漕湖水生态环境与望虞河引江济太响应研究

为了解过水型湖泊漕湖水生态环境与望虞河引江济太的响应关系,结合调查资料与数学模型手段,初步探究漕湖水环境和水生态空间分布特征及其与望虞河引江济太相互作用关系。结果表明,漕湖水环境呈现显著的“西侧劣于东侧”的空间分布特征;漕湖水生态系统相对较为脆弱;以水环境关键因子TP为代表,望虞河引江济太对漕湖的影响面基本控制在中西部湖区,望虞河来水进出漕湖后,TP浓度可削减2%左右。研究成果可为漕湖水环境生态系统结构和功能评估、水环境改善以及生态系统环境保护提供科学依据。

夏季典型风场下引江济太工程对贡湖湾水动力特征的影响

为探究引江济太工程对贡湖湾水动力特征的影响规律,以贡湖湾为例,基于太湖风生流物理模型分析了夏季典型风场下不同风速和望虞河引水流量作用时对贡湖湾的水动力特征影响范围和湾内垂向流速、平面环流分布的影响规律。结果表明,望虞河引水流量的变化对贡湖湾水动力特征的影响范围主要在近区和中区,对大太湖影响较小;引江济太工程的实施能显著改变近区和中区内望虞河出口轴线上的垂向流速分布特征,但对交界断面处垂向流速分布特征无影响;贡湖湾内平面环流特征受风速和引水流量的共同影响,风速和引水流量的变化对平面环流的面积、位置和形状影响显著。研究结果可为评价引江济太工程对贡湖湾水环境的影响提供水动力方面的理论支撑。

引江济太沿程小型过水湖泊典型重金属富集特征及潜在生态风险

为明晰引江济太沿程上小型过水湖泊漕湖中典型重金属的富集特征和潜在生态风险,通过对河湖系统表层沉积物中9种重金属(Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Sb和Hg)的含量分析,研究和分析了重金属的富集程度、生态风险和潜在来源。结果表明,除Co、Cr和Pb外,其余6种金属的平均含量均超过江苏省土壤背景值,Cd约是背景值的12.38倍,污染最为严重;重金属空间分布上主要集中在漕湖入湖口、圩区口、东西向中线附近以及支流口(CH11)处。地累积指数和潜在风险指数表明Cd为中污染,Zn、Sb和Hg表现为低污染水平;Cd作为主要的环境风险因子,表现为极高生态风险,表层沉积物中重金属污染整体表现为高风险水平。漕湖沉积物中重金属的富集受周边工业和农业活动的影响较大,Cd的污染与工业生产、引水和农业面源等关联较大。

引江济太通道望虞河的水质变化特征及磷通量计算

基于2007—2021年望虞河流域的每月巡测水质数据和2个水利枢纽调水数据,以及2021年沿望虞河布设的13个采样点数据,分析望虞河—贡湖在引江济太工程下的水质时空变化特征并计算望虞河出入湖磷通量。结果表明,长江来水除TN外可达到Ⅲ类水标准,西岸支流恶化望虞河水质,使得沿程水质变化特征复杂并抬升入湖污染负荷。2007—2021年引江济太调水期间,望虞河入湖的COD_(Mn)、TP相较长江来水分别上升40.2%和13.3%,长江来水本身也有导致贡湖水质恶化的风险。同期望虞河引江入湖磷通量累计1306.3 t,净通量237.5 t,对贡湖造成高磷素负荷冲击。

基于随机森林的引江济太入湖磷通量计算

在太湖蓝藻暴发的风险依然较高和未来规划引水水量增加的背景下,摸清引江济太入太湖不同形态的磷通量具有重要意义。基于2021年沿望虞河—太湖布设17个采样点的6次现场环境监测数据,运用随机森林(RF)方法构建溶解态总磷(DTP)浓度模拟模型并估算入湖溶解态磷和颗粒态磷通量。结果表明,RF模型的R^(2)、RMSE、NSE分别为0.690、0.0110和0.651,具有良好的拟合和泛化性能,为历史DTP浓度数据的反演提供了新思路。总磷、风向、浊度、水温、pH和溶解氧是模型的重要预测因子。2010~2021年,望虞河入湖的DTP通量为6.7~83.7 t,年均34.6 t,占TP通量的比例为42.2%~66.6%,引江济太调水入湖的溶解态磷输入对贡湖磷循环及水环境的影响需要引起重视,研究结果可为分析该影响提供关键数据,并为优化引江济太引水方案提供技术支持。

