滆湖北部人工地形重塑下风浪场变化研究

风浪是影响浅水湖泊物理生境环境重要的水动力要素之一。基于滆湖实测风浪数据,建立了滆湖风浪模型,验证结果表明模型可以较好模拟滆湖风浪随风场变化情况。在此基础上开展滆湖北部水域在人工地形重塑工程实施后的风浪变化情况分析。结果表明,不同季节盛行风下,风浪强度和湖底扰动强度均有一定程度的衰减,这有利于水体透明度和水底光照条件的改善。风浪强度的衰减使得具有有利于水生植物生长与发育风浪条件的水域面积显著扩增。人工地形重塑的实施,有利于滆湖北部水域水生植被物理生境环境改善,从而为滆湖北部水域水生植被的修复提供较好的环境支撑,也为其他浅水湖泊地形重塑工程的实施提供借鉴。

滆湖及长荡湖区域磷污染源数值解析与评估

针对太湖流域典型区域滆湖、长荡湖区域总磷污染问题,采用流域—区域尺度嵌套的数学模型模拟方法,开展面源磷污染负荷时空分布特性数值模拟与评估,分析了区域内工业、生活、林业三种行业类型面源污染特征。结果表明,滆湖、长荡湖区域工业、生活、林业面源磷污染负荷总量为100.32 t/a;从空间分布特征来看,两湖区域面源磷污染高风险区为武进区的武南小流域、宋剑湖小流域、横林小流域和金坛区的华兴小流域、城区小流域;从行业分布特征来看,滆湖、长荡湖区域工业面源磷污染占比最高,生活面源次之,林业面源占比最低,三种类型面源磷排放对区域总磷污染的贡献比为75∶22∶3,工业、生活及林业面源磷污染排放均表现出第三季度明显高于其他季度的特征。

常州市滆湖组土体工程地质层划分及其应用

滆湖组土体是吴标云、李从先(1987)对长江三角洲第四纪地质研究时所命名,命名地点在常州武进寨桥D114孔,因位于滆湖东侧而称之,长江三角洲地区广泛分布,时代为晚更新世(冯金顺,2001)。常州市除低山丘陵和长江漫滩外,广袤的平原区滆湖组土体皆有分布,是常州市工业与民用建筑的主要基础持力层,也是与浅层地下空间开发关系最为紧密的地层。因此,对滆湖组土体进行工程地质层划分.

生态保护红线区域生态状况调查评估——以滆湖为例

为推动长江生态保护和高质量发展,在长江流域具有重要生态功能的水体进行生态状况调查评估,对构建长江流域水生态考核机制具有重要意义。文章以常州市生态保护红线——滆湖为例,开展水生态状况调查评估,构建一10套涵盖水体理化要素指标、湿地营养状态、沉积物污染状况、水生生物学(底栖动物情况)、湿地生态系统健康评估的水生态环境质量监测评价体系。结果显示,滆湖营养状态呈现中度富营养,湖中区沉积物营养盐含量较高,沉积物重金属Cd、As、Zn总体表现为清洁,耐污能力较强的物种在滆湖优势度较高,湿地健康综合指数分值为65.89分,整体处于亚健康状态。

生态清淤对滆湖水质影响的数值模拟

本研究以滆湖清淤为例,采用MIKE21软件对清淤后滆湖不同区域水质变化进行情景模拟预测。结果表明,清淤的集中区域取水口附近水体中,氮磷削减明显,丰水期削减率最高可达8.15%;部分清淤的北部区域丰水期削减率最高可达7.42%,未进行清淤的南部区域水体中氮磷几乎没有削减。

