长江流域农田生态排水沟渠氮削减效应研究

为研究长江流域农田生态排水沟渠对总氮(TN)的削减效果,本研究收集长江流域生态排水沟渠的639项野外现场试验数据,通过Mann-Whitney U检验和K-W检验方法探究了不同植被类型、沟渠类型、强化措施类型、温度范围和进水浓度范围等因子对生态排水沟渠TN削减效率的影响。结果表明:在农田生态排水沟渠中,不同植被类型中的多种人工植被对TN削减效果最好,平均削减效率为47.72%;沟渠类型为边坡半衬砌(沟壁材质为部分混凝土,沟底材质为全土)对TN去除效果最佳,其平均削减率为58.18%;强化措施类型中,添加基质类和设置拦截类强化措施的生态排水沟渠对TN削减效果最好,其平均削减效率为54.24%;气温处于>25~35℃时生态排水沟渠TN削减效果更有效,而在低温环境下可以通过种植耐寒植物(绿狐尾藻、黑麦草等)提高削减率;沟渠进口TN浓度多数集中在>2~4 mg·L^(-1)之间,沟渠出口TN浓度主要分布在0~2 mg·L^(-1)之间,TN进口浓度为>2~4 mg·L^(-1)时沟渠TN削减效果最佳;不同浓度条件下,沟渠选择种植多种人工植被,对沟壁进行半衬砌,设有强化措施都能有效提高TN的净化效果;TN削减效率与水力停留时间、沟渠长度、水深呈现正相关;在多种因素最优的情形下,TN表面去除负荷随着TN进口浓度增大而增大。研究表明,长江流域农田生态排水沟渠选择多种人工挑选的植被、沟渠类型选择边坡半衬砌、同时添加基质类和设置拦截类强化措施更能有效地削减TN,并且控制气温在>25~35℃和进口浓度为>2~4 mg·L^(-1)来削减TN,另外延长沟渠长度和控制水体的水深、水力停留时间可更好地削减TN。

河流分类分级分段及河流形态学研究进展

河流分类、河流分级及干流河道分段合称为河流三分(分类·分级·分段);基于河流三要素(流域-水系-干流河道)和河流三分-河流形态学-河流学体系,开展了河流三分理论研究及实践应用、河流形态学再构建以及河流形态定性特性与定量因子指标辨识。主要成果结论包括:①优化了独立与非独立河流分类、河流分级Horton法改进、河流5区分段等方法,完善了河流界定拓展、河流平等与分级、干流河道“层次分段”等新理论,总结了世界大江大河及长江河流三分实践应用;②河流形态学研究河流现状及恒常形态,包括以河流三分为基石的河流三要素特性研究和以干流河道平面-剖面-断面形态为核心的河谷-河床-河道形态研究;③定性辨识了河流形态15项殊相特性与共相原则(包括复合流域水系、复杂干流河道等形态特性,干流河道优先、河流湖泊统一、干流河道唯一、侵蚀基面统一等新增原则);④定量辨识了河流形态4类因子指标,双指标3种相关关系(并行-从属-或然)与3类组合模式(物理-化学-生物)以及三因子4类及9种相关模式(均衡线型-瓶颈线型-三角形-金字塔-均分圆-同心圆-同切圆-交叉圆-三角圆)。倡导“河流学-长江学-水科学”学科范式,积极践行“治河·治江·治水”理念。

恒河流域地下水As中毒的特征及其对中国区域生态地球化学评价的启示

恒河流域地下水As中毒事件始于20世纪80年代。通过对恒河流域地下水As中毒例案的时空]变、生态效应和成因的分析,指出中国正在开展的区域生态地球化学评价应从恒河流域As中毒事件中吸取教训,尤其应关注中国长江流域发现的Cd异常带。沿江各省应有全局观念,把长江流域作为一个整体,开展Cd异常的区域生态地球化学评价。

