数字孪生潭江流域先行先试建设与实践

为提高潭江流域水利工程防洪调度能力,开展数字孪生潭江流域建设。数字孪生潭江面向流域防洪调度需求,围绕“四预”核心功能,以22座大中型水库、7座梯级闸陂为精细化调度目标,建设数据底板、模型平台、业务应用等,构建流域L1级数据底板,流域重点区域及工程L2级数据底板,开发六大类水利专业模型,构建具有“四预”功能的预报调度系统平台,实现流域多源监测感知与数据高效能管理,江河水库闸坝集中管理、联合调度、科学决策,最大程度保障流域内防洪(潮)的安全,完善预报监测薄弱环节,提升工程调度反馈时效性,同时为河湖规范化管理提供依据。项目成果在2022年“龙舟水”、台风暴雨防御期间投入实战,助力潭江流域水库、水闸群的联合调度,取得防洪不受淹、水资源不浪费的最佳效益。

潭江新会段堤防黏土力学特性及渗透特征试验研究

为研究潭江新会段堤防黏土体渗透力学特性,设计工程物理环境影响下的渗透力学试验。试验表明,干湿作用不会改变试样应变破坏特征,但冻融作用却会影响应力应变趋势。干湿、冻融次数愈多,应力水平均为递减,且冻融影响效应高于干湿作用。不论是干湿或冻融作用,均会导致试样渗透系数提高。论文可为堤防土体力学试验特征及渗透特性研究提供参考。

沉积物重金属污染评价方法比较——以潭江为例

重金属通常被认为是反映水环境质量的重要指标,而沉积物作为污染物的重要宿体则是水环境的基本组成部分。为对潭江流域沉积物重金属污染状况进行分析和评价,在潭江干流由上游至下游的近河口处共计15个采样点进行表层沉积物采样。对采得样品采用ICP-AES和原子吸收等方法进行测定。根据对15个表层沉积物样品的重金属含量检测后得到的数据,分别采用潜在生态风险评价方法、地累积指数法和沉积物质量控制基准对沉积物重金属污染状况和生态风险进行评价,得出的结果表明:潭江流域表层沉积物中Cd和Pb生态风险很高,Cu在部分采样点风险较高,As的污染风险一般,Cr和Zn的污染风险较低。通过潭江实例比较这3种评价方法,结合潭江实例,得出的结论认为潜在生态风险评价方法考虑较综合但主观性强,地累积法简便但具有局限性,沉积物基准与实践结合紧密但尚无普适基准。因此,对沉积物中重金属的生态风险评价需要用多种方法进行综合比较以减少误差提高准确度。

潭江流域森林碳储量及其动态变化

根据森林碳储量的计算方法和森林资源清查资料,结合实地调查校正,估算了11年来快速城市化过程中潭江流域森林的碳储量及其动态变化,分析了人口密度、GDP增长与森林的碳储量、碳密度的相关关系.结果表明,潭江流域森林碳储量由1990年的5.906×106t增长到2001年的7.852×106t,年均增长0.18×106t,增长率为3.05%,起到了碳汇的作用.人口密度的增加和经济的快速发展没有影响到森林碳储量和碳密度的增加,但林业发展速度远落后于经济发展的速度.合理的林业管理模式与经济发展相互协调是流域森林生态系统在城市化过程中提供更好的服务功能并促使区域生态环境可持续发展的关键.

