长江下游干流沉积物重金属特征及生态风险评价

【研究目的】长江下游干流沿岸分布众多取水口,为保障用水安全和生态环境健康,亟需了解近岸沉积物中重金属相关现状。【研究方法】调查过程中自上而下分左右岸共采集沉积物样品85组,利用描述统计分析重金属含量特征,综合相关性分析和主成分分析探讨重金属来源,采用地累积指数法、污染负荷法分析重金属污染程度,并评估其潜在生态风险。【研究结果】平均含量由高至低为Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>As>Cd;上游至下游,Cu、Zn、Cr、Ni呈小幅波动增加趋势,As、Pb呈小幅波动下降趋势,Cd呈较大波动下降趋势;Cd的污染程度最重,主要来源于农业生产等人类活动,1~4级污染分别占比1.18%、1.18%、18.82%和34.12%,Cr和Ni为无污染,主要是工业生产源和地球化学自然源;中等污染程度(1≤PLI_(point)<2)的样点占比34.18%,潜在生态风险指数(RI)为19.48~388.62,轻微潜在生态风险、中等潜在生态风险、强潜在生态风险和极强潜在生态风险占比分别为38.82%、42.35%、17.65%和1.18%。【结论】长江下游干流沉积物中重金属含量较低,流域整体处于轻微—中等风险的无污染状态(PLI_(area)<1),右岸重金属平均含量、污染程度和潜在生态风险均普遍高于左岸。

变化条件下长江下游地区防洪问题与韧性提升对策

长江下游地区圩区广布、城镇众多、水网稠密,汛期受长江上中游来水、长江口及沿海高潮和本地暴雨共同威胁。目前,该地区形成了以江河湖海堤防为基本屏障,以水库、湖泊和蓄滞洪区为洪涝调蓄空间,以长江及区域主要河道为洪涝行泄通道,各类闸站相配套的防洪治涝工程体系。但近年来长江流域大洪水事件表明,长江下游防洪工程薄弱环节仍然明显,蓄泄矛盾突出,空间统筹治理和工程协同调度不足,灾害风险预防管控存在盲区,同时还面临着气候水文和经济社会条件双重变化的复杂形势。为强化长江下游地区洪涝灾害风险集成调控、提升应对大洪水的韧性,需在稳固长江干流防洪屏障和行洪主通道的基础上,科学优化各水系洪涝蓄泄格局、加快补齐防洪基础设施短板、促进洪涝治理空间均衡协调、加强洪涝灾害风险管控预防、提升防洪管理智慧化水平。同时,还应针对长江下游地区重大防洪科技问题开展系统深入研究。

稳定同位素混合模型揭示的长江下游新石器时代人群摄食策略

长江下游地区是稻作农业的主要起源地之一。然而,水稻对长江下游新石器时代人群饮食的贡献程度仍不清晰。稳定同位素混合模型能够量化揭示长江下游地区史前人群的摄食策略。系统收集长江下游地区已发表的人骨、动物骨和植物稳定碳氮同位素数据,基于稳定同位素混合模型,对长江下游地区新石器时代人群的摄食策略进行研究。结果发现:距今7.0—5.3 ka长江下游地区人群可能摄食多种动植物资源,该时期水稻对人类饮食的贡献与其他植物资源基本相当。距今5.3—4.3 ka,水稻已超过其他动植物资源,成为美人地遗址人群的主要食物资源。研究揭示了长江下游新石器时代文明化进程与稻作农业发展具有同步性,狩猎采集经济则为该区域文明化进程起到基础支撑作用。

