湖北省流域综合治理和统筹发展规划探讨

省级流域综合治理和统筹发展规划是统筹发展与安全的综合性规划、寻求多目标平衡的系统性规划、引导全域有序布局的空间性规划。梳理省级流域综合治理和统筹发展规划的内涵及作用,结合湖北省流域综合治理和统筹发展规划编制实践,提出根据省情特点和承担的国家安全与发展责任,以流域综合治理为基础,严守水安全、水环境安全、粮食安全、生态安全4类安全底线;以“四化同步”发展为路径,推动高质量发展;强化交通区位、科教资源等比较优势,完善要素支撑体系;绘制规划“一张蓝图”,实现空间有序布局;建立“两张清单”,实现规划有效考核等。以综合性规划为引领,探索加强省级规划统筹的方法,为提高省域治理体系和治理能力现代化提供经验借鉴。

湖北省典型流域片区地表水溶解氧时空变化及驱动因素

溶解氧(DO)是反映地表水水质状况的重要指标,是精准开展流域综合治理的关键参数之一。收集湖北省200座水质自动监测站2021—2022年地表水自动监测数据,研究DO时空变化特征并进行聚类分组,采用相关系数法、多元线性回归定量分析16个流域片区DO浓度变化的驱动因素,并提出流域治理建议。结果表明:1)时间上,湖北省地表水DO浓度存在显著季节性差异,表现为冬季>春季>秋季>夏季,其中5—10月存在显著昼夜变化。2)空间上,全省16个流域片区分为低氧区、中氧区和富氧区。低氧区为四湖片区和汉江下游片区,DO浓度和饱和度均较低,且夏季低氧发生频率高;富氧区集中在清江片区和汉江丹库以上片区,夏季易出现DO过饱和;其他流域片区为中氧区,DO饱和度稳定在较高水平。3)影响因素上,低氧区表现为复合型污染,富氧区主要受水生植物生长的影响,中氧区主要受水温影响。结合不同流域片区DO浓度变化特征,提出从“三水”统筹角度,分级分区开展流域系统化治理,即低氧区加强污染源头管控和过程控制,富氧区防控水华发生风险,中氧区严格排污总量控制。

湖北省三峡地区山水林田湖草系统原理及生态保护修复研究

"统筹山水林田湖草系统治理"是习近平生态文明思想的重要组成部分,对于山水林田湖草生态保护修复工作具有重要指导意义。在阐述山水林田湖草系统原理的基础上,以湖北省三峡地区为例,针对该区域主要的生态环境问题,从生态系统整体性和流域系统性着眼,探讨了试点区山水林田湖草生态保护修复的总体思路及目标,并提出应从水环境、水土流失综合治理,长江岸线、污染土地、废弃矿山、江河湖库生态修复,三峡地区濒危动植物保护,江河沿线生态农业示范区建设,机制体制创新等方面入手实施具体修复措施,探索构建"整体保护、系统修复、综合治理、区域联动、部门协同"的生态保护修复体系。研究结果可为试点地区山水林田湖草生态保护修复实践提供科学依据,对其他区域的相关工作也具有借鉴和示范意义。

宜昌市黄柏河流域水污染特征及防治措施研究

黄柏河是长江的一级支流,于葛洲坝库区汇入,受葛洲坝回水顶托、入库污染负荷增长、上游水资源开发利用的共同影响,下游城区段部分时段水质无法达到管理目标,已影响宜昌市小溪塔区域经济社会的可持续发展。根据2013—2015年黄柏河常规监测断面实测水质资料,对黄柏河水质现状进行评价,收集了黄柏河流域20世纪80年代至今污染物排放量统计数据和冯家湾、黄柏河大桥断面高锰酸盐指数和氨氮实测资料,对黄柏河流域水质、污染负荷变化趋势进行分析,回顾流域水污染治理工作情况,识别出黄柏河流域水污染特征,并进一步提出防治措施。