潭江表层沉积物中多环芳烃分布特征及其生态风险评价

为分析潭江沉积物的多环芳烃污染特征及来源，评估其生态风险，对潭江15个采样点表层沉积物中16种多环芳烃单体的含量进行了测定。沉积物多环芳烃总含量范围为57．1—1563．6ngg，平均值为550．5ngg。整体来看，潭江沉积物多环芳烃污染处于中等偏污染水平。多环芳烃组成以4-6环为主。潭江沉积物同时受到相邻区域远距离迁移和本地燃烧源很大程度的影响，此外石油排放也是中下游沉积物中多环芳烃的重要来源。风险评价结果表明，除最下游的采样点15外，潭江各采样点风险均较低，但是在部分采样点某些多环芳烃含量超过了效应区间低值（ERL），可能存在着对生物的潜在危害。

潭江浮游植物调查及水质监测

2011年3月和7月对潭江浮游植物样品进行了采集,共鉴定出202种浮游植物,隶属于7门86个属,其中以绿藻门和硅藻门种数最多,各占据了种类总数的36.14%和43.56%,说明了绿藻和硅藻为优势类群(优势类群是按照生物密度确定的).依据Shannon-Wiener多样性指数、Margalef种类丰富度指数和Pielou均匀度指数判断潭江春季水体总体为轻度污染水体.

潭江鱼类群落组成及资源评价

2010年11月、2011年3月和2011年7月3个水情期对潭江流域的鱼类物种多样性和渔获物开展了野外调查,共采集到鱼类80种,隶属于10目26科64属,可划分为淡水种、河口性和洄游性.其中,鲤形目(Cypriniformes)和鲈形目(Perciformes)鱼类各占潭江鱼类总数的51.25%和30.00%.潭江鱼类上层、中上层、中下层和底层的优势类群分别是鲦(Hemiculter leucisculus)、鲮(Cirrhina molitorella)、点线银鮈(Squalidus wolterstorffi)、广东鲂(Megalobrama hoffmanni)、鲫(Carassius auratus)、鲤(Cyprinus carpio);河口处潮汐时(冬季)优势种为七丝鲚(Coilia grayi)、岐尾斗鱼(Macropodus opercularis)、月鳢(Channa asiatica)、梭鱼(Liza haematocheila)、舌鰕虎鱼(Glossogobius giuris).G-F多样性指数分析显示,恩平、赤坎镇和荻龙桥的DF指数、DG指数和G-F指数均较高,表明恩平、赤坎和荻龙桥在鱼类科、属水平上拥有相对较高的鱼类多样性.圣堂、君堂、牛湾和新会的DG指数、DF指数和G-F指数均较低,这与它们拥有较多的单种科和单属科相一致.潭江鱼类多样性主要体现为科、属水平上.

潭江底栖动物多样性调查及完整性分析

2011年3月和7月调查了潭江各样点的底栖动物群落,以多样性为评价指标,评估水质状况,并建立了潭江底栖动物完整性指数,评价潭江健康状况.结果显示,底栖动物共计29种.经过指标筛选,建立了适合潭江的B-IBI指标体系,该体系包括多样性指数、种类数、Margalef丰富度指数、均匀度指数、螺类占软体动物百分比.完整性评级结果与样点污染情况及生境有关.完整性评级为高、好、适度、差和恶化的样点分别为5个、3个、4个、5个和3个.夏季潭江健康状况要好于春季.

潭江流域森林碳蓄积与能源燃烧碳释放

研究了潭江流域典型区中小尺度森林碳库与人类活动化石能源碳释放.结果表明,自1990年以来,森林一直起着碳汇的作用,并且随着经济发展与时间延长,汇的作用得到加强,1990年森林净吸收碳量为1.0579×107t,到2002年森林净吸收碳量增至1.28061×107t,年平均净吸收碳量为1.856×105t.化石能源的碳释放与经济增长呈正相关,1990年的化石能源碳排放为9.508×105t,2002年为1.8562×106t,年平均增加量7.0×104t,2003年达到2.1968×106t,比2002年增加3.406×105t.2002年,潭江流域万元GDP能耗为2.21t标煤,高于珠江三角洲平均水平.如果提高能源利用效率,使能耗降低至平均水平,则可削减3.360×105t碳排放,大于2002年流域森林净吸收的碳量.从流域净吸收与净增排放的碳量来看,流域碳平衡与人类活动的关系有待进一步研究.