长江流域城镇排水系统“厂网一体化”PPP模式应用探讨

城镇排水系统普遍存在厂网分离、污水管网建设改造滞后、厂网管养职责分割、设施可持续运维能力不强等问题。基于“厂网一体化”PPP模式的内涵与特点,系统分析了长江流域城镇排水系统“厂网一体化”PPP模式实施过程中存在的问题,剖析了制约“厂网一体化”PPP模式实施的因素,提出了对策与建议,以期为长江流域城镇排水系统的科学规划建设、高效管理运营提供参考。

江汉盆地沉积物微量元素特征与长江上游水系拓展

江汉盆地是长江出三峡后第一个大型卸载区,近2.77 Ma以来堆积了近300 m的碎屑沉积物,主要由河流相和湖沼相组成,形成了多个沉积旋回。选择江汉盆地中心位置的ZL钻孔,利用ICP-MS方法,展开微量元素组成分析,研究了新近纪以来江汉盆地沉积物物源的变化。结果表明,上新世以来微量元素化学组成的离散程度逐渐减小,且趋近上部陆壳平均值,可能反映了物源供应区范围的扩展过程。1.25 Ma B.P.以来,多种微量元素含量及Th/Sc、Co/Th、La/Sc、Cr/Cu等比值变化很小,显示长江可能形成于1.25 Ma B.P.以后。

长江上游水系沉积物锶—钕同位素组成及物源示踪

泥沙资料表明,现代长江干流沉积物主要源自上游地区。因此,长江上游干支流沉积物主控关系及其源汇过程在长江水系沉积物物源示踪研究中极为重要。为探讨上述过程,详细测定了上游水系沉积物Sr-Nd同位素组成。结果显示,金沙江及闽江沉积物具有较高的εNd(0)值,主要受控于流域内大面积分布的峨眉山玄武岩的高εNd(0)背景值;嘉陵江水系沉积物具有相对较低的εNd(0)值,反映了其流域内源岩对沉积物Nd同位素组成的控制;与Nd同位素组成相比,水系沉积物87Sr/86Sr值具有更大的变化范围,表明除源岩因素外,沉积物Sr同位素组成受更为复杂的因素制约。支流与干流沉积物Sr-Nd同位素组成对比表明,长江上游干流沉积物主要来源于金沙江流域内的源岩,金沙江流域内的表壳岩系主导了上游干流沉积物的Sr-Nd同位素组成。

长江流域水库“过滤器效应”对入海溶解硅通量的影响

根据1960 2000年间长江大通水文站记录的水、沙以及硅、氮、磷等数据,结合1954 2006年间长江流域库容大于108m3的162座水库的库容、上游径流量、总磷等数据,利用Vollenweider模型分析了水库"过滤器效应"对入海溶解硅(DSi)通量的影响.结果表明:1)1990s相比1960s,长江入海DSi通量下降了约1.85×106t/a,减少了大约25.3%;入海DSi通量的下降与流域径流波动、入海悬沙通量下降以及溶解无机氮通量的增加紧密相关.2)流域水库明显改变径流的自然过程,增加径流的滞留时间,流域90%以上的水库对上游径流的滞留时间超过0.05年,水库产生显著的DSi"生物过滤器"效应.模型计算显示流域大型水库对DSi的累计滞留量可达0.85×106t/a,占年均入海DSi通量(1990 2000年)5.4×106t的15.7%,是入海DSi通量减少量(1.85×106t/a)的45.9%.3)根据保守估计,流域162座大型水库内泥沙累计淤积量达6.75×108t/a,不仅使悬沙入海通量显著下降,而且造成大量颗粒吸附的外源和内源DSi颗粒沉淀,这对入海DSi通量减少也起到重要贡献.但目前对水库"泥沙过滤器"的滞留机理并不清楚,需要展开进一步的研究.