长江下游地区味优高产协同粳稻的品种特性

【目的】探明长江下游地区味优高产协同粳稻品种共性农艺与生理特征,为实现区域稻米产量和品质协同提升提供理论依据和技术支撑。【方法】于2018年和2022年,分别采用14个和13个常规粳稻品种开展品种筛选试验,系统比较不同品种的产量及构成、食味品质及质构特性,以及生物量、茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)、群体光合势(LAD)等农艺与生理指标的差异。【结果】品种间的食味值和产量具有较大变幅,为此,按食味值和产量进行聚类,将不同水稻品种分为味中低产(ML)、味中高产(MH)和味优高产(GH)3种类型。GH类型品种2年的平均食味值和产量分别为68.5和10.2 t·hm^(-2),较MH和ML综合提高食味值6.8%、产量14.6%。从产量和品质性状的表现来看,与MH和ML相比,GH类型品种表现最高的结实率和口感得分。从生物量积累的过程来看,GH类型品种增加了灌浆初期的干物质积累比例,表现最高的抽穗-抽穗后15d的干物质积累。进一步分析此阶段干物质积累成因发现,GH类型品种在稳定增加LAD的同时,显著增加了茎鞘中NSC的转运率。相关性分析表明,水稻结实率与口感得分、抽穗-抽穗后15 d的干物质积累和LAD及NSC转运率均呈极显著正相关关系。【结论】在保持较高的抽穗-抽穗后15 d LAD(100.4 m^(2)·m^(-2)·d)的同时,进一步提高灌浆期茎鞘NSC的转运率(79.9%)促进灌浆启动,增加抽穗-抽穗后15 d干物质积累(3.6 t·hm^(-2)),提高水稻结实率(95.4%)和口感(9.6),是该区域味优高产协同水稻品种的共性特征。此外,研发以提高灌浆期NSC转运量和抽穗期植株茎鞘NSC积累为目标的水肥管理技术,有望进一步发挥上述味优高产协同品种的产量和食味品质潜力。

上海市洪涝灾害损失对长江下游地区的辐射影响

随着区域经济一体化程度的加深,跨区域产业关联损失已成为灾害损失评估不容忽视的一部分,准确量化洪涝灾害损失的辐射影响对于制定防灾减灾措施、减少洪涝灾害损失具有重要作用。在系统评估了不同暴雨重现期情景下上海市减停产损失的基础上,采用两区域投入产出模型,测算和分析了长江下游地区不同省(直辖市)的区域内乘数效应、区域间溢出效应和区域间反馈效应,量化了上海市洪涝灾害损失对长江下游地区的辐射影响。结果表明,暴雨重现期10 a、20 a、30 a、50 a、100 a时,上海市的减停产损失分别为14.01亿元、19.83亿元、25.58亿元、33.82亿元和46.24亿元;在长江下游地区,上海市与浙江省的经济相互影响强度最大,且跨区域产业关联损失以溢出效应为主导;上海市发生洪涝灾害时,跨区域波及效应将导致长江下游地区损失增加26.24%。因此,在城市之间联系日益紧密的情况下,不仅要关注洪涝灾害对自身的影响,同时也要采取有效措施减少地域之间的波及影响,以便更有效地开展防灾减灾工作。

1961—2020年长江下游地区夏季降水趋势分析

近几十年来长江下游地区夏季(6—8月)降水量呈现出显著上升的变化趋势,利用1961—2020年夏季台站降水资料,通过降水项分解法,定量分析了该降水趋势的可能影响因素。结果表明:1)长江下游地区夏季降水的上升趋势主要是由日降水量显著增加造成,而日降水量显著增加主要与整层水汽垂直梯度增大和垂直上升速度增强所导致的降水增加有关;2)长江下游地区对流层低层大气温度因地面升温的加热作用而显著上升,高层大气温度受亚太振荡相位正转负的影响而下降,使得高、低层大气的温差变大,低层大气比湿升高、高层大气比湿降低,导致整层水汽垂直梯度增加,为局地降水的增强提供了充沛的水汽条件;低层大气异常辐合加之显著增长的不稳定能量为垂直上升运动的增强和对流性降水的增加提供了有利的动力和热力条件,从而造成了长江下游地区夏季降水的显著上升趋势。

长江下游桥区动态自适应自主航行决策方法

针对长江下游桥区环境复杂且时变,存在特殊航行规则、可航水域受限等问题,提出一种自主航行决策方法。在该类水域,基于数字化交通环境模型,结合导航模型、船舶操纵运动数学模型(MMG)、航向航迹控制方法构建自动航行模型。以航行规则和良好船艺为前提计算可行操纵区间,依靠时序滚动框架消除剩余误差和自适应目标船(TS)机动,求取自主航行决策方案。仿真结果表明:该方法能自适应时变环境,实现自适应多目标避让,并沿推荐航线安全通过,为桥区水域自主航行提供一种自适应的决策方法。

基于GNSS的长江下游带状区域高程拟合方法研究——二次多项式与BP神经网络的对比分析

该文旨在研究沿长江大范围带状区域中,GNSS点高程拟合方法的问题,列举二次多项式、BP神经网络拟合2种高程拟合方法,对2种拟合方法在长江下游同一个大范围带状区域的高程拟合结果进行对比分析。结果表明,针对该文大范围带状区域,在均匀布设的GNSS点位下,2种拟合方式计算结果误差基本一致,且BP神经网络拟合进行高程拟合获得较高的内外符合精度,方法具有较好的可塑性和更强的泛化能力。该文研究成果可为相关领域提供参考。

