Future Development Direction of the Restoration of Mountains,Rivers,Forests,Farmlands,Lakes,and Grasslands and the Faced Problems

In this paper,the definition,connotation,and internal relationship of mountains,rivers,forests,farmlands,lakes,and grasslands in China are elaborated,and the current situation of ecological restoration projects for mountains,rivers,forests,farmlands,lakes,and grasslands was introduced.Moreover,the problems that have arisen in the specific implementation process of pilot projects were analyzed,such as unclear target positioning,inaccurate analysis of ecological problems,insufficient engineering design systematicness,weak operability of evaluation standards,and weak coordination in engineering management.The development direction and major needs for the protection and restoration of mountains,rivers,forests,farmlands,lakes,and grasslands in the future have been proposed from four aspects:theoretical research,engineering design,effect evaluation,and monitoring and supervision.

城市新区极端雨洪汇流淹没特性与致灾机理调查研究——以郑州“7.20”特大暴雨(郑东新区)为例

近年来全球极端暴雨发生的可能性与不确定性提高,增加了城市遭遇特大洪涝灾害的风险。城市雨洪与河道洪水有显著差异,灾后雨洪信息快速采集与调研对认清雨洪特性与致灾机理尤显重要。本文以郑州2021年“7.20”特大暴雨为例,结合郑东新区地理与社会环境特点,采用野外调查测量、口述记录、多源数据分析、数值模拟对比相结合的方法开展了城市雨洪汇流淹没特性及致灾机理的调查研究。针对城市雨洪洪痕特征,拟定调查基本方法与适宜工作程序,根据调查区93处洪痕数据绘制了区域雨洪淹没分布图,分析了城市雨洪峰值水位分布特征及调查区汇流特性,探索了道路雨洪汇流流速及行洪道路阻力参数的确定方法。研究表明,城市雨洪地表主要泄流通道是街区道路,汇流方向受连续阻水、导水建筑与路网布局影响,雨洪淹没深度分布与下垫面条件和雨洪汇流特性有关。致灾机理研究分析表明,极端暴雨汇流远超城市排水管网泄流能力,雨洪选择阻力小的街道快速行洪,街道交汇处壅阻引起局部积水严重,这是极端暴雨致灾的直接诱因;而城市新区水系泄洪排涝关系不协调以及清障不力,导致城区河流行洪不畅,干支流异常高水位的顶托,严重降低了管网排涝功能,则是城市雨洪严重积涝致灾的深层原因。研究成果可为城市雨洪调查标准方法的建立与城市新区防洪排涝体系规划提供技术参考。

国家水网构建与生态安全保障辩证关系探析

国家水网建设和水生态安全保障是当前和今后一个时期水利行业的核心工作,准确认识两者的辩证关系,对于促进水利高质量发展、为中国式现代化提供高标准水安全保障具有重要意义。从国家水网建设与我国生态安全总体格局、北方生态屏障区保护修复、缺水地区河湖生态环境复苏、地下水超采区治理恢复、河湖水质改善、重要湿地及其生物多样性保护等六个方面的关系阐述了国家水网对于保障国家生态安全的重要作用。科学解析了国家水网规划、建设与运行对生态安全保障可能带来的影响,提出协同推进国家水网建设与生态安全保障的措施建议:优化国家生态安全保障整体格局,明晰重点区域生态安全保障水资源需求;在国家水网框架内,开展国家水生态网整体规划与建设;维护和发挥地下水应急储备水源功能,构建立体国家水网;加强水网内部源头减排与属地治理,建设清洁水网;发挥国家战略储备水源区作用,降低集中调水对长江流域的影响;加强水工程全生命期绿色技术研发与应用。