基于模糊集对分析的引江济太调水效益综合评价

从经济、社会和生态环境3个层面构建引江济太调水效益评价指标体系。考虑到评价标准边界值的模糊性,采用模糊集对分析评价模型评估调水工程对受水区的综合影响等级,并与综合指数法对比;用Cronbach系数α检验指标体系内部一致性可信度,在确定指标权重时,使用博弈论综合赋权法将主观权重(层次分析法)和客观权重(熵值法)集成,得到相对均衡的综合权重。运用上述方法对2014年引江济太调水进行综合评估,两种方法的评估结果都表明引江济太工程给受水区带来较大的正面影响,但模糊集对分析法用模糊联系度描述评价对象和评价标准的确定性和不确定性,能提供相对丰富的信息。

引江济太工程综合效益的评估及方法探讨

引江济太调水工程自2002年实施以来,不仅发挥了防洪除涝的巨大作用,而且给太湖流域带来了显著的社会、经济和环境效益.探讨评估引江济太工程综合效益的综合指数法与价值估算法,利用层次分析法确定评价因子权重,计算了城镇自来水厂的直接经济效益.通过公众与专家调查确定因子值,然后计算得到综合效益得分为U=77,表明引江济太调水对阳澄淀泖区的经济、社会和环境的综合效益明显,在保障流域河道水位、水环境功能达标、水资源需求满足率,降低人体健康风险,促进水资源综合利用,提高人居环境舒适度、水产养殖效益、水厂效益、工业供水及农业效益等方面效益明显.此外,在提供就业、促进地区文化以及旅游、房地产、航运等方面也有一定的效益.2002-2005年常规调水改善阳澄淀泖区城市自来水厂降低成本的年度效益分别为993万元、2926万元、3617万元、3507万元,合计11043万元.根据水厂效益在综合效益中的贡献比例,可得引江济太产生的经济效益约为4.8亿元,综合效益为53亿元.

“引江济太”调水中望虞河水质变化的规律

将水质划分为11个级别状态,用改进的Zadeh公式对水质指标进行规格化,构造水质变化的概率转移矩阵,并编写MATLAB程序计算望虞河调水区及望虞河各监测断面的水质变化进步度。结果表明,"引江济太"调水后,望虞河水质1—6月总的改善程度为0.0372;由各断面的水质变化进步度可知,望虞河江边闸下断面处的水质改善明显,虞义大桥水质呈恶化趋势,从张桥断面以后水质改善程度逐渐增大;总体来讲,调水对望虞河水质的改善有明显影响,但望虞河西岸的重度污染区严重阻碍望虞河水质的改善。

“引江济太”对2016年后太湖总磷反弹的直接影响分析

针对"引江济太"工程将总磷浓度偏高的长江水引入太湖后对2016年后太湖总磷反弹的影响,本文实测并收集整理了2016年前后"引江济太"调水入湖水量、磷通量及全太湖入湖水量、磷通量与太湖磷存量等数据,对2016年前后"引江济太"调水入湖水量、磷通量、磷形态与其他入湖河道水量、磷通量、磷形态以及全太湖的水质、受水区贡湖的水质进行了分析.结果表明:2016年前后,"引江济太"年均入湖磷通量为97.56 t,年均入湖水量为8.16亿m^3,从调水量、入湖磷通量、调水后短期磷响应及各湖区磷增量来看,"引江济太"与2016年后太湖总磷反弹相关性不强."引江济太"调水累计入湖磷通量为877.97 t,占太湖总入湖磷通量的4.58%,累计入湖水量占太湖累计入湖水量的7.36%,单位水量携带的磷通量仅为其他来水的一半左右,占比相对有限.与太湖主要入湖河流相比,"引江济太"调水属于优质来水,湖泊的入湖河流总磷浓度一般都高于湖泊本身的总磷浓度,"引江济太"调水总磷浓度偏高属于正常范围.目前"引江济太"工程在保证供水安全、缓解水华危机的同时对处于严重富营养化状态的太湖具有一定的改善效果,但未来引水量增加的情况下,必须继续关注引水带来的磷通量与太湖磷循环系统的关系,确保"引江济太"对太湖继续产生良性的影响.