基于主成分分析法优化神经网络的滆湖组黏性土抗剪强度预测

为了研究苏锡常地区滆湖组黏性土抗剪强度特性,建立抗剪强度参数预测模型;以研究区711组滆湖组黏性土物理力学试验数据为载体,运用主成分分析(principal component analysis,PCA)方法,从样本11个指标中提取影响目标变量的主成分;将其作为反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)模型的输入层,建立基于PCA-BPNN算法的滆湖组黏性土抗剪强度预测模型。结果表明:当主成分数量为3时,主成分累计贡献率达93.4%;第一、二主成分贡献率分别为52.1%和36.6%;PCA算法即保留了样本大部分信息,又实现了对多维变量的降维。第一主成分可归纳为土体孔隙特性,与黏聚力和内摩擦角均呈负相关关系;第二主成分可归纳为土体水稳性,与黏聚力和内摩擦角均呈正相关关系;土体孔隙特性越显著,水稳性越弱,抗剪强度越低。建立了滆湖组黏性土抗剪强度参数PCA-BPNN预测模型,模型抗剪强度拟合优度为0.85,内摩擦角拟合优度为0.72;模型可靠性总体较高。可见PCA-BPNN预测模型即可降低解释变量间的多重共线性,简化了模型,又能够提升模型的泛化能力;为运用数学方法研究土体工程地质参数提供了参考。

基于LASSO-BP神经网络模型的滆湖组黏性土抗剪强度预测

为了研究苏锡常地区滆湖组黏性土工程地质特性,建立能够描述其抗剪强度特性的预测模型,笔者选取727组土工试验数据作为研究样本,运用LASSO算法筛选出对抗剪强度影响显著的参数,然后结合BP神经网络算法建立抗剪强度预测模型。结果表明:①滆湖组黏性土的黏聚力、内摩擦角与液性指数、压缩系数呈反相关,与塑性指数、饱和重度呈正相关;②确定液性指数、塑性指数、压缩系数、颗粒比重、饱和重度等5个参数为抗剪强度的预测参数,建立了基于LASSO-BP神经网络算法的滆湖组黏性土抗剪强度预测模型;③黏聚力预测模型的拟合优度R=0.92,平均绝对误差<5.4 kPa;内摩擦角预测模型的拟合优度R=0.75,平均绝对误差<1.7°。模型预测精度及可靠性总体较高,能够对滆湖组黏性土抗剪强度进行有效预测。预测模型引入LASSO算法,为运用数学方法研究土体参数间关系提供参考。

长荡湖、滆湖、竺山湾藻类功能群结构组成与环境因子的关系

为研究太湖流域上游长荡湖、滆湖、竺山湾三大典型浅水湖泊藻类功能群结构组成与环境因子的关系,基于2019年2月至2020年10月水文、水质及浮游植物数据,采用Q指数、香农-维纳多样性指数、TLI综合富营养化指数分析了3个湖泊的水质状况,采用非度量多维尺度变换(NMDS)分析了浮游植物群落结构组成特征,采用冗余分析探讨了浮游植物功能群与环境因子的关系。结果表明:长荡湖和滆湖水质整体属于轻度富营养化,竺山湾除冬季外,均属于中度富营养化;长荡湖、滆湖、竺山湾分别有浮游植物7门61属96种、8门75属129种和6门53属124种,分别划分为9、10和11个优势功能群;3个湖泊藻类功能群变化的共同环境因子是水温、高锰酸盐指数和总磷,而总氮和氮磷比对3个湖泊功能群结构变化的作用并不明显。