长江流域河道生态环境需水满足程度研究

长江流域的河流健康问题已经引起社会各界的广泛关注。选择健康长江评价指标之一的河道生态环境需水满足程度进行研究。将长江流域的河流分为3种类型,针对不同的河流(或河段)类型采用不同的方法计算河道生态环境需水量。从生态环境缺水量的角度对河道生态环境需水满足程度重新定义,以适于长江流域可能季节性缺水的特点,并利用来水和用水资料,计算了各河流(或河段)的满足程度,最后根据计算结果对其健康状态进行评价。研究结果表明目前长江流域仍处于较为健康的状态。

长江流域水沙输移特性

该文通过对长江上、中、下游 (以宜昌站、汉口站、大通站为代表 )径流量和输沙量自186 5～ 1985年记录的统计以及两者的相关分析 ,阐明了长江水沙输移的时空分布特征 :径流量从上游向下游明显增加 ;输沙量洪季自上游向中游递减 ,下游较中游稍有增加但仍低于上游 ,枯季从上游向下游增加。这种分布特征受河道比降、河流类型、水流流速、沉积物粒径范围。

陆相火山-侵入岩有关的铁多金属矿成矿作用及矿床模型--以长江中下游为例

在长江中下游地区,与白垩纪陆相火山-侵入岩有关的铁多金属矿床在空间上绝大多数发育于白垩纪火山盆地,仅程潮和金山店出现于隆起区;成矿时间上分为两个时代,即133～130Ma和127～125Ma。按照成矿物质来源和成矿过程,鉴别出4个成矿系统:即在隆起区与石英闪长岩有关的矽卡岩铁矿(系统1);在火山盆地内,与大王山(或砖桥)旋回火山-次火山活动有关的铁多金属矿床(包括,磷灰石-磁铁矿型铁矿、类矽卡岩型铁矿、矿浆型铁矿、热液型硫铜金矿、热液型铅锌矿)(系统2)和与二长-正长岩有关的矽卡岩型铁矿(系统3);与娘娘山(或浮山)旋回火山-次火山活动有关的铜(金)矿和金铀矿(系统4)。盆地内和隆起区的矽卡岩型铁矿形成时间基本一致,略晚于与辉石闪长玢岩有关的铁多金属矿床(系统2),但早于铜金铀为主的成矿系统4。前人以系统2中的磷灰石-磁铁矿型铁矿、类矽卡岩型铁矿和矿浆型铁矿为主,结合其他一些少见或不具工业意义的铁矿类型,提出一个具有广泛影响的玢岩铁矿成矿模式。此文以玢岩铁矿成矿模式为基础,结合4个成矿系统的基本特点,提出了白垩纪陆相火山-侵入岩有关的铁多金属矿床模型。以上这些具有成因联系的矿床系统和类型及其分带互为找矿标志。

长江堤防工程地质信息管理策略及实现方法

通过详细分析长江堤防工程地质的数据种类、特点以及不同种类数据之间的关系,归纳和设计了长江堤防工程地质信息系统的数据管理模型以及处理流程和工作流程。采用动态工程管理模块、主题式动态属性-空间数据库及围绕核心数据库而展开的各项数据应用技术,建立了流域堤防工程地质信息系统。系统集成了GIS,DBMS和CADS等技术,保障了流域级堤防数据的一致性、完整性、准确性和安全性,有效存储并管理了长江堤防230 G容量的工程地质资料。

长江中游荆江流域环境演变及两湖平原盆地形成过程

通过区域地质调查资料和地球卫星遥感解译技术对长江中游荆江流域及两湖平原盆地进行环境演变及形成过程的综合研究,揭示了华中地块在全球新构造运动中发生的拉分运动对地表过程的影响,阐明了流域水系和区域环境及平原盆地的同步演化关系,探讨了山-盆-原-江-湖-河耦合系统及环境演化的地球动力学机制。

洞庭湖蓄洪能力讨论

洞庭湖蓄洪能力具有重要的意义。首先，洞庭湖是湘、资、沅、澧四水洪峰的汇流中心，它的蓄洪能力直接关系到缓和洞庭湖自身流域的洪峰压力。其次，作为长江的支流湖，洞庭湖的蓄洪能力也间接关系到长江流域的蓄水系数，从而关系到缓和长江下游的洪水水位。在洞庭湖现有泄流系数不变的情况下，要增加洞庭湖的蓄洪能力，主要靠扩大蓄洪区和加高堤垸防洪高度。由于这两者都存在天然限制，所以不可偏废，只可兼顾。

