生态补水对孝妇河湿地水华的预防效果模拟

基于二维水环境数学模型理论,构建了考虑生态补水扰动下的孝妇河湿地水域富营养化模型,采用决定系数判断模型的可行性,通过水华危害指数H评估不同生态补水方案下的水华预防效果.设定8种不同的生态补水情景,分析了湖泊水动力、水质的演化特征.结果表明:二维水环境数学模型模拟误差低于20%,COD、氨氮、总磷、总氮四种污染物决定系数大于0.8,分别为0.95,0.94,0.87,0.81.在相同补水量条件下,短时长的补水措施效果更佳;在不同补水量的条件下,大流量的补水效果更佳;同等补水条件下,多点位补水效果更佳.研究优选出最佳生态补水方案为方案B8:上下游同时补水,补水总量200万m^(3),分20次间断补给.

基于GEE的白洋淀水体生态补水后时空格局变化分析

生态补水是白洋淀生态环境治理的一项重要举措,根据生态补水机制的变化过程,将白洋淀的生态补水过程分为临时补水阶段、应急补水阶段和稳定补水阶段。为进行各生态补水阶段下白洋淀水体的时空格局变化分析,通过GEE对白洋淀在1990-2022年的701幅遥感影像进行水体和冰体提取,分析不同阶段下水体时空变化格局,以及专门分析了冬季结冰期的冰体面积变化。主要得出以下结论:①在各个生态补水阶段,白洋淀水体面积均呈现在夏季最小,冬春季最大的特点,而随着生态补水机制的不断完善,白洋淀水体面积变化幅度逐渐减小,呈现“削峰补低”的变化规律,其中临时补水阶段的逐月平均水体面积介于0.63~186.03 km^(2),稳定补水阶段的逐月平均水体面积介于17.88~109.15 km^(2),变化幅度减小了50.77%;②生态补水机制的完善让白洋淀呈现永久性水体大幅增加,间歇性水体大幅减小的变化规律,其中临时补水阶段永久性水体面积为7.66 km^(2),而稳定补水阶段的永久性水体面积为23.62 km^(2),增加了208.16%,间歇性水体面积则从263.50 km^(2)减少到143.58 km^(2),减小了45.51%;③从冰体面积变化角度分析,随着生态补水机制的不断完善,白洋淀的冰体面积不断减小,其中一月份的平均冰体面积从72.77 km^(2)减小到12.60 km^(2),减小了82.69%。结果表明:生态补水机制的完善并没有导致白洋淀水体面积不断增加,而是使白洋淀的水体环境更加破碎化;在全球变暖以及其他因素的影响下,白洋淀的冰体面积大幅减小;这种趋于破碎化、板块化的水域特征可能不利于生物多样性的保护,但鉴于生态系统对于水文响应具有滞后性,今后需进一步加强生态水文响应过程监测和研究。

基于MIKE21研究生态补水对巢湖水质时空分布的影响

选取引江济淮工程中引江济巢段的2条生态补水路线,设计3种生态补水方案:方案一为西兆线、菜巢线双线引入巢湖,经裕溪河巢湖闸流出;方案二为兆河单线引入巢湖,由白石天河的白山节制枢纽流出;方案三为生态补水经兆河单线进入巢湖,经裕溪河巢湖闸流出。利用MIKE21软件建立巢湖水动力水质耦合模型,模拟巢湖水动力和水质时空变化过程及4个敏感区域(南淝河入湖口、峔山岛、忠庙和饮用水水源地)的水质改善效果。总体看来,方案二对南淝河入湖口、峔山岛、忠庙水质改善效果最优,而方案三使饮用水水源地总磷(TP)浓度降幅最大。方案二降低了峔山岛、忠庙区域蓝藻暴发的潜在风险,使总氮(TN)/TP分别从14.7、13.4降至7.4、4.0;方案三使饮用水水源地的TN/TP从10.0降至4.8,降低了饮用水水源地蓝藻暴发的潜在风险,但3个生态补水方案中南淝河入湖口区域的TN/TP均在15~20,表明蓝藻暴发风险依然较高。引江济巢工程对巢湖水环境改善有积极的效果,可以保证巢湖市饮用水水源地的水质安全,但由于西半湖的水动力环境未得到改善,蓝藻暴发的潜在风险依然较高,因此,要优化生态补水方案,并有效控制入湖河流流域的地表径流污染、农业面源污染及城市合流制系统的溢流污染。