1955-2021年期间长江中游枝城至螺山河段与三口洪道水沙输移变化规律

长江与洞庭湖之间存在复杂的江湖水沙交换关系,水沙变化引起江湖冲淤变化,从而对长江中游区域防洪、水资源利用、航运及水生态环境等产生较大影响。本文利用实测资料较为系统地分析了荆江与洞庭湖水沙输移变化规律,结果表明:1955-2021年期间枝城、沙市、螺山站年径流量变化趋势不明显,监利站年径流量增幅为17.4%,三口分流洪道与七里山站均以减少为主;1955-1989年期间枝城与沙市站年输沙量变化趋势不明显,监利站明显增加,三口分流洪道与七里山站明显减少,1990-2021年期间各站均显著减少,其中三峡工程运用后荆江河段(枝城站)、三口分流洪道、洞庭湖出湖及城螺河段年输沙量分别减少90.1%、90.2%、22.5%及76.6%;受水库下泄径流过程改变的影响,荆江河段、荆江三口分流洪道、洞庭湖出湖与城螺河段年内径流过程均呈不同程度的坦化,枯水期平均流量均显著增加,消落期平均流量稍有增加,汛期出现一定程度的减少,蓄水期稍有减少,下泄径流过程坦化以及2006、2011年特枯水年分别引起荆江三口年均分流量减少41.2亿和32.4亿m~3。随着三峡上游水库群陆续建成运用,荆江河段、三口分流洪道、洞庭湖出湖及城螺河段径流量将进一步坦化,由于干流河床泥沙补给逐渐减少,输沙量将进一步减少,预计长江与洞庭湖水沙输移变化规律将基本保持现有变化格局。

不同调水方式对巢湖水质影响模拟

引调水工程是目前用来改善湖泊水质的重要手段,然而引调水的调水路线、来水水量以及来水水质对湖泊水质改善效果都至关重要。本文以“引江济巢”工程为例,针对巢湖的浅水湖泊特征,考虑引调水入湖后不仅对水量和水质有直接改善作用,还可能因为湖区水动力条件改变及内源释放影响水质,通过构建二维水动力水质模型,模拟不同调水路线、水量下湖区水动力条件,进一步考虑不同来水水质和底泥释放对水质改善的影响。结果显示,调水对流场的扰动在丰水年较弱、枯水年较强,流量对湖区水质影响随流量增大而增强,来水水质的优劣是决定湖区水体水质是否改善的关键。整体而言,西湖区受调水影响较小,东湖区能够对全湖水质变化起到指示作用。调水方案应基于湖泊实际水量与水质状态综合考虑调水流量与水质制定。

不同营养水平调水对贡湖湾湖区水质及浮游藻类影响的模拟研究

为探究“引江济太”工程调水给受水湖区水体带来的生态效应,采用水生微宇宙模型进行为期11 d的室内模拟实验,以太湖贡湖湾湖区为受水水体,引入3组设定好的不同营养盐水平(贫营养水平O、中营养水平M、富营养水平E)的望虞河河水,研究在不同营养盐水平调水影响下,受水水体水生态环境的动态响应过程。结果表明:整个实验过程中,中营养和贫营养调水组的水体TN、NO_(3)^(-)-N、NH4_(+)-N、TP、SRP、TOC含量下降明显,富营养调水组影响效果较中营养和贫营养调水组差;调水提高了受水水体生态系统的多样性和均匀度水平,硅藻等非蓝藻细胞密度增加,蓝藻细胞生长受到竞争胁迫,中营养和贫营养调水的影响作用效果好于富营养水平。RDA分析结果表明,受水水体的pH、DO、SiO_(3)^(2-)-Si、TDS、NO_(3)^(-)-N、SRP是本实验水体影响藻类群落结构的主要环境驱动因子。

江苏省江水北调工程水量调度

江水北调工程以向江苏境内工农业及城乡生活供水为主,同时保障改善洪泽湖、骆马湖生态,但工程运行现状存在运行成本高、湖泊弃水量大等不足。为此,采用模拟和优化技术相结合的方式,以供水缺额最小、湖泊水位超限制最小和泵站运行成本最低为优先级设定目标函数,构建江水北调工程年水量调度概化模型,开展不同水平年、不同补湖水位以及高水低用3种调度情景分析。结果表明:骆马湖调蓄库容小,调水运行期使得水位波动频繁,中运河泵站会同频开启补湖,且容易达到输水能力上限;适当降低洪泽湖补湖水位,可充分利用湖泊富余水量,使调水成本降低;完全禁止骆马湖高水低用会加重洪泽湖以下梯级线路供水任务的运行负担,同时增加骆马湖的弃水量,适当允许高水低用可使成本减小,减少泵站抽水任务。建立的模型以及相关研究成果可为江水北调工程调度运行提供一定参考。