长江下游感潮河段水闸引排水能力的计算模型应用——以新孟河界牌水利枢纽为例

针对长江下游感潮河段水闸引排水调度的精细化需求,以新孟河界牌水利枢纽为研究对象,构建潮位预报与引排水流量计算模型。采用多元线性回归分析潮汐特性,结合镇江站与新孟河闸的水位实测资料,建立镇江站潮位动态预报方案。在此基础上,推求新孟河闸的过程水位,并构建闸下水位与引排水流量的函数关系,实现潮周期内引排水流量的精细化计算以满足水利枢纽调度需求。研究成果可为长江下游感潮河段水闸引排水调度提供理论方法和技术支撑。

长江下游生态岛农村生活污水排放规律

为了明确长江下游地区农村生活污水排放规律,对长江入海口崇明生态岛A镇的农村地区展开了污水排放调研。结果表明:A镇户均常住人口为1.55人/户,人均用水量为79.5 L/(人·d),平均折污系数为0.76。农村生活污水中黑水排放量小、污染物浓度高,人均黑水水量占排水量的29.90%。农村生活污水时排水量、污染物浓度波动较大,7:00—8:00污染物浓度较高,在20:00排水水量达到全天的最大值。全年人均日排水量变化较大、日负荷变化较小,在国庆节、春节等节日人均排水量、负荷较大。研究结果对于长江下游生态岛农村生活污水治理的模式选择、装备研制、提标及资源化模式的探索具有重要意义。

基于水文条件的长江下游港口水域船舶引航风险与对策

长江下游港口水域复杂多变的水文条件给船舶引航安全带来严峻挑战,本文从潮汐、河流、水深、天气等方面分析了长江下游港口水域船舶引航的风险特征,针对性地提出了优化引航时间选择、加强船舶操纵技能培训、建立船舶吃水动态管理机制、完善恶劣天气下引航风险评估与决策流程等风险应对策略,以期提高长江下游港口船舶引航保障能力,确保水上交通安全高效运行。

长江下游地区六朝墓葬画像砖中的佛教人物图像

长江下游地区是六朝时期画像砖墓分布最为密集的区域之一,其中很多画像砖带有佛教元素,反映了当时佛教对墓葬文化的影响。本文系统梳理了长江下游地区六朝墓葬画像砖中的带头光人物、莲台人物、僧人等图像,发现这些佛教人物形象被布置在墓室的核心区域,体现了佛教对当时社会的重要影响。

长江下游落成洲河段洲滩联动关系与航道浅滩碍航机制

航道浅滩演变与边心滩形态调整具有强关联性,叠加河道冲淤不均衡性、上游河段冲刷供沙等综合影响,使得航道浅滩碍航机制更趋复杂。本研究以长江感潮段内落成洲河段为对象,通过1959—2021年洲滩形态、河床冲淤特征、水动力环境与浅滩碍航特性等分析,明确边心滩—浅滩演变联动关系、上游河床冲刷供沙及对浅滩演变的影响机制。研究结果表明:①1981年以来落成洲河段所在的扬中河段由淤积转为1991年以来的持续冲刷,1981—2021年枯水河槽冲刷量为3.97亿m^(3),占洪水河槽冲刷量的95.9%;②三峡工程运行前嘶马弯道崩退—落成洲左缘淤积—三益桥边滩未发育,即嘶马弯道崩退是洲滩联动演变的主要诱因;③三峡工程运行后至航道整治工程实施前的来沙量减少引起洲滩整体冲刷,落成洲冲刷为三益桥边滩提供了发育空间,逐渐淤涨的三益桥边滩与水沙条件共同使得落成洲冲刷和右汊冲刷发展,即三益桥边滩形态变化逐渐由被动淤涨转为洲滩联动演变的主因;④1981—2010年三益桥边滩淤涨、落成洲洲头与左缘冲刷等决定着三益桥浅滩碍航程度,由于流域来沙量减少引起的河床冲刷使得碍航程度减弱,2011—2021年航道工程作用下的落成洲左缘边界逐渐稳定与下浅区航道条件得到改善,同时三益桥边滩面积由淤积转为小幅冲刷,航道碍航位置逐渐上提形成上浅区;⑤二期工程实施以来,流域来水过程条件、三益桥边滩冲刷和落成洲右汊相对发展等变化仍不利于落成洲河段前滩段航道条件的稳定,建议后续完善工程中采取稳定洲滩边界与限制右汊冲刷发展的工程措施。