湖北省“十二五”流域生态保护政策评估研究——基于成本效益分析

本文以成本效益分析(CBA)为基本框架,通过对湖北省内流域生态保护政策实施的成本和效益进行定性定量的分析,对湖北省实施流域生态保护政策的成效比进行计算,进而科学合理地衡量湖北省流域生态保护政策的实施效果。研究结果表明,湖北省流域生态保护政策的5年总效益为1925.3亿元,保护总成本为2307.22亿元,总体成效比为0.83。2010-2014年湖北省流域生态保护的总成本呈逐年增加的趋势,生态保护政策效益除2011年稍有波动外总体呈递增的趋势,单年的成效比稍有波动且都大于1。在流域生态保护政策的作用下,湖北省'十二五'期间流域水环境质量Ⅲ类及以上水质占比稳定。因此从流域水环境质量及流域生态保护成效比两方面来看,湖北省流域保护政策有明显的效果,其流域生态保护过程中的投入并不是'亏本买卖'。

易涝易渍农田地下水动态特征

地下水动态是评价易涝易渍农田生产稳定性的重要指标,基于湖北四湖流域大量调查观测资料对此进行了研究。结果表明,易涝易渍农田地下水位存在明显的年、季差异,呈现出一定的波动性,在不同季节以及不同水平年间波动幅度不大,绝对偏差一般只有1 0~2 0 cm左右,最大不超过4 0 cm,地下水位呈现出在高水位上波动的特点;从微地形地貌看,沿江地势较高的农田其地下水平均埋深和地下水位波动与地势低洼的滨湖农田明显不同,前者明显大于后者。在较大尺度上当降水很接近时,农田地下水埋深随微地貌分异并不显著;对于水网密织的南方平原湖区,农田地下水位变化与周边水体相联系并受其影响,在农田涝渍防治中必须处理好农田与周边水体的关系。

鄂西利川清江源地区高海拔砾石层的发现与分析

在鄂西清江上游利川地区首次发现多处残留的高海拔河流相砾石层,砾石层均处于清江与长江分水岭地带,经对砾石层特征分析,得出结论:清江上游利川地区曾经发育与NNE向构造线近一致,总体流向南西方向的古水系,砾石层为NNE向古水系所残留的"高阶地"。清江中游建始、巴东地区砾石层的ESR年龄测定,指示现代清江形成于中更新世以来。高海拔砾石层的发现,对研究清江河谷的演变具有重要意义。

鄂西北箭流铺小流域生态清洁程度综合评价

生态清洁小流域综合评价在生态清洁小流域建设验收及指导等方面具有重要作用。采用野外调查与监测、“3S”技术以及实验室分析等方法对鄂西北箭流铺小流域2016年生态清洁程度开展综合评价。研究结果表明:箭流铺小流域的生态清洁程度评价等级为“较清洁”,河沟道水生植物多样性、小流域出口水环境质量、水土保持率、村镇生活污水处理率等指标评分较低是影响箭流铺小流域生态清洁程度的主要原因;采用水土保持率和F值评分法分别替换原评价方法中的水土流失综合治理率和单因子评价法能够增加方法的科学性和综合性。研究成果可为湖北省乃至全国开展小流域生态清洁程度综合评价提供参考。

鄂西犟河流域表层土壤有机碳时空变化及其影响因素

[目的]研究土壤有机碳(SOC)在小型丘陵山地集水区的分异规律及其影响因素,为土壤资源的可持续利用以及保护南水北调水源地提供科学依据。[方法]基于数字高程、Landsat 8 OLI影像和2016—2018年实测土壤有机碳等数据,运用相关分析、主成分分析法等研究湖北省十堰市犟河流域表层土壤有机碳含量的时空变化,厘清其影响因子和主导因素。[结果]犟河流域SOC含量整体呈条带状分布的格局,由东北向西南逐渐增加,呈中等强度变异。夏秋两季SOC处于流失状态,而冬季SOC含量明显增加。不同质地SOC的平均含量:石灰性冲积土>简育高活性淋溶土>不饱和雏形土。不同覆盖下SOC平均含量:农田>园地>混交林>针叶林>灌木。土壤SOC含量呈现随地表曲率绝对值增大而增大,随比值植被指数(RVI)和归一化植被指数(NDVI)增加而增加的趋势。[结论]地形因子(地表曲率)是影响犟河流域土壤有机碳的主导因子,植被因子(NDVI和RVI)是次要因子。改变局部小地貌、增加林种、改善水肥管理等措施均可以提高流域土壤有机碳含量。

