平原河网区生态流量阈值研究——以江汉平原典型河流为例

生态流量是维系江河湖泊水生态系统的重要保障,而平原河网区水系错综复杂,传统生态流量计算方法适用性较差,开展平原河网区的河流生态流量阈值研究具有重要意义。以湖北省江汉平原典型河流为研究对象,从基本生态、特殊生境以及水环境保护等方面开展平原河网区的生态流量阈值研究,以多样化、动态化的需水过程定义生态流量阈值,结果与实际相符,研究成果可为平原河网区生态流量阈值的确定及应用提供借鉴。

珠江三角洲河网区极端水位事件风险传递规律

为研究珠江三角洲河网区极端水位事件的风险传递规律,基于13个水位站点1957—2016年的月水位资料,利用pair-copula结构构建珠三角河网区水位的风险传递模型,分析不同情景下极端水位在空间上的风险传递机制及其时间变化规律。结果表明:在低降水量条件下,珠三角河网区低水位风险顺向(上游至下游)和逆向(下游至上游)传递的概率均显著增大;高降水量条件下夏季丰水期的高水位顺向传递风险更高,低降水量条件下冬季枯水期的低水位顺向和逆向传递风险均较高;受人类活动影响,在高降水量条件下,1987—2016年夏季丰水期的高水位顺向传递风险比1957—1986年显著增强;在低降水量条件下,1987—2016年冬季枯水期低水位的顺向和逆向传递风险比1957—1986年显著增强。

平原河网区水力坡降对城市内涝的影响分析

嘉兴市位于太湖流域下游的平原河网城市,城区内地面标高整体较低。嘉兴市雨水管渠的排出口一般淹没在河道水面以下,排水条件较为不利。因此,合理的水力坡降对减小城市的内涝风险十分重要。综合水面率、河网密度及雨水管渠入河前的流动距离等因素,选取能够代表嘉兴市总体排水特点的典型排水分区,借助MIKE水力模型软件,研究不同河道最高控制水位对应的内涝风险情况,分析出当水力坡降大于20cm时,能基本保障嘉兴市平原河网区在设计重现期下的排水安全。研究结果可为城市水利调度和开发建设中地面标高的控制提供参考和指导。

珠三角河网区典型生境植物群落构成特征及生态修复

如何实现生态文明建设与三生空间高度混杂地区的高质量协同发展是珠三角河网区新时期面对的重要难题。以2018—2021年间积累的第一手田野调查资料为基础,针对广佛地区20处样地202个样点,综合生态学数量分析与风景园林学空间分析方法,研究河网区典型生境的植物群落构成特征及应用。结果表明:(1)珠三角河网区植物物种丰富,维管束植物共122科382属551种;植物群落“乔、灌、草、藤本”垂直结构完整,但乡土植物占比较低、外来入侵较严重;(2)动物友好植物种类丰富,共有鸟类友好植物88种、昆虫类友好植物90种、鱼类两栖类友好植物34种,但缺乏针对动物友好生境的科学配置;(3)河网区包括滨水、坑塘、农田、聚落四类典型生境以及9个稳定的植物群系,但在长期人为干扰下其生态功能和水乡风貌特征被严重削弱。最后,以佛山大美公园为例,探讨了以恢复河网区生物多样性和特色景观风貌为目标的生态修复实践。研究为珠三角河网区地域性景观恢复和三生空间混杂区域的近自然生态修复提供了重要的规划设计蓝本和实践示范。

沿江河网区水系连通及水美乡村建设要点初探

文中分析了沿江河网区农村水系的特点及存在问题,提出了沿江河网区水系连通及水美乡村建设要点:科学设定治理目标、合理采取治理措施、强化系统治理理念、形成常态管护机制。并以安徽省芜湖市湾沚区为例,对沿江河网区水系连通及水美乡村建设经验进行总结提炼,为沿江河网区水系连通及水美乡村建设提供参考借鉴。

苏州平原河网区浅水湖泊叶绿素a与环境因子的相关关系

运用回归统计方法,研究苏州平原河网区60个浅水湖泊水体叶绿素a与水温、pH、DO、CODMn、TN、TP等环境因子的相关性,建立相应的回归方程,同时分析了湖泊水体叶绿素a的时空分布特征.研究表明,平原河网区浅水湖泊水体叶绿素a含量具有一定的时空差异性,冬季叶绿素a平均含量比夏季低,但冬、夏季叶绿素a含量空间分布具有一定相似性,整个区域呈现较明显的东高西低的分布趋势;湖泊水体叶绿素a含量与理化环境因子水温、pH、DO、CODMn呈显著正相关,水温可能是平原河网区浅水湖泊浮游植物生长的限制性因子;叶绿素a与NO2--N呈显著正相关,与NH4+-N无明显负相关,与NO3--N无显著正相关,与TN无显著相关,而叶绿素a的对数与TP的对数呈一定的正相关,与TN/TP的对数呈显著负相关,平原河网区浅水湖泊可能是一定程度的磷限制性湖泊.