长江河流入海泥沙通量的探讨

由于目前水文站在精确测量河流泥沙的方法上还存在缺陷,使用的方法还无法抓住‘沙峰’,故有理由提出过去在计算长江入海泥沙通量上总体是偏低的。依据水沙关系模型,对过去近40年来大通水文站提供的泥沙实测值和公布值做了计算,并在此基础上作了修正。结果表明,除了20世纪50年代模拟值略偏低外,60年代可达到约5-9亿t,70—80年代有所回落,在5-6.4亿t之间,这与20世纪50年代上游植被保存较好,而60年代则破坏较大,70—80年代又有所改善的背景基本一致。

长江流域可持续农业发展管理机制研究

文章首先阐述了建立可持续农业发展管理机制的必要性与原则 ,在分析长江流域可持续农业发展面临的问题及其原因的基础上 。

长江流域各地区环境保护水平分析

长江流域总面积180×104km2,约占全国总面积的18.75%,跨越了东中西三大经济地带,联接了南北地方经济。在长江流域发展的历史过程中,除了社会进步与经济增长之外,也是中国环境污染较严重的地区之一。根据因子分析方法与原理,选择一系列指标,并将其归结为条件因子和治理因子,在此基础上对长江流域的环境保护水平进行了综合评价,分析了流域内各个地区之间存在的具体差异,指出对环境保护事业的高投入是环境保护水平提高的必要而非充分条件,而且各地区根据经济和污染状况的差异,应该采取不同的改进策略。

洪涝灾害防御中的岩土力学问题

对长江流域洪涝灾害的成因及其防御体系和相关的岩土力学问题进行了探讨 ,还就堤防工程体系 3

长江流域径流演变规律研究

为探讨长江流域径流演变规律,基于长江流域上、中、下游共6个控制站的逐日径流观测资料,运用不同指标分析径流年内变化规律;采用累积距平曲线法、线性倾向估计法、Mann-Kendall非参数检验法、滑动T检验以及小波分析法分析径流年际变化规律,并应用R/S分析法估算径流序列的Hurst指数,以预测其未来变化趋势.结果表明:长江流域径流年内分配不均匀性存在较为明显的时间变化和空间变化,从50年代到21世纪初期不均匀性大体上呈减小趋势,从上游向下游不均匀性大体上呈减小趋势;流域上游年径流序列变化趋势较一致,从上游至下游变化趋势差异性逐渐增加;流域年径流呈现出多时间尺度的相对丰枯交替特征,流域上、中、下游控制站年径流变化的主周期分别是18年、22年和22年;Hurst指数表明流域年径流当前总体趋势在未来表示出持续性.

长江流域水系连通性对河流健康的影响

从健康长江3个方面的标准分析了水系连通性对长江水质、湿地生态环境、水生动物资源、防洪及水资源利用等方面的主要影响。结果表明,由于水系联通,通过水体的流动和扰动,增强了水体的复氧、自净能力,同时也使污染水体稀释的速度加快,对于改善水体水质、治理水体污染具有重要作用。维持水系连通可以明显地改善湿地生态环境,维持湿地生态环境及生物多样性,保障防洪安全和水资源可持续利用。

长江流域水资源保护协商机制建设与实践

针对长江流域水资源保护管理的现状和存在的问题,以南水北调中线水源区—丹江口库区及上游地区水资源保护的协商机制建设为例,讨论探索建立流域多部门、多层次的会商机制以及跨地区、跨部门的水资源保护和水污染防治协作机制,期待形成国家与地方、流域与区域、上游与下游分工明确、责任到位、统一协调的流域水资源保护管理新格局,以此推进跨地区、跨部门的流域水资源保护管理体制创新。