禁捕初期长江下游鱼类群落现状分析及禁渔效果初步评估

为了解禁捕初期长江下游鱼类群落结构特征,实验于2021年春季、夏季、秋季和冬季对长江下游鱼类群落进行4次调查。结果显示,实验共采集鉴定鱼类84种,分属10目18科63属,其中47.62%为鲤科鱼类。以物种数和多样性指数分析群落多样性特征,结果表明长江下游鱼类多样性水平较高,但鱼类种类较历史记录偏少。单因素方差结果显示,鱼类种类数、种群数量和重量空间差异显著,季节差异不明显。群落优势种为光泽黄颡鱼、鳊、鲢、短颌鲚、贝氏䱗等9种。4种摄食功能群中,肉食性(47.62%)和杂食性(40.47%)鱼类物种比例较高;洄游习性方面,淡水定居性鱼类占绝对优势(76.19%);3种栖息水层类型中,底层鱼类物种数比例较高(46.43%)。大型经济鱼类占总量比例低,但个体相对较大,因而相对重要性指数(IRI)更高。长江下游鱼类多样性指数为3.28,水域鱼类多样性水平较高。长江下游鱼类个体小型化、低龄化现象依然存在,长江十年禁渔实施后,禁渔效果初步显现,鱼类物种数、多样性指数和单位捕捞努力量渔获量均有所增加。建议进一步加强禁捕期科研监测,加大监管力度,保障长江下游鱼类资源得以有效恢复,巩固禁捕成效。本研究可掌握禁捕初期长江下游鱼类群落基本特征及变动趋势,为长江下游禁渔效果评估和长江水生生物完整性指数评价提供支撑。

长江下游冲积平原区土壤稀土元素富集与分馏特征

在长江下游冲积平原区建立了一个跨度约1500 a的土壤时间序列,通过对比稀土元素(REE)含量和分馏的变化,分析其在成土过程中的演变特征与控制因素.研究结果表明,REE含量经过成土初期的略有下降后,随着时间推移总体上呈增加的趋势.次生矿物和有机质对REE较强的捕获和吸附固定能力是土壤REE富集的主要原因,磷肥的长期施用可能也是REE在土壤中不断积累的重要原因.旱作和水旱轮作两种主要农用方式对单个REE含量和总量差异的影响不显著.土壤中轻、重REE的分馏和Ce、Eu的亏缺也随成土时间推移变化.水稻种植导致土壤氧化还原电位下降,直接和间接增加了Ce和Eu的亏损.

长江下游镇扬河段历史变迁与河道演变分析

镇扬河段位于长江下游感潮段,为典型的分汊河道,长期以来其河道演变复杂多变。基于历史文献、古地图、近现代地形测图及水文资料等资料,分析了镇扬河段长期演变规律。研究表明:西汉之前镇扬河段为长江河口,泥沙在古河口逐渐落淤,北岸边滩发育,河道总体南移、河宽缩窄,江中泥沙落淤并逐渐发育为稳定沙洲,形成世业洲汊道与和畅洲汊道。历史时期,河道水力和输沙特性是河道形成和演变的主要因素,南北两岸节点为控制河势的关键;20世纪50年代后,镇扬河段河道形态相对稳定,近期演变主要表现为汊道段河势格局的调整,河道内各类工程的建设等人类活动成为影响河床演变的重要外因。

长江下游侧滑型窝崩成因及其力学机制

为全面认识长江下游各类窝崩的形成原因和力学机制,以和畅洲头窝崩为例进行全面分析,进而借鉴土力学方面成果,提出相应的失稳模式和估算方法。结果表明:和畅洲头窝崩属于侧滑型窝崩,其成因主要是岸滩土体中存在易液化的粉砂层,当外界出现一定的振动扰动因素,粉砂层液化条件成熟时则成为滑动层,液化层和上覆土层分多次发生大幅度侧向滑移,土体滑出窝塘口门进入河道深槽,随后被河道主流迅速分散搬运至下游。采用数理统计方法,得到土体滑移距离与液化层厚度和滑移层倾角之间幂函数形式的经验公式。研究结果可为长江下游此类窝崩的预警和治理提供参考。

