东苕溪中上游防御特大洪水新出路探析

现状工况下,东苕溪中上游难以抵御100 a一遇及以上的高标准洪水,而杭州是浙江经济社会发展中心,因此,在极端天气发生频率增多的严峻形势下,如何研究探索东苕溪流域防洪新格局,提出防御特大洪水新措施显得十分迫切和重要。通过对现状防洪格局下存在问题的分析,提出东苕溪新的“上蓄中分下泄”防洪策略,探索开辟特大洪水的新出路,以求得东苕溪流域乃至太湖流域更大范围、更高标准的防洪安全。

东苕溪鱼类生物完整性评价河流健康体系的构建与应用

以东苕溪流域为研究区域,建立基于鱼类生物完整性指数(IBI)的河流健康评价指标体系.采样点来自2个不同的生态区,共建立了2套不同的IBI评价指标体系和标准.上游支流样点均来自浙闽山地常绿阔叶林生态区,从而建立了东苕溪上游支流的IBI指标体系:即鱼类总物种数(M1)、平鳍鳅科鱼类物种数百分比(M5)、中国土著鱼类物种数百分比(M6)、Shannon-Wiener多样性指数(M7)、无脊椎动物食性鱼类个体百分比(M13)、植食性鱼类个体百分比(M14)、敏感性鱼类个体百分比(M1)7个参数指标.中下游样点均来自长江三角洲城镇及城郊农业生态区,建立了东苕溪中下游区域的IBI指标体系:即鱼类总物种数(M1)、虾虎鱼科鱼类物种数百分比(M4)、中国土著鱼类物种数百分比(M6)、Shannon-Wiener多样性指数(M7)、上层鱼类物种数百分比(M8)、中上层鱼类物种数百分比(M9)、植食性鱼类个体百分比(M14)、借助贝类产卵鱼类物种数百分比(M21)、鱼类总个体数(M22)、畸形、患病鱼类个体数百分比(M23)等10个参数指标.河流健康状态划分为5个健康等级:即"健康"、"一般"、"较差"、"极差"和"无鱼".应用IBI指标体系评价东苕溪流域的45个观测点的河流健康状况,结果显示东苕溪流域绝大多数河段的健康状况处于"一般"和"较差"水平.2011年,东苕溪中下游河段的健康状态较2010年有所改善,然而上游支流的健康状态较2010年有所下降.

东苕溪水体氮、磷形态分析及其空间差异性

于2009~2011年在东苕溪开展了4次全流域野外调研,系统分析了东苕溪水体氮、磷形态特征及其空间差异性.东苕溪可分为上游、中-上游、中-下游3个河段,分别具有山溪性河流、城镇影响河流、平原型河道特征.结果表明,水体中氮以溶解态为主,硝态氮(NO_3^--N)是溶解态总氮(DTN)的主要形态;颗粒态磷比例略高,溶解态总磷(DTP)的相对贡献沿程降低.溶解态有机氮(DON)、磷(DOP)分别占DTN和DTP比例的22%、42%,且TN与DON、TP与DOP之间显著正相关.中-上游河段的氨氮(NH_4^+-N),DOP和溶解性正磷酸盐(PO_4^(3-)-P)含量最高且电导率与NH_4^+-N、DOP之间存在显著正相关,表明城镇污、废水排放影响水体氮、磷含量及形态特征;浊度与各形态磷之间均存在极显著正相关,河段下游开矿、行船及挖沙引起的矿质颗粒输入或沉积物再悬浮是磷素的重要来源,但水体中部分溶解态磷吸附在矿质颗粒表面形成胶体物质,导致中-下游河段DTP略有降低.

东苕溪下游鲫鱼不同组织重金属含量分析及食用安全性评价

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)与DMA-80自动测汞仪分别对东苕溪下游鲫鱼肌肉、性腺和鳃组织中重金属As、Cd、Cr、Cu、Mn、Zn与Hg的含量进行测定,并对其污染状况和食用安全性进行评价。结果表明:东苕溪下游鲫体中As、Cd含量超标,整鲫重金属综合污染指数为1.2,污染程度严重。As、Cr与Hg所占暂定每周可耐受摄入量(PTWI)比例超过10%,认定食用该地区鲫鱼对人体健康存在潜在风险。在肌肉、性腺和鳃组织中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Zn的含量具有显著性差别(P<0.05);不同组织污染程度为性腺>鳃>肌肉。