长江安徽段江湖连通性及生物通道恢复研究

江湖阻隔是导致长江中下游江湖复合生态系统衰退的最主要原因,江湖连通和生物通道恢复是流域生态修复的重要措施之一。通过现场调查等方法研究了华阳河湖群、菜子湖、升金湖和安庆西江古道等与长江干流的阻隔现状及连通性特征,在此基础上探讨了技术和管理层面存在的问题并提出对策建议。结果发现:依托涉水工程建设开展恢复河湖生物通道的做法可以有效缓解江湖复合生态系统的衰退,尤其是以“过鱼设施建设、季节性灌江纳苗、生态水网建设”相结合的生物通道恢复方案具有技术可行性。相关成果可为长江中下游江湖连通性及生物通道恢复、国家水网建设提供有益的参考。

湖泊与河流水文连通量化计算模型及其应用

湖泊与河流水文连通的量化是指导河湖保护与治理的关键之一,也是当前河湖生态复苏研究的热点问题。本文提出了一种湖泊与河流水文连通的量化计算模型,仅需少量实测或水动力模拟数据进行校验,即可量化计算单一或多个连通水道的河湖水文连通度。水位变化率与水位是决定水文连通的主控因子,水体交换强度与水位变化率呈线性正相关,且其增长速率与水位呈正相关。提出的水体交换流量计算方法可估算湖泊与长江水体交换流量。同等水位及水位变化率条件下,湖泊向长江输出水流的效率大于长江向湖泊灌入水流的效率。水文连通度峰值一般出现在整体上升或下降区间内的变异点,通过改变水位抬升或下降过程,可有效提升水文连通度均值及峰值,指导面向湖泊水生态环境改善的生态调度等。

三峡工程运行背景下洞庭湖近25年来水生态环境的动态研究

三峡工程自2003年运行以来,对长江中下游水环境的影响备受关注。本研究基于25年来对洞庭湖11个点位的监测结果,分析了三峡工程运行背景下洞庭湖水情、水环境质量的时空变化特征,明确了洞庭湖水环境演变的主控因素。结果显示,1996—2015年,长江三口年均水量和输沙量分别为(1.83~10.46)×10^(10) m^(3)、(1.07~147)×10^(6) t,三峡工程运行后的入湖水量和输沙量分别降低了27%和87%;湖体主要水质指标总氮(total nitrogen,TN)浓度在1999—2022年显著上升,而总磷(total phosphorus,TP)浓度则明显下降,全湖处于中营养水平,而东洞庭湖则处于轻度富营养化水平;浮游藻类密度变化范围为(9.00~272.03)×10^(4) ind./L,且逐年上升,藻的优势类群逐渐由硅藻、隐藻向绿藻和蓝藻演替。整体来看,水文调节是维持洞庭湖营养平衡和水环境安全的关键要素。此外,加强农业面源污染控制,推进全面清洁生产,通过生境改善和生态修复来有效拦截入湖口及上游河流污染物是洞庭湖环湖经济带管理部门进行洞庭湖综合治理与水质提升的主要抓手。

滇池补水工程入湖盘龙江河道水质演变特征及其驱动因素分析

盘龙江作为牛栏江-滇池补水工程的入湖清水通道,其水质状况对牛栏江来水改善滇池的水生态环境成效具有重要作用。针对近年来盘龙江城区段雨季污染物浓度超标、沿程污染物浓度不断升高、年际间水质波动较大等问题,利用单因子评价法、改进后的加拿大水质指数法(CCME-WQI)、Mann-Kendall检验和主成份分析等方法,较为系统地分析了盘龙江城区段水质年内变化过程及其年际演变特征,初步揭示了近年来盘龙江水质变化成因及其驱动因素。研究结果发现,牛栏江补水量是维持盘龙江良好的流水景观和水环境质量的关键因素,降雨量是影响盘龙江水质年内波动的重要因素,城市面源及合流制污水溢流是造成盘龙江雨季水质快速变差的主要原因,大量污染物入河主要分布在调水末端至敷润桥段。为充分发挥牛栏江补水的生态效益,强化昆明市城市面源污染治理、加快推进昆明老旧城区雨污分流改造等,将成为近期滇池保护治理工作中不可缺少的组成部分。