长江下游崩岸预警模型水动力指标阈值研究

长江下游河道崩岸灾害频发,多指标崩岸预警模型是基于层次分析法建立的岸坡稳定性评价方法。水动力作为关键影响因素,对于其指标阈值的确定缺少理论和系统的研究。本研究基于理论推导、数模计算和统计方法,确定了对应不同风险等级岸坡稳定性的水动力预警指标阈值,具体包括造床流量当量、近岸流速、水位变幅和汊道分流比变化率等指标。其中造床流量当量和水位变幅指标阈值确定考虑了感潮河段潮流参与造床和周期性潮位波动的作用。近岸流速指标引入了河床稳定性计算公式。汊道分流比变化率指标阈值计算区分了主支汊,得出当变化率大于8%时,主汊岸坡处于不稳定状态。研究结果可支撑长江下游多指标崩岸预警模型的建立,并应用于崩岸灾害防治。

营养状态指数在长江下游小型浅水湖泊富营养化水平评价中的局限及改进建议

基于多个环境变量、以等权或者加权平均法获得的综合营养状态指数(Carlson指数:TSIc;修正后的Carlson指数:TSImc;综合营养状态指数:TLIc;湖库营养状态指数:EIc)得分是当前评价湖泊营养水平的主要依据,其值计算时先要获得基于单个环境变量的营养状态指数分值。若基于总氮(TN)、总磷(TP)和透明度(SD)等的单个理化指标与基于叶绿素a(Chl.a)的营养状态指数得分间存在显著差异,表明依据理化指标的评估结果低估或者高估湖泊的实际营养水平。长江下游分布大量的小型浅水富营养化湖泊,但基于理化指标的评估结果是否会误判湖泊的实际富营养化水平的研究很少。本研究以长江下游的14个浅水富营养化湖泊为对象,于20192020年按照季度采集水样并测定水环境因子,分析基于理化指标和基于Chl.a的各营养状态指数(TSI、TSIm、TLI和EI)得分间的差异。结果表明,基于SD的TSI、TSIm、TLI和EI的年均得分均显著高于基于Chl.a的相应营养状态指数的年均值;除TSI(TP)vs.TSI(Chl.a)外,基于TP与基于Chl.a的其他营养指数的年均得分间均有显著性差异;仅TLI(TN)与TLI(Chl.a)的年均得分间无显著性差异。这表明,除TSI(TP)和TLI(TN)外,基于理化指标与基于Chl.a的其他营养状态指数的评估结果间均不能相互匹配。针对基于理化指标的营养状态指数在长江下游小型湖泊富营养化水平评估中的问题,提出如下改进建议:1)依据lnSD-lnChl.a-lnTP间的回归关系重构了营养状态指数(TSIr、TSImr和TLIr)方程,结合基于单个理化指标与基于Chl.a的各指数得分间的匹配性、基于多个环境变量的综合营养状态指数TSIrc、TSImrc和TLIrc得分间的差异性及其与水体实测Chl.a浓度对应的营养状态指数赋分区间的一致性,建议在长江下游小型浅水湖泊的富营养化水平评估中使用TSImr和TLIr指数;2)以加权平均法计算综合营养状态指数TLIrc得分时,发现基于理化指标实测值的归一化相关权重(W j1)与基于直接引用文献数据的相关权重(W j2)的TLIrc得分间无显著差异。从简便性角度出发,建议直接以W j2计算TLIrc指数得分。

长江下游典型生态河道水土保持措施调查分析及对策

为明确生态河道建设中面临的水土保持问题,指导生态河道建设中的水土保持措施配置及管护,以江苏省生态河道建设工程为研究对象,采用资料收集、无人机航摄、野外实测及现场座谈等方法,开展了典型生态河道水土保持措施调查。基于因素空间分异特征,综合考虑河道工程断面和措施配置,确定宜兴洑西河、宝应大溪河和宿迁黄河故道宿城段为典型生态河道建设工程,统计分析了生态河道建设工程中实施的措施类型及种类,结果表明,具有水土保持功能的措施有21种,其中16种界定为水土保持措施,且典型生态河道建设工程的水土保持措施数量和投入在初步设计和验收阶段存在较大差异。针对生态河道建设中存在的不重视水土保持方案编制、植物种类选择不合理、河道边坡耕垦现象及面源污染问题突出、文化挖掘和植被多样性以及与环境景观的协调性不足等问题,提出了相应的对策与建议。