太湖流域上游东苕溪干流沉积物和悬浮物的氮形态分布及影响因素

氮是影响和控制水体富营养化的重要因素,不同形态的氮对水体富营养化贡献不同.使用连续提取法对东苕溪干流悬浮物、表层沉积物样品中各形态氮含量进行测定,探讨各形态氮的分布特征及其影响因素.结果表明,东苕溪水体氮污染严重,总氮浓度均值为4.48 mg/L.悬浮物中各形态氮含量均高于沉积物,其中悬浮物中铁锰氧化态氮(IMOF-N)含量所占比例最大,均值为1506.94 mg/kg;沉积物中有机硫化物结合态氮(OSF-N)含量最高,均值为625.31 mg/kg.IMOFN、OSF-N含量受阳离子交换量、粒径影响显著,均与总氮浓度显著相关.相关性分析表明水体的性质对IMOF-N及OSF-N含量影响较显著,并且总体上对悬浮物的影响强于沉积物.另外,悬浮物有助于水体中的氮发生硝化反应向硝态氮转化,沉积物则有助于水体的氮发生还原作用向氨氮转化.在一定程度上,水体中的悬浮物对藻类具有抑制作用.

提高东苕溪防洪能力及河道治理分析研究

浙江省东苕溪原有河道因局部狭窄和桥梁阻水原因排洪不畅,后来对河道进行了拓宽。采用一维河道演进模型和二维蓄滞洪区基于不规则网格的水动力学模型,通过自主研发的全新连接方法组合搭建的流域模型,对东苕溪进行拓宽改造后的流域防洪能力标准进行计算模拟评估。通过对20年一遇、50年一遇、100年一遇设计洪水下拓宽后河道与蓄滞洪区的联合计算可知,经过河道整治后的防洪标准相对于原有防洪规划有了较大提升。

基于RICEWQEXAMS模型的东苕溪流域稻田用药的水生生态及健康风险评价

构建了东苕溪流域水稻-地表水暴露场景,对国外已广泛应用的稻田-地表水暴露评价模型(RICEWQ-EX-AMS)进行二次开发,并应用构建的场景和开发的模型对东苕溪流域稻田常用农药品种进行水生生态风险评价和健康风险评价。结果表明,在所评价的10种东苕溪流域常用农药品种中,除草剂氟乐灵对藻具有急性高风险,杀虫剂硫丹对鱼既具有急性高风险,又具有慢性风险,阿维菌素对溞具有急性高风险,氟铃脲对溞既具有急性高风险,又具有慢性风险,其余品种对鱼、溞和藻的急慢性风险均较低。运用传统评价法和风险评价模型计算法得出了相一致的结论,即所评价的10个农药品种对人体健康均无风险,该评价结果与所评价农药的实际风险表现较吻合。认为所构建的场景、模型能较好地用于东苕溪流域稻田农药品种的风险评价。

东苕溪夏季浮游动物群落结构及水环境的初步研究

2013年7月对东苕溪（太湖主要入湖河流）的浮游动物群落结构及相关环境因子进行了水生态调查.结果表明,共采集浮游动物41种,其中轮虫23种,桡足类11种,枝角类7种.卜氏晶囊轮虫（Asplanchn.brightwelli）、长三肢轮虫（Filinia.longiseta）、针簇多肢轮虫（Polyarthra.trigla）为优势种.浮游动物的丰度以轮虫占优势,浮游动物的生物量以枝角类和桡足类占优势,东苕溪水系浮游动物的丰度和生物量范围分别为1.99~1964.42ind/L和0.05~8.15mg/L.Shannon-wiener多样性指数（H）为0.10~3.35;Pielou均匀度指数（J）为0.06~0.86,根据浮游生物物种多样性指数评价表明,东苕溪水系处于轻度污染、β-中度污染水平.相关性分析表明,夏季浮游动物群落结构与水体中的总氮、总磷和叶绿素有显著的影响.浮游动物种类数与叶绿素a含量有显著的正相关,浮游动物生物量与总氮、总磷含量有显著正相关.

东苕溪流域暴雨洪水变化趋势分析

采用Mann-Kendall秩次相关检验法和线性趋势回归法对太湖东苕溪流域多年暴雨洪水变化趋势进行了分析和检验。结果表明,东苕溪流域年最大洪水对应的洪峰流量和次洪量序列呈上升趋势变化。进一步分析了降雨因素对洪水变化的影响,发现年最大洪水对应的各雨量站最大1 h、3 h和最大1 d降雨量序列整体呈增加趋势,汛期降雨量也呈增加趋势,说明降雨特性的变化对洪水洪峰流量和次洪量的增加有较大影响。