基于水质荧光指纹法的湖泊污染溯源研究——以太湖流域滆湖为例

随着社会经济和城市化进程的快速发展,湖泊水环境污染问题日益突出,加剧了湖泊原有功能的退化和丧失,因此污染治理成为了湖泊功能恢复和可持续发挥的必要条件,但如何实现污染精准溯源又是污染治理的重要前提。为此,本文以太湖流域滆湖为例,采用一种新兴技术——水质荧光指纹法开展湖泊污染溯源。于2021年累计采集滆湖周边70个农业、13个生活、3个企业排口的瞬时出水构建污染源荧光指纹库,连续12个月采集滆湖湖体8个样点水样分析水体荧光组分。通过平行因子分析共解析出4种污染源指纹和滆湖5种水体组分,经荧光相似度(塔克同余系数)分析进一步明确滆湖主要受到种植业面源、生活源和工业源的影响。此外,荧光强度与叶绿素a浓度和藻密度的强相关性表明藻类繁殖活动也会影响滆湖。从不同污染源对滆湖的时空影响特征来看,种植业面源主要在春、夏季影响西部、中部水域,生活源主要在夏、冬季影响西部、北部水域,工业源主要在特定月份(34月、1012月)影响西部水域,藻类繁殖活动主要在夏季影响湖体。通过荧光组分与水质参数的时空相关性分析得到农业源和总磷、总氮,生活源和氨氮、有机物参数(BOD 5、COD Cr、COD Mn),藻类繁殖活动和Chl.a、藻密度,工业源和Cu、Zn分别呈现出强相关性,表明荧光指纹法在水质溯源方面也有一定潜力。研究结果既可为滆湖当地的环境管理部门提供有价值的污染源信息,也可为其他湖泊开展污染溯源工作提供技术参考。

新时期背景下滆湖水生态修复中的水资源调控优化探究

新孟河工程引水后,现状工况下平水年(p=50%)时滆湖年内水位变化不能满足适宜水生植物生长的湖泊水位要求。为此研究在新孟河工程即将启动引水的新时期背景下,采用太湖流域一维河网水动力模型,以湖泊水生态修复中水生植物生长对滆湖水位的要求为目标,根据现行水资源调度下的目标实现情况,提出有利于滆湖水生植物生长的水资源调控优化措施。结果表明,在新孟河工程启动引水后,平水年(p=50%)时通过增加新孟河工程(界牌水利枢纽)在年内1月~3月与6月~7月的排江机会,同时减少区域其他沿江口门的引江机会,可以在满足平水年新增湖西区入湖水量25.2亿m^(3)的前提下,达到适宜水生植物生长的调度目标水位要求。

基于MIKE21数值模拟的滆湖换水能力评估分析研究

湖泊换水能力直接影响着污染物迁移和水体自净能力,为探究不同引水流量入湖对滆湖换水能力的影响,文中使用MIKE21建立了滆湖水动力水质模型,模拟并对比分析多种工况及工况组合对湖区整体和局部的水体交换能力的影响;提出了使用水体更新时间和水体交换率两个指标,定量分析交叉验证水体交换能力。结果表明:引水流量为100、150、200、250 m3/s时整个湖泊水体交换率到达80%以上分别需要60 d、45 d、32 d、30 d。本文的网格划分方案为湖泊水动力水质模型建模提供了新思路,换水能力两个指标能够从时间和空间上综合全面的评估湖泊换水能力,研究成果可为滆湖水质改善工程提供重要科学参考。

滆湖底栖动物群落结构及水质生物学评价

2019年1—12月对常州市武进区西南部的滆湖开展了底栖动物监测与分析,并通过BPI生物学指数和Shannon-Wiener多样性指数对滆湖进行水质生态评价。结果表明:共鉴定出底栖动物14种(属),其中摇蚊幼虫类种类最多,共8种,寡毛类5种,软体动物类1种;主要优势种为红裸须摇蚊(Propsilocerus akamusi)、太湖裸须摇蚊(Propsilocerus taihuensis)、克拉泊水丝蚓(Limnodrilus ciaparedeianus)和梨形环棱螺(Bellamya purrificata)。2种指数评价结果显示,滆湖水质现状处于中度污染时期,属于富营养化过程的初中期。

滆湖水污染治理对策研究

滆湖为苏南地区仅次于太湖的第二大淡水湖,近年来随着地区经济的快速发展和城市化进程的加快,滆湖水污染和富营养化现象日趋严峻。本文分析了滆湖及其上游汇入河流的水质现状,并在滆湖布设了12个底泥监测点,对底泥污染物含量进行了分析,从城乡生活污水收集、工业污染源、农业面源污染、船舶污染等方面分析了存在的问题,并有针对性地提出了水污染治理及防治策略。