引江济太调水工程对太湖水动力的调控效果

为研究引江济太调水工程对太湖水动力调控所产生的效果,采用数学模型对其水动力进行模拟.利用环境流体动力学模型(EFDC模型),以湖体水龄(描述湖泊水体交换速率的参数)为研究对象,系统地研究引江济太调水工程对太湖水动力的调控情况.结果表明:(a)引江济太调水工程对太湖湖体水动力过程的作用效果很大程度上取决于风速、风向以及出入湖的流量;(b)太湖湖体水龄的分布具有很强的时空异质性,夏天的平均水龄约为130d,其他季节的平均水龄约为230d;(c)太湖地区夏天的主导风向——东南风能够促进东部湖区(无锡、苏州水源地所在地)和梅梁湾湖区(太湖重污染区)的水交换,改善水体运动条件;(d)望虞河入湖的最经济调水流量为100m3/s.

“引江济太”工程对太湖及周边地区的影响分析

引江济太是近年来太湖流域实施的一项重要调水工程。本文应用监测资料,分析了太湖流域实施引江济太工程对太湖及其周边地区水资源量和质的影响,说明了引江济太工程有效增加了太湖流域水资源的供给,改善了太湖水体水质和用边河网地区的水环境,提出了需加强引水期水资源量质监测,并建议研究增加新的调水线路,扩大引江济太效果。

引江济太调水经济效益分析——以湖州市为例

采用分摊系数法定量分析了"引江济太"调水对湖州市三大产业经济效益的影响,同时基于灰关联分析法分析了湖州市总用水量和产业发展的关系,定性验证了调水经济效益分析计算的合理性。结果表明,"引江济太"对湖州市第三产业的经济效益影响最大,其次是农业,最后是工业。

“引江济太”工程背景下河网稀释净污需水计算及其应用

在分析河网水体稀释容量和自净容量的基础上,以太湖流域"引江济太"工程为契机,探讨河网水系污染物稀释扩散和截留净化规律,建立河网稀释净污需水量的计算模式,给出引水总量和流量确定的方法.以张家港市引长江水改善市区河网水环境工程为例,研究引长江水改善水环境的总体方案和实施的可行性,运用河网一维水量水质模型,分析计算各种引水方案,并进行引水效果预测评估,确定了张家港市区河网的引水量和引水方案,为"引江济太"工程的实施提供理论依据和技术支持.

“引江济太”水系有色溶解有机质的特征与来源

在"引江济太"水系的调查基础上,分析了有色溶解有机质(CDOM)的吸收光谱、荧光特性及其主要来源,探讨了CDOM与pH、DO、叶绿素a等水质指标的关系。结果表明:水体吸收系数a(355)与CDOM浓度呈显著正相关,均具有明显的空间差异,它们在河道出入湖口及开阔湖区较低,而在望虞河和太浦河中游较高,这显然与中游河道受纳了两岸污水有关,S值也表明望虞河受外源输入影响最大。通过三维荧光激发-发射矩阵(EEM)分析,发现了5种荧光团,包括2种类蛋白荧光团和3种类腐殖质荧光团,其中类蛋白荧光(特别是T峰)明显强于类腐殖质荧光。研究发现,水体DO浓度、pH值均随CDOM浓度呈指数函数递减。荧光指数(FI)明显偏向生物来源(约1.9),因此,"引江济太"水系CDOM以生物的本地生产为主,河道局部污染水体中的类腐殖质荧光可能来源于污水微生物对藻类产生的溶解有机质的转化,在局部河道中也有一定的外源输入。