东苕溪中下游内河航运对鱼类群落的影响

通过野外现场调查,研究东苕溪中下游内河航运对鱼类多样性的影响。逐步回归分析结果显示,水体的浊度与船舶航运频率呈显著正相关;浊度与8种小型鱼类-彩鱊(Acheilognathus imberbis)、越南鱊(Acheilognathus tonkinensis)、方氏鳑鲏(Rhodeus fangi)、中华鳑鲏(Rhodeus sinensis)、高体鳑鲏(Rhodeus ocellatus)、歺又鱼(Hemiculter leucisculus)、食蚊鱼(Gambusia affinis)、子陵吻虾虎鱼(Rhinogobius giurinus)个体数呈显著负相关性(P<0.05);浊度与6种个体略大的鱼类-翘嘴鲌(Culter alburnus)、红鳍鲌(Chanodichthys erythropterus)、油歺又鱼(Hemiculter lucidus)、鲫(Carassius auratus)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)和间下鱵(Hyporhamphus intermedius)个体数负相关,但无显著性差异(P>0.05)。广义线性模型显示,物种丰度和Shannon-Wiener多样性指数与水体浊度及人工护岸呈显著负相关;物种个体数与水体浊度、人工护岸结构及水深呈显著负相关(P<0.05)。浊度与鱼类体重关系的回归模型显示,浊度与平均体重和最小体重呈显著正相关(P<0.05),而浊度与最大体重无显著相关性(P>0.05)。研究表明,东苕溪中下游的内河航运可导致水体浊度增大,进而危害鱼类,其中对小型鱼类或幼鱼的危害更大。

东苕溪中下游沉积物重金属污染特征与评价

于2009年10月和2010年5月在东苕溪中下游河段采集沉积物样品34个,测定了沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量,并用地积累指数法对沉积物中重金属污染进行评价分析。结果表明,Hg和Ni含量属于国家一级土壤标准;Cr、Cu、Pb、Zn含量基本属于国家一级至二级土壤标准;2009年As含量属于国家一级至二级土壤标准,2010年As含量属于国家二级至三级土壤标准;Cd污染最严重,属于国家三级土壤标准。采用地积累指数法对东苕溪中下游沉积物中重金属的污染状况进行评价,结果显示,Cd污染最严重,As次之,Cr污染最轻;东苕溪中下游河段76.5%的样品重金属浓度具有增大的趋势。

东苕溪上游环境流量研究

选取水文变动指标IHA（Indicators of Hydrologic Alteration）计算东苕溪上游的环境流量。收集东苕溪上游瓶窑水文站1975~2008年逐日实测流量,计算结果表明：平水年的环境流量5.9×10^8m3,占东苕溪上游瓶窑站多年平均径流量的58%,符合浙江省水资源开发利用率。

杭州市东苕溪流域突发水环境事件特征分析及防控对策

基于2005~2014年杭州市东苕溪流域突发水环境事件,分析了发生特征,结果表明：2005~2014年该流域突发水环境事件总体呈稳定态势,且主要集中在6、8月,发生地点集中在余杭区。通过对风险源分析可知,移动源和固定源是主要污染源。最后从环境风险防范、应急联动机制、应急能力建设等方面,提出了东苕溪流域突发水环境事件的应急管理对策。

基于污染权角度的东苕溪流域生态补偿标准研究

虽然从长期来看,经济发展与环境之间可以形成良好的互动关系,但是在工业化时期,经济发展往往会对环境产生负面影响。本文认为,流域上下游应该具有同等的污染权,流域上游为了保护整个流域的环境而放弃的污染权应该得到补偿。下游补偿上游的标准采用机会成本法进行测算,即由于放弃一定量的污染权而使得经济发展上承受的损失。基于以上思想,本文构建了一个流域生态补偿标准测算模型并应用于东苕溪流域的分析,测算出东苕溪流域的上游(临安市)2010—2013年放弃的工业废水排放权为4418.45万吨,因而东苕溪流域的下游(杭州市区)应向临安市补偿174.44亿元的生态补偿金额,用以平衡两地经济发展与环境保护。

浚湖与筑库:民国时期东苕溪上游防洪治理变迁研究

传统社会,由于受中国古代治河思想的影响和水利技术的制约,南、北湖作为东苕溪上游蓄水防洪的水利功能被历代地方政府所重视。民国时期,西方先进的测绘和工程技术传入中国,修筑水库成为东苕溪上游防洪的一种重要方法。水利技术人员经过实地调查和勘测后认为,这项工程不仅所需费用少,且防洪效果要远远优于疏浚南、北湖。在参考各方意见之后,民国浙江省水利局一改传统的治水思路,将修筑水库列为浙西防洪减灾工作的重点,同时继续发挥南、北湖的蓄水功能。然而受资金、技术和战争等因素的影响,该计划一直没有实施,但当时进行的实地调查和测绘工作,对此后的水库兴修以及水利建设起到了重要作用。整体来看,民国时期中国的水利事业开始由传统向现代转变,处于一个承前启后的重要阶段。