潭江流域水资源开发与保护对策

在潭江流域水资源调查中发现,目前潭江流域面临着流域发展对资源需求增加与水质下降双重问题,流域饮用水水源地优先保护与水资源持续利用已成为潭江流域开发研究的重要内容。通过对潭江流域水资源利用现状、特点与存在问题的分析,提出了相应的水资源持续利用与优化配置的对策与措施。

潭江流域水质现状及特征分析

采用多因子综合指数法和单因子评价法对潭江流域进行综合评价,评价结果表明:流域水质表现为有机污染型,污染程度呈分片分布,污染最严重的河段为干流中下游(三埠-牛湾段).因此在流域水质规划过程中应将生活污染源与禽畜养殖面源作为污染源控制的重点,必须按饮用水源优先保护的原则,重点作好中游水污染控制规划.

潭江下游及黄茅海入海口底栖动物现状及水质分析

通过对2003年8—12月潭江下游及黄茅海入海口16个采样点采集的17种底栖动物进行分析。结果表明，各调查站住底栖动物的栖息密度范围为0—440ind／m^2，平均栖息密度为143．44ind／m^2。底栖动物的生物量范围为0—91．08g／m^2，平均生物量为21．71g/m^2。生物多样性在0—1．61，说明该调查水域大型底栖动物种类组成具有种类少，数量大，生物多样性指数不高的特点。如果按照多样性指数评价水体水质的标准，则该水体基本属于中污染到重污染类型，但同时软体动物高的生物量和密度指示该水体水体水质尚清洁。因此，在以底栖动物的多样性指数来评价水质时，还要结合环境指示种及优势种进行分析。

潭江下游及黄茅海入海口浮游植物现状

2003年分别于8和12月对潭江下游及黄茅海入海口的浮游植物进行了调查。16个采样点不同时期的叶绿素a在0．28～37．50mg／m3范围内变动，冬季叶绿素a的含量显著高于夏季。16个采样点共观察到浮游植物58属，71种，其中绿藻门27种，硅藻门19种，蓝藻门12种，其余为隐藻、裸藻和甲藻类。16个采样点浮游藻类3次采样的平均丰度在11．2万～69．7万个／L。硅藻丰度最高，优势种为梅尼小环藻（Cyclotellameneghiniana），湖沼圆筛藻（Cosinodiscuslacustris），线形双菱藻（Surirellacaproni）；绿藻丰度居其次，优势种为栅藻（Scerdesmusspp．）等绿球藻目的种类；隐藻主要由啮噬隐藻（Cryptomonaserosa）组成；蓝藻和其他藻类丰度比较低。根据浮游植物种类组成和丰度，该调查水域属于中到富营养水平；浮游植物主要由淡水种类组成。

法政策学视角下“河长制”的立法与实践——以《江门市潭江流域水质保护条例》为例

全面推行"河长制"始于政策驱动。从法政策学视角考虑,"河长制"的推行需要考虑法律与政策的双重因素。"河长制"的立法,应该厘清环境政策与环境法律这两大制度工具系统之间的"边界",在法律的效能上要处理好制度与程序、权利和救济、义务与责任的关系。以潭江流域治理为例,在进行"河长制"的制度顶层设计时,需要考虑"河长制"实施的可行性、运行程序的正当性,既要注意利益平衡,拓展社会资金和公众参与渠道,保障"河长"决策权,也要通过建立严格的"河长"考核检查、评价、奖惩和约谈等行政问责制度,引入信息公开与环境公益诉讼,构建公务员信义义务体系,来规制"河长"权力,确保权力行使合理、合法。

潭江流域水资源开发与饮用水源地保护探讨

目前潭江流域面临着经济发展对资源需求增加与水质下降双重胁迫,流域饮用水源地优先保护与水资源持续利用已成为潭江流域开发研究的重要内容,通过对潭江流域水资源利用现状、特点与存在问题的分析,提出了相应水资源持续利用与饮用水源地保护的对策与措施。