2007～2008年引江济太调水对太湖水质改善效果分析

在对引江济太调水工程前期研究的基础上,对2007年无锡供水危机事件和2008年冬春季引水中引江济太工程的作用进行了系统分析。在2007年无锡供水危机爆发1周内,随着引江济太调水工程的进行,贡湖水厂水源地溶解氧和氨氮等水质指标从劣Ⅴ类转变为Ⅲ类,小湾里水厂和锡东水厂水质也有好转;在2007年下半年和2008年上半年调水条件下,2008年5月与去年同期相比,贡湖高锰酸盐指数、总磷和总氮质量浓度分别从7.04 mg/L、0.106 mg/L、4.10 mg/L下降到3.35 mg/L、0.087 mg/L、2.87 mg/L,氨氮水质指标保持在Ⅲ类,表明引江济太调水工程对改善太湖局部湖区水质、保障太湖供水安全具有重要意义。最后提出了进一步推动引江济太调水工程长效化运行的对策措施建议。

“引江济太”河段重金属在水体、悬浮颗粒物及表层沉积物中的含量特征研究及标准化分析

研究了"引江济太"河段(长江—望虞河—贡湖段)孔隙水、上覆水、悬浮颗粒物及表层沉积物中重金属的含量特征,并采用标准化分析方法推测了"引江济太"调水对太湖重金属含量及分布的影响。结果表明,"引江济太"河段的上覆水和间隙水中的重金属污染较轻,6种重金属(Cd、Pb、Zn、Cu、Cr和As)平均值大多低于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅰ类标准,且低于美国优先污染物国家推荐水质基准持续浓度。悬浮颗粒物及表层沉积物中主要的重金属污染元素是Cd,其中Cd平均值分别为2.20、1.78μg/g,为中国水系沉积物平均值的16、13倍,且达到加拿大淡水沉积物保护准则最初影响水平的3倍左右。标准化分析结果表明,"引江济太"调水工程对太湖重金属含量的变化有一定影响,"引江济太"河段沉积物中的重金属可能经过再悬浮过程进入水体,造成水体二次污染。

引江济太调水试验的理论和实践探索

太湖流域的水问题突出表现为流域水体污染严重,水质型缺水明显.根据水利部治水新思路,太湖局提出的利用治太骨干工程体系开展引江济太调水试验,取得了阶段性成效.文中在对引江济太调水试验理论、方案、实施效果以及流域水环境保护措施做初步探讨后,认为实施引江济太,以动治静、以清释污、以丰补枯是推进太湖流域水资源管理和保护的切实有效的措施.

引江济太工程调水效益评估

为了解引江济太工程的调水效益,采用分摊系数法、生产率变动法、水污染经济损失计算模型等方法,分别从经济、社会和环境三方面对调水效益进行量化,初步评估2010年引江济太调水为太湖流域受水区的经济、社会和环境带来的各种效益和影响。结果表明,2010年度引江济太调水综合效益约44.4亿元,工程调水效益显著。

引江济太对不同水域氮磷浓度的影响

在国内外调水实践的基础上,运用现状监测资料,具体分析流经望虞河、望亭立交水利枢纽调入太湖的长江水质和太湖不同湖区的水质,研究在调水初期及其后的过程中,氮磷浓度影响水质的变化规律。结果表明:长江水源中总磷、总氮浓度总体上低于贡湖、梅梁湖;长江水在流经望虞河进入太湖的过程中,太湖地区水质随着进水时间的延长而好转,水质浓度与进水流量的大小成反比;"引江济太"调水对迅速抑制太湖蓝藻暴发起到了重要作用。

引江济太调水试验工程对黄浦江上游水环境的影响分析

太湖流域水质型缺水明显.初步分析引江济太调水试验工程对太湖流域和上海黄浦江水资源水环境的影响,认为实施引江济太调水试验工程,是流域经济社会可持续发展的总体要求,有利于流域水资源调度管理和配置,有利于黄浦江水源地的保护.