黄河上中游地区能源生产及其水足迹变化特征

为揭示黄河上中游地区能源生产及其水足迹变化特征,基于能源统计数据,利用水足迹理论在市级尺度上定量分析能源产量、能源结构以及能源生产蓝水足迹的时空变化特征。结果表明:1990-2020年黄河上中游一次能源生产总量总体呈现上升趋势,从1.5亿t标准煤增至17.1亿t标准煤,全国占比由13.7%增到41%,空间上能源生产更加集中且重心向上游转移;近30年,黄河上中游能源生产结构中原煤比重呈下降态势,由93.3%减少至88%,天然气比例增加显著,以原煤为主的城市数量明显减少,清洁能源在其能源生产结构中的比重提升;能源生产蓝水足迹由1990年的4.64亿m^(3)增至2010年为25.18亿m^(3),随着能源生产用水效率的提高和清洁能源比重的提升,能源生产蓝水足迹减少至2020年的24.24亿m^(3),其中能源加工蓝水足迹是能源生产蓝水足迹的主要组成部分,空间上能源生产蓝水足迹高值区向水资源短缺的“几字弯”地区集中,加剧了该区域的水资源供需矛盾。研究结果可为黄河上中游地区用水效率提升、能源生产结构优化以及能-水系统协同发展提供理论依据及决策参考。

长江下游河湖水系连通的生态效应与联合调度

现行的水系连通工程规划和实施普遍侧重于水资源调度、防洪抗旱和航运畅通等需求,对连通河湖水生态环境质量的影响机制和协同管理措施仍不明确。引江济太等水系连通工程在恢复长江下游水系连通性的同时,会引起河湖水位、水动力、水沙输移、水质等要素变化,促使水体和底质生境条件改变,导致河湖关键生物种群、生态系统结构及“清水草型”/“浊水藻型”生态类型动态演替,从而深刻影响河湖生态环境。在梳理河湖水系连通联合调度方法的基础上,提出开展长江下游河湖水系连通工程的科学调控,需将水文水动力联动、生境条件变化、生态系统响应、水系连通动态调控有机结合起来,系统分析水系连通下相连河湖的生态响应机理,建立水动力-水质-水生态耦合模型进行仿真模拟,提出保障防洪安全、生态流量、循环畅通的多目标联合调度方案,充分发挥其在水网建设、河湖生态环境复苏等方面的成效。

广东茂名市防洪能力提升思路探讨——以“2022.7”小东江流域特大暴雨洪水为例

广东茂名市现状防洪标准较低,受限于城市发展现状,城区堤防达标建设存在难度。提出将小东江和好心湖进行水系连通,构建小东江及根子河河网一维水动力模型,采用2022年7月洪水数据对模型进行率定,研究利用好心湖蓄洪对小东江茂名市城区段水位的影响。结果表明,当小东江上游车角山水位站发生和小东江支流长山园水位站“2022.7”暴雨洪水过程及量级相同的超50年一遇洪峰流量的洪水时,若好心湖初始水位取死水位13.74 m、闸门宽度取10~100 m,则小东江茂名市城区段峰值水位可降低0~0.03 m,闸门最大进口流量为1.6~13 m^(3)/s;若好心湖初始水位分别取11.74 m和9.74 m、闸门宽度取10~50 m,则小东江茂名市区段峰值水位可分别降低0.10~0.39 m和0.24~0.94 m,闸门最大进口流量分别为41.5~152.2 m^(3)/s和103.8~339.2 m^(3)/s。基于此,好心湖和小东江水系连通时的闸门宽度取20~30 m为宜,研究结果可为茂名市防洪能力提升提供参考。

基于自然的山水林田湖草沙一体化保护和修复技术路径探索

研究目的:探索将基于自然的解决方案(NbS)融入山水林田湖草沙一体化保护和修复工程实施全过程的理论框架、技术路径,对其全过程技术体系和适应性管理进行研究,为科学推进工程实施提供理论基础和技术参考。研究方法:文献梳理、对比分析和归纳总结。研究结果:(1)山水工程实施的全过程应围绕NbS准则和指标要求,在调查评价、规划设计、工程实施和管理维护全过程融入NbS理念,以有效指导工程实施;(2)将NbS作为山水工程的理论指引,应针对特定生态问题和修复对象,识别关键修复要素并选择对应工程技术;(3)串联关键生态系统要素、贯通区域(流域)—保护修复单元—场地三个尺度是将NbS融入山水工程,推动全要素、多尺度、多层级治理的实现路径。研究结论:将NbS准则融入山水工程调查评价、规划设计、工程实施和管理维护全过程,是保证山水工程实施成效的关键,需尽快完善相关理论和实践研究、形成具体标准和范式,推动生态系统整体保护、系统修复和综合治理。