江苏滆湖浮游藻类群落结构特征

2004年4月—2006年1月对江苏滆湖的浮游藻类进行了调查,分析了浮游藻类的群落结构、物种多样性以及浮游藻类与滆湖理化参数的相互关系。调查共鉴定出浮游藻类8门147属267种,绿藻种类最多,其次是硅藻和蓝藻;优势种主要是铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、不定微囊藻(M.incerta)、点状平裂藻(Merismopedia punctata)、微小平裂藻(M.tenuissima)、线形棒条藻(Rhabdoerma lineare)和小空星藻(Goelastrum microporum);总藻类密度年平均值为4871.09×104ind·L-1,生物量年平均值为7.302mg·L-1;密度秋季最高,生物量春、秋季较高;春季藻类物种多样性最高,多样性指数与其藻类密度负相关而与藻类生物量正相关;滆湖浮游藻类现存量由北向南逐渐减小,北部湖区与中部湖区浮游藻类现存量差异不显著,与南部湖区的差异显著,中部湖区与南部湖区间差异不显著。

滆湖轮虫群落结构与水质生态学评价

研究了浅水湖泊——滆湖的轮虫群落结构,并用轮虫污染指示种类、E/O值、QB/T值和生物多样性指数评价滆湖的水质和营养状况。在两周年的研究中,共发现轮虫69种,污染指示轮虫39种。优势种为萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)、前节晶囊轮虫(Asplanchna priodonta)、针簇多肢轮虫(Polyarthra trigla)、长三肢轮虫(Filinialongiseta)和裂足臂尾轮虫(B.diversicornis)。轮虫密度年平均值为1584ind./L,生物量年平均值为5.9821mg/L。密度秋季最高,生物量夏季较高。轮虫物种多样性较低,多样性指数与其密度及生物量正相关。滆湖三个生态功能区轮虫的种类相似;湖区北部与中部的轮虫现存量差异不显著,与南部的差异显著,中部与南部间差异极显著。根据指示生物法、生物指数法和多样性指数法评价滆湖水质及营养类型,滆湖为富营养型。

滆湖东岸生态修复试验区的水质净化效果

在滆湖东岸的小庙港湾,构建由沉水、浮叶和挺水植物组成的生态修复试验区,研究其水质净化效果。于2009年12月至2010年11月,跟踪监测敞水区(对照区)和试验区的水体理化指标。结果表明:(1)试验区水体悬浮物(SS)的去除效果较好,周年平均去除率达24.85%。(2)试验区水体透明度改善较明显,比敞水区提高11.24%。(3)试验区水体总磷(TP)和叶绿素a(Chl-a)的去除效果明显,两者浓度周年平均值分别比敞水区下降21.90%和22.83%。(4)试验区水体总氮(TN)、氨氮(NH3-N)和高锰酸钾盐指数(CODMn)的周年去除率较低。与敞水区相比,CODMn和NH3-N浓度的周年平均值分别仅下降9.49%和3.52%,TN浓度周年平均值比敞水区增加6.69%。(5)试验区水体水质的净化效果受季节、水生植物生长状况等因素的影响。

网围养殖对滆湖底栖动物群落组成及物种多样性的影响

2002年4月、7月、11月和2003年1月对滆湖底栖动物群落组成、分布及多样性现状进行了研究.结果表明,滆湖现有底栖动物31种,其中软体动物14种,淡水寡毛类6种,水生昆虫7种和水蛭4种.主要优势种为梨形环棱螺和羽摇蚊.相似性分析表明,滆湖网围养鱼区和网围养蟹区底栖动物群落组成相似程度较高,而都与非养殖区差异较大,说明网围养殖对底栖动物组成存在影响;而且网围养鱼对底栖动物的影响更甚于网围养蟹的影响.多样性分析表明,滆湖底栖动物多样性呈现自北向南递增以及夏秋低、冬春高的时空变化格局.