苏州平原河网区浅水湖泊冬夏季浮游植物群落与环境因子的典范对应分析

2005年12月和2006年6月对苏州平原河网区57个浅水湖泊的浮游植物群落进行了调查,共检出浮游植物8门62属73种,浮游植物主要由绿藻、硅藻和蓝藻组成.冬季浮游植物平均丰度为254.88×104cells.L-1,硅藻门丰度占总丰度的62.3%;夏季浮游植物平均丰度为2704.28×104cells.L-1,蓝藻门丰度达93.5%.运用典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)对调查范围内的57个样点62属浮游植物与11个环境因子关系进行研究.结果表明,水温、高锰酸盐指数、NO3--N和TN是影响苏州平原河网区浅水湖泊浮游植物群落分布的主要环境因子,在冬季,pH、NH4+-N及TP也是主要的影响因子;浮游植物中硅藻对环境变化具有较强的适应性,绿藻能耐受较高的高锰酸盐指数、氮磷营养盐和TOC浓度,而蓝藻对环境因子的响应有待进一步的研究.

苏州河网区河道沉积物重金属的污染特征

分析测定了苏州河网区河道底泥十个剖面样点60个样品中Cu、Pb、Zn、Cr、Al、Fe、K、Mn、有机质、TP、TN、粒度、pH及含水量,采用地累积指数、生态风险指数和相关分析等方法研究其重金属污染特征.结果表明:Cu和Zn处于中或中-强度污染,Pb处于无-中污染,没有Cr污染;垂直分布特征显示:Cu和Zn污染逐年变化较为一致,Pb污染有逐年加重趋势;重金属潜在生态风险处于轻微污染状态;相关性分析显示,有机质是影响其分布的重要因素,Mn、Cr、Cu、Zn、Pb五种重金属相关性显著;通过与国内外河流、水库和湖泊沉积物中重金属含量比较,苏州河网区河道重金属的累积受多种因素影响.

平原河网区水系结构连通性评价

河湖水系连通在增强抵御水旱灾害能力、提高水资源统筹配置能力和改善河湖健康状况等方面均具有重要作用,已成为国家江河治理的重大课题,但相关的理论和技术研究尚处于探索阶段。基于水系结构连通性评价的内涵,探讨了水系连通性与水系结构连通性的关系及水系结构连通性的影响要素,在分析了传统网络连通性评价方法在水网中的适用性基础上,提出了基于河道自然、社会双重属性的水系结构连通性评价方法,并通过对吴江市骨干水系结构连通性进行计算,验证了该方法的可行性。

太湖典型河网区地表水与沉积物氮、磷和重金属含量空间分异

将无锡城乡交错区河网分为城镇生活区水巷、工业区主河道、农业区主河道、农业区支流和鱼塘5种类型区。通过秋季(旱季)和夏季(雨季)2次采样,研究氮、磷和Cu、Zn、Pb、Cr、Cd在地表水和沉积物中的含量及其空间变化。结果表明:(1)城乡交错区地表水氮、磷来源于生活污染和工业污染的比例大于农田,同时具有来源分散、污染面广的特征。(2)由于城镇地表径流和工业活动影响,各类型区地表水重金属含量均有不同程度提高。但地表水重金属主要沿主河道迁移,旱季和雨季主河道重金属含量均大于农业区支流,而且随着与城镇距离增加,主河道沉积物重金属含量迅速降低,重金属污染影响范围较小。(3)与重金属相比,地表水氮、磷污染仍是太湖水网区主要的环境问题。但城镇及其周围河流沉积物中富集的重金属含量很高,其潜在环境风险不容忽视。