构建湖北四湖流域水环境监测体系设想

四湖流域是我国典型的湿地农业区域,监测结果表明,两大湖泊长湖和洪湖因围网养鱼和投入大量的饲料和农药已受到污染,水质Ⅲ到Ⅳ类,甚至Ⅴ类;内河水系普遍为Ⅳ、Ⅴ类水,提出四湖流域水环境监测体系建设的措施,从属地监测向流域监测、区域监测发展的目标。

湖北省四湖流域典型抗生素分布特征及生态风险评估

湖北省四湖流域是湖北省乃至全国重要的农业种植和养殖基地,境内人口密集,畜禽、水产养殖体量大、分布集中,抗生素使用、排放量大,环境风险高。采用超高效液相色谱串联三重四级杆质谱法对湖北省四湖流域水体和表层沉积物中5大类14种抗生素浓度及其空间分布特征进行分析,并利用风险商值法对抗生素的生态风险进行评价。结果表明:四湖流域14个监测点位水体中共检出3大类6种抗生素,其中磺胺甲噁唑检出浓度最高,最高检出浓度为42.78 ng/L,其次为阿奇霉素(35.5 ng/L)和罗红霉素(18.58 ng/L),恩诺沙星(6.14 ng/L)、红霉素(2.48 ng/L)、左氧氟沙星(2.18 ng/L)检出浓度较低,总体上看,水体中3大类抗生素浓度水平为大环内脂类>磺胺类>喹诺酮类;表层沉积物中检出3大类6种抗生素,其中土霉素检出含量最高,最高检出含量为61.56μg/kg,其次为左氧氟沙星(48.12μg/kg)、金霉素(27.42μg/kg)和阿奇霉素(11.76μg/kg),恩诺沙星(2.78μg/kg)和罗红霉素(2.61μg/kg)检出含量较低,总体上看,沉积物中3大类抗生素含量水平为四环素类>喹诺酮类>大环内脂类;四湖流域水体和表层沉积物中抗生素的空间分布呈现四湖总干渠高于长湖、洪湖的趋势,规模化养殖排放是主要原因;抗生素生态风险评估结果显示,水体中磺胺甲噁唑具高生态风险,罗红霉素、阿奇霉素具中生态风险。

基于流域差异的湖北省自然径流变化规律及其影响机制的神经网络分析

基于湖北省自然径流数据,结合气象、卫星遥感、水利工程、土地利用及社会经济等数据,构建了多层感知器(MLP)、长短期记忆网络(LSTM)、卷积神经网络(CNN)等神经网络模型,分别对长江流域、汉江流域和清江流域的自然径流进行预测和分析。结果显示,所构建的神经网络模型预测效果好,能够有效地捕捉自然径流的变化规律和特征。敏感性分析及重要性排序的结果表明,气候变化和人类活动各因素对径流变化的影响权重存在明显差异,且各区域之间的差异明显。气候变化为主要影响因素,其中降水量的权重最高,温度次之,蒸发量最低;人类活动为次要影响因素,其中水利工程的权重最高,土地利用次之。不同流域气候变化和人类活动的权重存在一定的差异,其中汉江流域的权重最高,清江流域的权重最低。2023—2042年的自然径流变化趋势预测结果表明,径流将呈下降趋势,同时影响因素的权重也将发生相应变化。