河口前置库系统在滆湖富营养化控制中的应用研究

通过对建立在滆湖西北部夏溪河与扁担河汇合进入滆湖湖口处的前置库系统进行研究,结果表明前置库系统对入湖河流中氮、磷和藻类的去除作用明显。在稳定运行期内,可将劣Ⅴ类进水水质提高至Ⅲ～Ⅳ类,ρ(TN)和ρ(TP)也分别由1.21～3.09和0.05～0.24 mg.L-1降至0.62～1.26和0.03～0.09 mg.L-1,平均去除率均约为60%;对藻类,ρ(Chl-a)则由15.10～126.07降至4.32～42.95 mg.m-3,平均去除率为(67.55±3.06)%,最高可达82.82%。此外,在前置库系统的不同分区,调蓄缓冲区对TN、TP和Chl-a的去除作用均比较明显,与其他分区之间差异显著(P<0.05);在同一分区,对于不同水质指标,仅有生态稳定区对Chl-a的去除作用明显,且与对TN、TP的去除作用之间存在显著差异(P<0.05)。

太湖流域滆湖底泥重金属赋存特征及其生物有效性

为了探讨太湖流域滆湖底泥重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Ni和Pb)的赋存特征及其生物有效性,对底泥重金属总量、形态以及生物富集量进行了分析.结果表明,6种重金属含量的空间分布表现为北部湖区最高,其次为南部湖区,中部湖区最低,重金属Ni、Cu、Zn和Pb含量显著高于沉积物背景值,分别是背景值的4.77、3.89、2.96和2.76倍,重金属总量与沉积物中的黏土成分含量具有显著相关性.采用三级四部提取法对重金属形态进行分析表明,6种重金属的生物有效态(弱酸结合态、可还原态和可氧化态之和)含量顺序为Cd>Cu>Zn>Pb>Ni>Cr,其中Cd、Cu、Zn和Pb的生物有效态含量分别占总量的84.15%、78.47%、76.50%和64.29%.Cu和Zn在铜锈环棱螺中富集含量要显著高于其他金属元素.相关性分析表明,6种重金属中仅Cr和Pb的生物富集量与有效态含量具有显著相关性,这表明,重金属在生物体内的富集不仅与有效态含量有关,还与底泥重金属总量有关.因此,评价滆湖重金属的生态风险时需要综合考虑重金属的总量及生物有效态含量.

滆湖和骆马湖春季浮游植物光合作用活性的研究

本研究应用Phyto-PAM荧光仪测定滆湖和骆马湖春季浮游植物的光合活性,包括浮游植物最大光量子产量Fv/Fm(可变荧光与最大荧光之比)、有效光量子产量ΦPSII(实际光合作用效率)和快速光响应曲线(RLC);同时,采用显微镜对浮游植物进行镜检和计数.结果表明:滆湖蓝藻和硅藻的最大光量子产量分别为0.36～0.52和0.27～0.53,实际光量子产量分别为0.25～0.37和0.25～0.36,没有检测到绿藻的光合活性,RLC曲线表明蓝藻有较高的光合作用效率,更易形成优势种群;骆马湖绿藻和硅藻的最大光量子产量分别为0.45～0.65和0.41～0.49,实际光量子产量分别为0.25～0.32和0.19～0.25,没有检测到蓝藻的光合活性;滆湖浮游植物丰度在530×104～4200×104cells/L之间,平均值为2918×104cells/L,群落组成以蓝藻门、硅藻门、隐藻门和裸藻门为主;骆马湖浮游植物丰度在260×104～510×104cells/L之间,平均值为379×104cells/L,群落组成以硅藻门和绿藻门为主.综合滆湖和骆马湖水体的营养水平、浮游植物丰度和光合作用活性表明,湖泊富营养化能提高浮游植物种群丰度和蓝藻的光合作用活性,进而有利于蓝藻在浮游植物群落中占有竞争优势.