平原河网区径流小区和田块尺度地表径流磷素流失特征

选取盐城市射阳县典型圩区作为苏北平原河网地区的代表性区域,通过2 a的野外观测试验研究径流小区尺度(60 m2)种植棉花、油菜、玉米和大豆等不同旱作作物农田和田块尺度(10 hm2)的地表径流磷素流失特征。结果表明,2009和2010年秋熟作物棉田径流小区地表径流总磷负荷分别为356.60和290.28 g.hm-2。2010年玉米和大豆径流小区地表径流总磷负荷分别为169.08和192.20 g.hm-2。2010年春熟作物油菜径流小区地表径流总磷负荷为128.74 g.hm-2。研究期间共观测到11次田块尺度的降雨产流事件,次降雨事件地表径流总磷负荷平均值为50.66 g.hm-2,次降雨事件地表径流总磷的EMC平均值为0.23 mg.L-1。田块尺度地表径流总磷负荷平均值和EMC平均值均高于径流小区尺度。降雨、农田耕作管理措施和农田沟渠分布是平原河网区农田地表径流磷素流失的主要影响因子。

平原河网区城市水污染特征及控制对策研究

以典型平原河网城市——苏州市为例,进行水污染成因及控制研究。前街后河的棋盘式河网格局体现了苏州市特有的文化风貌,也使得苏州市同样存在平原河网城市共有的环境特征。古城区内,水体流速不大于0.01 m/s,C∶N严重失衡为0.4-1.4（其中C以BOD5计算）,水生态系统已遭到严重的破坏。针对苏州市古城区水污染特征,从区域水文循环角度,提出了时空分步实施的综合治理理念。即首先进行内外污染源控制;再通过适当的闸坝调度引入周边太湖或长江清洁水源,改善古城区水体水动力条件、缓解水体碳氮失衡;对于局部污染仍严重的水体进一步实施原位强化净化工程。通过效果评估分析及实施综合治理方案后,可使水体水质达到地表水环境质量Ⅳ类水标准。该方案为其他平原河网城市的水污染控制提供了参考。

太湖流域典型平原河网区降雨径流氮磷流失特征分析

通过对研究区降雨径流中氮、磷浓度的野外实验和定点监测,研究典型平原河网区的农田降雨径流氮磷流失特征及其输出规律。得出平原河网区内不同土地利用方式对土壤氮、磷流失的影响很大,同时也得出在平原河网地区氮、磷的输出浓度与降雨时间、径流大小密切相关等结论,为进一步相关研究提供资料积累。

苏州河网区河道沉积物磷的吸附释放特征研究

研究了苏州河网区河道沉积物磷的吸附和释放行为,分析了沉积物的理化性质对磷吸附释放特征的影响,并探讨了其与上覆水水质的关系。结果表明,沉积物磷的饱和吸附量为191.1～771.6 mg/kg,吸附能力强,但不同沉积物差异大;磷平衡浓度(EPC0)变化范围为0.013～0.183 mg/L,自然条件下沉积物对上覆水富营养化的发生起到了缓解作用;本底吸附磷(NAP)值范围为12.43～215.3 mg/kg,河道沉积物上自带的可解吸磷含量高;沉积物磷的吸附与释放过程均包括两个阶段,即前2 h为快速吸附或释放,10 h后,基本达到一种动态平衡;各因子相关性分析显示:沉积物中无机磷和铝含量是控制磷吸附与释放参数的最主要物理化学因子,磷的吸附与释放参数与CEC、有机质、粒度、铁铝等相关性不显著,可能是由研究对象本身的特点所决定,沉积物磷的吸附与释放是多个因素综合作用的结果。