城市湖泊随季节变化的生态补水数值模拟研究

城市湖泊在社会经济发展中发挥着生态系统服务、防汛、景观等重要功能的同时,其水质受到污水排放、下垫面改变和污染物输入的严重威胁。然而,大多数水生态修复措施未考虑降水、排涝等因素的季节变化特征。提出了考虑年内降水分布规律和城市排涝需求的季节变化生态补水方案。以武汉市龙阳湖为研究对象,通过构建二维水动力水质数学模型,模拟生态补水措施实施后湖泊水质状况,从时间和空间两个维度分析水质目标的可达性,得到生态补水推荐方案。结果表明:在Ⅳ类水质的总体目标下,推荐方案的湖泊水质平均达标面积比例和平均达标天数比例均高于80%,效果较好。研究成果可为城市湖泊的生态补水工程措施提供技术支撑。

基于MIKE21模型模拟的异龙湖水动力特性与生态补水效果研究

异龙湖是云南九大高原湖泊中面积最小、水量最少、最易受人类活动干扰的湖泊,近年来湖泊水质波动性变化特征明显,湖区水质尚未企稳向好。针对异龙湖流域水文资料匮乏、水质资料较少且湖区水质受气候及人类活动干扰响应明显等特点,依托数值模拟技术来模拟并反演湖区水动力与水质演变过程十分必要。采用GPS示踪浮标法、声学多普勒流速剖面仪监测法和加密加频监测入湖河流与湖泊水质的方式,开展异龙湖生态补水前后的湖泊水动力与湖区水质监测,具象化分析及展示补水水质改善效果,并同时构建了基于MIKE21的平面二维水动力与水质耦合模型。模拟预测结果表明,在常年主导风场西南偏西风下,南北湖岸流向为西北—东南,湖心呈顺时针环流,湖东存在逆时针小环流,在湖西有明显的弱流区,不利于水量、物质交换;年内水质浓度COD总体呈现湖西低-湖中湖东高、雨季明显高于旱季的时空分布格局;在年补水量约3 500万m^(3)和多点、最大补水能力1.95 m^(3)/s的“旱季(11月至次年5月)补水”方案下,湖西、湖中、湖东3个点位COD年均浓度分别可改善约27.6%、24.0%、18.1%,补水带来的水质改善效果十分明显,可为异龙湖生态调度与湖泊水生态修复改善提供良好的决策支撑。

辽宁卧龙湖湿地生态补水方案研究

针对卧龙湖湿地面积萎缩、水生态水环境逐步恶化问题,开展了改善卧龙湖湿地生态环境的补水方案研究。首先建立了卧龙湖湿地水动力学-水质模型,率定及检验了模型参数;其次分析计算了卧龙湖湿地的需水过程及补水过程;最后,根据卧龙湖湿地的补水工程实际,拟定了集中补水、均匀补水、集中补接相济和均匀补接相济4个生态补水方案,利用卧龙湖湿地水动力学-水质模型,模拟频率为50%来水条件下卧龙湖湿地湖心的COD、BOD_(5)逐月浓度的变化过程。模拟结果表明,集中补接相济的补水方案较优,可解决湖内水流慢、污染物入湖集中的问题。

