物群落结构已有影响,表现出水坝上游湖泊型藻类数量增加、上游江段浮游植物密度高于下游江段的趋势。(5)分类回归树模型显示,营养水平与物种丰富度较高但均匀度偏低的水体中,浮游植物密度易出现高值。综合以上情况,沱江水质已处于中到富营养状态,尤其是丰水期与较上游的江段,富营养化程度更高。为预防水华的发生,出现丰富浮游植物种类的地段更应加强监控,尤其是丰水期上游的大坝坝上江段。

沱江宽体沙鳅个体生殖力的研究

2010年5～9月从长江支流沱江收集性成熟宽体沙鳅个体,研究了其个体生殖力及其与多项生物学指标的关系。实验鱼共76尾,由2+、3、4龄鱼组成。其绝对生殖力(F)为414～9625粒,平均3230粒;体长相对生殖力(FL)为50～837粒/cm,平均324粒/cm;体重相对生殖力(FW)为21～789粒/g,平均227粒/g;绝对生殖力、体长相对生殖力和体重相对生殖力与成熟系数呈幂函数相关,回归方程为:F=177.99GSI0.9872,FL=20.315GSI0.9592,FW=13.957GSI0.9542;绝对生殖力和体长相对生殖力与体重呈幂函数相关,回归方程为:F=9.4876M1.9425,FL=2.2684M1.6597。