东苕溪(杭州段)化学品泄漏事故影响预测

以浙江省东苕溪(杭州段)为例,利用MIKE 11和Chemmap模型建立了东苕溪(杭州段)水动力模型和化学品泄漏模型。在此基础上,利用2011年水文气象数据,模拟预测了典型化学品泄漏对各取水口的影响。通过本研究建立的模型,可定量预测不同类型化学品泄漏事故的影响范围、程度、时间等,为应急决策提供技术依据。

东苕溪中下游河岸类型对鱼类多样性的影响

河流修复工程被美国《科学》杂志列入2000年最具发展潜力的六大领域之一,河流修复工程对水生生态系统的影响也成为各国科学家的研究热点。以东苕溪中下游河段为对象,研究4种不同河岸类型(自然河岸+水生植物(A)、自然河岸+无水生植物(B)、人工河岸+水生植物(C)、人工河岸+无水生植物(D))对鱼类生物多样性的影响。调查共采集鱼类标本499尾,经鉴定为32种,隶属于7目10科24属。鱼类生物多样性结果显示A、B的物种丰度和Shannon-W iener指数与D存在显著差异(P<0.05);A的优势度指数与D存在显著性差异(P<0.05);A、C的均匀度与D存在显著性差异。鱼类群落NMDS排序与相似性分析(ANOSIM)显示D与A、B、C能完全分开,且D与A、C存在显著性差异(P<0.05),其中A与C存在显著性差异。因此,河流修复工程中水生植被的恢复对于水生生物多样性的维持至关重要,且恢复水生植被的河流修复工程会减少该工程对鱼类群落结构和生物多样的负面影响。

东苕溪喜旱莲子草群落研究

通过对浙江省东苕溪江8个河段喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides的群落及伴生植物群落结构进行调查的基础上,分析该入侵种在不同河流段生境中的重要值及对入侵地物种多样性的影响.结果表明：在东苕溪流域,喜旱莲子草茎长平均为41.85～62.83 cm,节间距平均为4.00～6.28 cm,平均分枝数为6.35～82.00个.临安市东湖村采样点喜旱莲子草重要值最高,为56.09％;但伴生植物种类最少,为2种.杭州市余杭区陡家门采样点该入侵种重要值较低,但伴生种种类最多（8种）.随着喜旱莲子草重要值的升高,群落Simpson多样性指数和Shannon-Wiener指数呈下降趋势,表明随着喜旱莲子草种群的扩散,区域内其他物种逐渐受到排挤.在伴生植物种类较少的取样点,喜旱莲子草相对密度较大,如杭州市余杭区安溪镇、临安市里畈水库下游和临安市东湖村苕溪北路段（相对密度分别为40.00％,39.85％和37.50％）,Pielou均匀度指数较低,这都说明喜旱莲子草的扩散降低了当地的物种多样性.喜旱莲子草对苕溪江植物种类和分布已经产生较大的影响.

基于负荷历时曲线法的东苕溪纳污能力研究

根据东苕溪流域2011—2014年水文数据,以氨氮为控制指标,利用负荷历时曲线法计算流域内4个站点对应控制断面的氨氮纳污能力,解析流域内纳污能力的时空变化规律,并结合实测水质数据探究区域水体的实际受纳污染负荷,得到剩余纳污量。结果表明,流域纳污能力年度变化较大,高纳污能力主要集中在6—9月与3月,其中夏季最大,冬季最小,丰水期流域水体纳污能力分别是平水期的1.7倍、枯水期的2.4倍。从空间分布上看,下游区域纳污能力相对大于上游区域,特别是在枯水区,下游纳污能力是上游的4.8倍。根据污染排放现状计算剩余纳污量,结果显示:除洛舍闸站点外,其他站点剩余纳污量均表现为高流量区>丰水区>中流量区>枯水区>低流量区;洛舍闸站点受非点源污染排放影响,高流量区、丰水区反而表现出低的剩余纳污量。综上所述,利用负荷历时曲线能有效开展水体纳污能力计算与分析,可为流域水污染容量总量控制提供依据。

东苕溪流域洪涝灾变的R/S预测

介绍运用重标极差分析法,以东苕溪流域瓶窑水文站1950—2013年极值水位序列为研究对象,对洪涝灾变年份进行R/S数值分析计算,建立了滚动预报模式,预报效果比较理想。