基于数值模拟和水质评价的河流生态补水效果分析

为改善东江惠州段支流河涌的水质和水环境,提升城市水景观和水生态功能,以金山河、金山湖为典型河段,开展了生态补水的效果分析。建立了一维水量水质数值模型,模拟了不同补水方案下的水质变化,并采用模糊综合评价法对补水前后的水质等级进行了评价。结果表明,生态补水能够显著改善河涌的流动性和自净能力,使水质等级由V类和劣V类提升至III类和IV类;探讨了补水流量和补水时长对水质改善效果的影响规律,发现补水流量与水质改善效果之间存在阈值效应,建议补水流量控制在2~3 m^(3)/s以下;而不同补水时长对水质改善效果影响不显著,建议采用2 m^(3)/s的补水流量和3 d的补水时长作为最优方案。分析成果可为东江惠州段支流河涌生态补水方案优化提供定量化的依据和理论支撑。

位山灌区实施生态补水的实践与思考

位山灌区坚持生态优先、节水优先,实施生态补水,积极促进生态环境保护和修复,成效显著。针对仍存在用水指标不确定、黄河来水情况不理想、经费保障不足等问题,提出科学合理配置水资源,加强供水保障等建议,确保主要河湖水质达标,生态环境稳定向好。

季节性河流生态补水方案制定与研究——以北方DY河为例

为探讨季节性河流生态补水方案制定的理论技术和方法体系,提出了一种结合生态流量计算与水动力模型的生态补水互馈方法,该方法在水文序列变异诊断的基础上通过计算河道内生态流量过程,为生态补水方案的制定奠定基础;再根据实际生态补水过程建立并求解河道生态补水的水动力模型,为生态补水演进研究提供模型支撑;最后利用水动力模型对不同补水方案进行补水演进分析,以此得到给定目标下的最佳补水方案,并以北方某季节性河流DY河为例进行了应用分析。研究结果表明:(1)TG水库入库径流序列的变异点为1980年,在此基础上可将径流序列分为天然阶段与人类干扰阶段两部分;(2)生态补水互馈方法得到的生态补水方案不仅可满足河道内生态流量需求,还充分考虑了河道径流过程的年内丰枯变化特征,对认识我国季节性河道的生态流量恢复过程具有重要的科学意义;(3)生态补水互馈方法应用于DY河生态补水工程上效果良好,按照生态补水目标要求得到了满足DY河境内全线通水的生态补水方案,即DY河春季生态补水时,3月至5月的最佳生态补水流量为49.82、27.17、8.67 m^(3)/s。该方法可为后续DY河针对其他补水目标制定对应的生态补水方案,也可为其他流域的季节性河流生态补水方案制定提供新方法与新思路。

永定河生态补水工程的实践与思考

为缓解山西省西北部水资源供需矛盾,以永定河综合治理与生态修复方案为契机,从根本上解决工业和城市的水生态问题,提升工程的蓄水效益。文章对永定河生态补水工程的基本概况、主要建设内容、施工方法和质量管理情况进行了阐述,分析了工程产生的经济效益和社会效益,并提出生态补水工程实施方面的相关经验和建议,以生态补水工程理念提供可持续发展新思路,构建良好的生产生态环境。

城市河道生态补水技术研究

针对城市化进程下的河道生态环境功能衰退、水质下降和生物多样性减少等问题,论文分析了城市河道生态补水技术的现状和难点,引入了SWAT水文模型用于水资源管理和决策支持,提出了结合SWAT模型的生态补水技术。结合商洛市城市河道进行分析,结果表明水资源分配技术下的洛河月平均流量为9.4 m^(3)/s,水资源短缺技术下的洛河月平均流量为8.7 m^(3)/s,两种技术下的河道流量都发生明显改善。

城市河流生态补水对水质影响研究

城市河流污染负荷高,枯水期基流短缺问题严重,生态补水是改善其水质的重要手段。为明确城市河道水质提升与生态补水水质水量间的响应关系,文章以南淝河为对象,基于一维水动力-水质耦合模型,提出了采用蒙特卡洛随机采样方法构建多情景工况开展生态补水分析的方法,并用于南淝河干流水质与不同补水工况、上游来水水质和水量的响应关系分析。研究表明:补水引入的优质水源可有效降低南淝河干流及入湖的氮磷浓度。由于下游沿河污染和支流的汇入,补水改善水质的影响从上游向下游逐渐减弱。干流水质浓度与补水水质呈比较一致的线性关系。在后续补水过程中应注重保障进入南淝河的水质。