潮汐河网区水污染总量控制及其分配方法

本文介绍了潮汐河网地区水污染总量控制的两种方法和水污染负荷总量分配的六种方法。对各种方法都建立了相应的数学模型,介绍了求解方法,并给出了各种方法的应用实例。

西太湖河网区恢复与退化河岸带湿地生态及水环境功能比较

对西太湖平原河网区严重退化的河岸带湿地进行恢复的基础上,开展了恢复后湿地和退化湿地内植物群落物种多样性,生物量,植物干物质体内氮、磷含量,湿地水体中悬浮物含量、氮、磷营养物质浓度以及恢复后湿地内反硝化作用等湿地生态和水环境功能方面的比较研究。结果表明:(1)已恢复湿地群落结构趋于完整,物种多样性指数值较高,一般在1.7～3之间,均匀度在0.5～0.9之间波动。退化湿地物种丰富度低,多样性指数值较低,分别在0.3～1.5(H′),0.15～0.65(J)之间波动。在水花生(Alternanthera philoxeroides)入侵的群落内,种类稀少,且分布极不均匀,仅在0.3～1(H′)和0.1～0.3(J)之间波动,群落结构严重退化。(2)在植物生长旺盛期,1m2湿地内的芦苇(Phragmites communis)、香蒲(Typha orientalis)及茭草(Zizania latifolia)分别为42,18株和17株。其在湿地内的生物量分别为:4692,5142kg和2182kg;(3)上述物种单位干物质中的氮、磷平均含量分别达到2.88mg/g和2.09mg/g;沉水植物作为滨岸带湿地群落结构的重要组成部分,不仅具有高的生物量,而且吸收氮磷能力强,单位干物质氮、磷含量分别达到7.27mg/g和4.14mg/g;(4)植物对水体及沉积物中可溶性氮、磷的有效吸收以及颗粒态磷的自然沉降作用,使得上游来水中的总氮浓度流经湿地时,降至0.15～0.89mg/L之间,平均下降了85%;总磷浓度则由进水时的0.248～0.598mg/L,降至出水时的0.002～0.083mg/L;(5)滨岸带湿地对河水中悬浮物的有效拦截、滞留和吸附作用,使得入湖河水中的悬浮物含量降低了90%以上;(6)在高温缺氧的环境中,滨岸带湿地表现出较强的反硝化作用,且由河心向河岸逐渐增强的趋势。近河心处测定的N2O通量为0.034～0.068之间,到河岸处升至0.046～0.089。反硝化作用是削减水体中氮负荷的有效途径。

遥感和GIS支持下的平原河网区暴雨产流模型研究

分析了产流模型研究和应用现状及平原河网区产、汇流特点，提出了遥感、ＧＩＳ支持下的平原河网区暴雨产流模型。模型将下垫面因素和暴雨因素列为随时空变化而变化的因子，并用遥感技术实时获取雨前土壤含水量等可变的区域下垫面数据；从物理成因出发，建立了反映暴雨产流内在机理、适合实际应用的数学模型，使模型具有高度的适应性，并对全区各时空单元的产、汇流情况分别进行计算模拟，模型计算结果与实际情况较为相符。

平原河网区地下水污染风险评价体系及其应用

针对平原河网地区特征,结合地下水污染影响因素及途径分析,建立了包含地下水本质脆弱性、地表水系和地下工程特殊脆弱性以及污染源荷载3个部分16个指标的地下水污染风险评价体系,并以上海市金山区为例进行案例解析#结果表明:金山区地下水脆弱性较高,中等脆弱以上级别面积达到449. 80km^2,占评价区面积的70.67%,主要受本质脆弱性和地表水系特殊脆弱性较高影响叠加而成;地下水污染源荷载评价“中”级别以下风险区面积达到555.44 km^2,面积占比达87. 27%,其主要潜在污染源为化工类工业园区及加油站;金山区地下水污染风险整体处于较低级别状态,“中”以下级别风险区面积为553. 38 km^2,“低”级别风险区面积为231. 13 km^2,“高”级别风险区主要集中在金山南部,是该区域较高的地下水脆弱性、密集的工业区等多因素综合叠加的结果。

潮汐作用对河网区重金属输移的影响

根据相关文献,推导了只考虑溶解态和悬浮态输移过程的一维河流重金属输移模型的表达式。根据2005年12月北江镉污染事故背景资料,对该模型的参数进行率定,以分析珠江流域西、北江河网区潮汐对重金属输移的影响。设定北江上游突发污染事故与下游大、中、小潮相遭遇的情景,将情景资料代入重金属输移模型进行模拟,根据模拟结果评价了事故对佛山市水厂供水带来的影响。分析结果发现,潮汐作用造成河流内水流往复震荡,对污染物的迁移过程影响较大;不同的潮汐作用导致西江、北江的水流补给形式发生变化,进而影响污染物的传播途径;污染事故与大潮相遭遇时,对供水造成的危害要远大于与中、小潮相遭遇时。

平原河网区灌区创新管理模式研究

平原河网区水系纵横交错,河道水流平缓,农田灌溉用水粗放,排水量大,用水效率低下,面源污染严重,灌区长效管理是实施最严格水资源管理制度"三条红线"的重要环节。分析平原河网区灌区特征和存在问题,结合目前农村土地流转工作的开展情况,建立灌区"土地流转+节水控排灌溉"的创新管理模式,改变平原河网区灌区规模小、灌溉田块分散的状况,形成农田规模化种植经营、统一集中灌溉的形式。一方面促进土地集约化和灌区规模化,增加农村效益和农民收入;另一方面提高灌区灌溉效率,减少灌溉排水量,降低进入水体的氮、磷排放量。有效保障灌区的长效管理和运行,提高农业用水效率和效益,改善农村水环境质量。