流域森林资源调查及生物量动态研究——以潭江流域为例

对潭江流域森林组分与生物量调查研究发现:与1990年比较,2002年整个流域的林业用地面积增加了18962.1hm2,增长4.48%。流域生物量以湿地松和马尾松占优势,分别占流域森林生物量的39.12%和21.38%,阔叶树占15.39%,桉树和杉树分别占9.08%和7.97%,其它树种只占7.06%,总体来说,流域平均生物量2002年比1995年提高了6.21t·hm-2,平均每年提高0.89t·hm-2。说明近十二年来,植树造林的生态效益逐步体现出来,但同时也存在生物群落以马尾松、湿地松等先锋物种为主,森林结构单一的问题。通过分析研究,为潭江流域森林结构优化与科学管理提供依据。

潭江流域林业结构地域差异与调整对策

在社会经济快速发展的珠江三角洲地区,人类活动日益强烈,森林生态系统在平衡人类影响中的作用日益显著,但人工森林结构与分布差异越来越成为影响森林生态系统功能发挥的瓶颈。研究发现:(1)潭江流域林业用地结构失衡,作为潭江上游的恩平有林地面积仅占23.99%,潭江下游江门市区仅占13.93%,而未成林地,恩平却高达41.66%,这种森林分布结构不利于上游水源涵养功能与下游生态补偿功能的发挥;(2)无林地地域差异较大,人工造林仍有很大的潜力,台山、恩平、开平及江门市区无林地分别占全市域无林地面积的49.96%、14.06%、13.56%与12.28%;(3)流域林分结构单一,单一物种优势度突出,如台山、开平湿地松分别高达43.07%、45.13%。基于潭江流域森林分布与结构现状,提出了相应的改善与调整措施。

潭江下游及黄茅海沉积物重金属污染调查

通过对潭江下游和黄茅海沉积物中重金属污染的调查研究,发现潭江下游沉积物中,重金属Ni,Cd,Cu,Hg含量超标,污染较严重;黄茅海沉积物中,重金属Ni,Hg含量超标,其余6种重金属均未超标。针对调查结果,分析说明重金属含量与沉积物理化性质以及重金属之间都存在着复杂关系。

潭江干流水质时空变化规律分析

依据潭江干流2001～2010年的水质监测数据,应用季节性肯达尔检验方法和有机污染综合指数法对水质时空变化进行评价分析,结果表明:近10a来,潭江流域在社会经济迅速发展的同时,主要污染物的排放也得到了一定的遏制,除石咀河段水质显著下降外,其余河段水质状况同10a前相比并没有明显恶化。在空间上,上游河段水质较好,明显优于中下游水质,开平市长沙至新会天马码头河段为重点污染区域和主要污染物输入区域,入海口河段处于轻度污染状态。

潭江流域森林生态资产估算及其动态变化研究

以潭江流域为例估算生态资产:(1)流域森林生态资产持续增长,但增长速度较慢;(2)按主要林种生态资产总价值排序分别为:湿地松>马尾松>阔叶林>桉树>杉树>针阔混林>相思>针混林>木麻黄>南洋楹>黎蒴,而单位面积生态价值排序为:木麻黄>相思>杉树>湿地松>针混林>阔叶树>马尾松>桉树>针阔混林>黎蒴>南洋楹,与目前造林采用的以耐酸耐贫瘠的先锋林种为主有关;(3)潭江流域生态资产空间分布存在明显差异,按县级行政区排列,台山最大,依次为恩平>开平>鹤山>江门市区;(4)潭江流域单位面积生态资产为全球热带/亚热带单位面积生态资产的44.22%,说明流域现有森林结构生态效益较差,在造林过程中过应以地带性植被为主,逐渐替代目前林种。从总体来看,潭江流域以先锋林种进行造林营林不利于流域生态效益的充分发挥。