刁口河生态补水对浅表土壤典型物化指标的影响研究

2011—2023年,持续14年的生态补水,极大地改善了刁口河流路湿地生态环境。为科学判定生态补水对刁口河流路湿地特别是浅表土壤的改善效果,课题组在山东黄河三角洲国家级自然保护区一千二监测站内布设了监测断面,按频次对土壤典型物化指标(全盐量、碱解氮、速效钾、有效磷)进行了原型监测,结合气象资料,确定生态补水最大在0.8km内对刁口河流路湿地浅表土壤物化指标有良性影响,改善了生态环境,典型物化指标的变幅高低基本表现出离河距离越近变幅越大、离河距离越远变幅越小的规律。

宿迁市黄河故道生态富民廊道内生态补水水价及管理办法研究

基于宿迁市黄河故道生态富民廊道内供水成本核算和年度水资源配置水量,核算出富民廊道范围内皂河灌区、船行灌区和七堡枢纽生态补水的计量水价,并提出水费按照行政辖区计收方法及水费使用管理办法等建议。研究对加强黄河故道水资源统一管理,发挥供水价格在水资源合理配置与高效利用中的杠杆作用和调节机制,促进生态富民廊道水资源高效可持续利用具有重要意义。

论河流生态补水的技术策略

本研究围绕河流生态补水的技术策略展开,旨在通过科学方法改善河流的水质和生态环境。以华南地区某河流为例,通过水量平衡分析,确定补水点和补水时机,采用直接引水、雨水收集和地下水补给等技术策略。结果显示,补水后河流平均水位、水生植物覆盖率和特有鱼类种群数量显著提高,水质由国家三类水标准提升至二类。此外,化学需氧量和氨氮浓度均明显下降,生物多样性得到有效恢复和提升。研究证明,合理的生态补水技术能显著改善河流生态系统,为区域水资源的可持续利用提供科学依据。

贾鲁河生态补水对地下水环境影响的机理研究

为了研究生态补水对地下水环境的影响,开展了生态补水、地下水与含水介质的水岩相互作用模拟实验,探究了不同含水介质、不同比例补水主要的变化规律及机理。结果显示:对于同一含水介质,生态补水所占比例越高,混合液中K+、Na+、Ca2+、HCO3-浓度越低。水岩相互作用过程中Na+、Cl-、HCO3-、SO42-浓度的增加主要来自岩盐、石膏、方解石和白云石的溶解,反应过程中还发生了阳离子交替吸附作用。与纯水组相比,生态补水改变了原有的地下水化学组分,改善了区域水环境。南水北调水已成为郑州供水的主要水源,解决了郑州市的严重缺水问题,对保障贾鲁河流域生活供水、工农业生产的发展和生态环境保护起到了重要作用。

深入研究 创新举措 科学实施白洋淀生态补水

习近平总书记强调“建设雄安新区,一定要把白洋淀修复好、保护好”,为白洋淀生态环境治理和保护指明了方向,也对白洋淀的补水工作提出了更高要求。河北省从“机制”“目标”“水源”“线路”“方案”“调度”等科学要素入手,不断创新补水调度工作机制,实现了科学补水的转变,白洋淀生态水位持续稳定达标,水资源安全保障能力全面提升,日益呈现出“清水绿岸、鱼翔浅底、万鸟翔集”的胜景。

基于长时间序列乌梁素海水环境变化趋势及生态补水等关键驱动因子分析(2011-2020年)