河湖连通工程对区域水资源分配的影响分析

深入探讨了河湖连通工程对区域水资源分配的影响,通过调节水资源在空间上的不均匀分布,增强地区间水资源的应急互补能力,从而提升区域水资源利用效率,促进经济社会可持续发展。通过全面评估河湖连通工程的效果和潜在风险,提出了优化水资源管理和减少生态环境风险的策略。科学的河湖连通工程能显著提高水资源分配效率,但同时需要有效的监管措施以确保工程的长期效益和生态安全。

山水林田湖草沙一体化保护和修复工程对荆州市生态系统服务价值和稀缺价值的影响

以荆州市为研究区域,利用荆州市2021年相关数据计算和分析了荆州市生态系统服务价值(ESV)和生态系统服务稀缺价值(ESSV)指标,并运用地理信息图谱、景观格局指数、冷热点分析法、供给和需求弹性指数等方法评估和揭示ESV和ESSV的时空异质性变化及其原因和机制。结果表明,土地利用变化主要集中于耕地转变为林地或草地,未利用地转变为水域或其他类型,林地或草地转变为建设用地。各类型土地的多样性和均衡性均提高,山水林田湖草沙一体化保护和修复工程(SLCP)的综合治理和协调发展等措施的效果取得一定成效。ESSV在空间上呈现出由东部向西部递增的分布特征,且在空间上呈现出明显的聚集特征。

万家寨引黄南干线滹沱河连通工程对沿岸土壤盐渍化的影响

本研究以万家寨引黄南干线滹沱河连通工程天然输水河道长畛河、阳武河为研究区域,调查和评价工程未建设前土壤盐碱化现状水平,在此基础上,按照土壤环境影响评价导则,采取土壤盐化综合评分预测方法,定量预测应急输水期对沿河两岸土壤环境盐化的影响,为工程建设可持续利用提供依据。

入太湖污染物通量削减目标下水工程调控优化探究

入湖污染物通量削减,一直是太湖水环境治理工作的重点。新孟河作为现状唯一一条可以直接连接长江与太湖流域上游区域腹部的流域性重要河道,前期工作发现,在新孟河工程实施后,随着引长江清水进入太湖,湖西区主要入湖河道的水质得到明显改善,但总体入太湖的污染物通量也进一步增加。在新孟河工程即将常态化运行的背景下,针对工程运行后湖西区入湖污染物通量仍可能进一步增加的难点问题,通过灵活调整工程调度,合理部署区域产水出路,计划增加沿江口门排水机会,利用新孟河向长江排水,以拉动腹部地区水质差的本地产水由东入太湖转而北排长江,从而有效削减入太湖污染物通量。结果表明:通过优化新孟河工程现状调度,典型平水年(p=50%)时可以通过新孟河排江水量新增4.68亿m^(3),湖西区入湖氨氮通量较现状调度方案削减184 t/a、总磷入湖通量削减35.5 t/a,说明优化后的水工程调度方案是利用水利工程调度实现入湖污染物通量削减的可行性措施。相关研究成果可为太湖水环境治理工作提供新的思路。

从漕利到迂谋:明代高邮湖的“圈田”兴废与河工建设

明弘治年间,白昂在高邮湖东穿民田开凿康济河,在新河道和湖面之间形成了被称为“圈田”的湖田。正德、嘉靖时期,随着湖滨田土的开垦、赋役征派方法的变化,涵洞、浅铺遭到破坏,运河淤塞、湖水上涨的趋势加剧。隆万之际,运河屡次决口,针对是否保留康济河和圈田,地方志编纂者与河漕官员产生不同观点,前者试图巩固作为课税客体的田亩,后者更加强调堤岸的作用。最终吴桂芳傍老堤改建高邮越河,康济河被废弃,圈田也失去了河工意义。高邮的湖滨田土兴废与水环境变化互相作用,交织在赋役改革进程中,共同影响了运河河工的方略和成效。