基于2011—2020年乌梁素海水质监测数据,将综合营养指数法、PCA排序法和ArcGIS克里金插值法有机结合,综合评价2011—2020年乌梁素海水体富营养化程度年际时空变化特征,厘清引起水体富营养化发生变化的关键性驱动因子。研究结果表明:(1)乌梁素海水体总磷和总氮的峰值出现在平水期,氨氮的峰值在枯水期,COD_(Mn)的峰值在丰水期,水质整体以地表Ⅲ类水为主。(2)2011—2020年湖体水质经历了由轻度富营养-中营养-轻度富营养-中营养的变化过程,综合营养状态指数在60~70(中度富营养)的湖区面积占比由21.49%逐渐消失,综合营养状态指数在30~50(中营养)的湖区面积占比由23.84%扩增到44.87%。(3)乌梁素海生态补水量与总氮、总磷、COD_(Mn)和综合营养状态指数呈负相关,是影响湖泊水体营养化的另一个关键性驱动因子。

环境因子及生态补水对乌梁素海“黄苔”年际暴发面积的影响(1986-2021年)

“黄苔”是丝状绿藻大量增殖并漂浮聚集在水面的一种藻类水华,是乌梁素海面临的重大水环境问题之一。本研究基于文献数据整合和Landsat TM/OLI系列卫星影像反演,追溯了乌梁素海近35年(1986—2021年)的水质变化和“黄苔”暴发历程,通过相关性分析和多元线性回归等方法,分析了乌梁素海“黄苔”暴发的年际影响因子。乌梁素海水体化学需氧量、总氮(TN)、总磷(TP)浓度在年尺度上呈下降趋势,但仍处于富营养状态(TLI(∑)>50)。相关性分析结果表明,乌梁素海“黄苔”暴发面积与TP、TN、氨氮、气温呈显著正相关,与出水量、风速、沉水植被面积、入水量呈显著负相关;多元线性回归结果表明,沉水植被面积和出水量是影响乌梁素海“黄苔”暴发面积的主要因子。生态补水工程的实施增加了乌梁素海出入水量,降低了水体TP、TN浓度,也造成沉水植被退化,使“黄苔”暴发的扩张趋势得以遏制。然而,乌梁素海现有营养条件、基质条件仍适宜附着藻生长和“黄苔”暴发。在全球气候变化背景下,气温升高和风力减弱可能会加剧这一现象。建议采取多种措施以防控乌梁素海“黄苔”暴发,如生态补水、外源营养盐管控、沉水植被调控、引水活化等。

潮白河北京段生态补水调度方案研究

【目的】生态补水是复苏河湖、维持河道内生态功能、提升生态价值、促进生态文明建设的重要措施。我国华北地区河道天然生态基流不足,可用于河道生态补水的水量十分有限,如何利用有效的生态补水量,达到河道生态补水的最佳效果,需要科学地研究生态补水调度方案。为确定季节性河流常态化生态补水流量范围及流量过程,【方法】在研究河道生态补水演进和水量损失变化规律的基础上,以2021年潮白河北京段秋季生态补水为例,采用MIKE 11构建河道一维水动力模型,模拟研究了河道不同生态补水规模、流量下泄过程、沿程断面水量变化和水流演进过程等,确定了补水水量、流量及补水时长等关键参数和范围。【结果】结果显示:补水流量越大,生态补水首次全线贯通天数越短。河道演进时间和水量削减率指标与补水时长呈正相关关系,与补水水量成反比。【结论】结果表明:补水流量在55~65 m^(3)/s时,可以减少全线首次贯通天数和贯通水量;补水时长为90 d,密云水库出库流量为25 m^(3)/s时,可以实现干流北京段全线通水,基本无水量达到白庙断面,是实现潮白河北京段河道贯通补水流量的最低阈值(1.9×10^(8) m^(3));生态补水水量充足情况下,综合考虑生态补水地表-地下协同修复及河道演进过程,建议生态补水总量控制在2.7×10^(8)~3.3×10^(8) m^(3)、补水时长控制在90~120 d为宜,且较优的生态补水期为3—6月。