基于GIS的长江南京段河势演变及预警机制研究

本次研究的目标在于探究基于地理信息系统(GIS)技术来分析长江南京段河势演变,并建立预警机制,以提升对河道的管理和防洪减灾的能力。通过整合2016年至2018年的水下地形测图数据,结合地理信息技术、计算机模拟仿真技术和空间数据管理技术,采用逐点内插法进行地形数据的处理和插值,构建了天河口岸段的三维数字模型。在此基础上,通过对水深、坡度、冲淤变化等多种影响因素进行综合分析,建立了多因子崩岸预警模型,以综合评估河道的防汛能力。该预警模型考虑了不同影响因素的权重,为河道防汛能力的评估提供了全面的指导,对提升防洪减灾能力具有重要的意义。

基于PS-InSAR与SBAS-InSAR的地面沉降监测分析——以长江南京段沿江区域为例

为了全面掌握长江岸线区域的地面沉降情况,为维护长江防洪安全以及河势稳定提供参考依据,以长江南京段沿岸5 km缓冲区域为研究区域,采用PS-InSAR和SBAS-InSAR两种时序分析技术对2017年4月至2021年4月期间30景Sentinel-1A影像进行处理与分析比较,并分析了造成沉降的原因。结果表明:两种方法所得的特征点的形变曲线变化趋势一致,通过对沉降点的年平均地表形变速率进行线性拟合以及对其差值进行正态分布分析,验证了两种方法所得结果具有一致性和可靠性;两种方法所得沉降区域分布情况大致吻合,该区域有5个沉降漏斗,分别位于浦口区的长江沿岸区域、雨花台区东北部与建邺区西南部的交界处、建邺区东北部与鼓楼区西南部交界区域、八卦洲区域以及六合区张营水库区域;地质构造、城市改造建设及承压水头下降均对该区域地面沉降产生一定的影响。

长江南京段河床与洲滩平面演变特征遥感分析

以长江南京段为例,根据1984—2020年间Landsat卫星遥感影像资料,利用归一化差分水体指数法提取特定水位下的水边线,形态学方法提取河床边界和洲滩,本征正交分解法提取两者的时空演变特征。结果表明:近40年以来,长江南京段河床边界受人类活动影响向内收缩(对应水域面积减幅6%),并以长江村附近收缩最为剧烈,主要发生于1984—2005年;河段五大洲滩中,八卦洲、梅子洲及新济洲的形态变化较小,新生洲洲头消退和洲尾淤长程度相近,新潜洲自洲头向下游逐渐淤长,面积增幅200%,洲尾初期、中期及后期增长分别发生在1984—2000年、2000—2005年及2005—2020年。河床边界与洲滩时间序列的一阶模态反映了时均形态,其他高阶模态反映了局部冲淤消长规律,模态投影系数反映了各空间演变特征对应的时间演变特征。

长江南京段岸线资源与腹地空间响应评价及保护对策研究

系统识别了2016—2020年长江南京段岸线资源利用现状及变化情况,并对岸线腹地2 km范围内用地类型进行统计分析。结果显示:较2016年,2020年长江南京段自然岸线和城镇生活岸线增多,港口码头岸线和工业生产岸线减少,总体上长江岸线整治工作成效显著,岸线利用率降低了6.5%,而干流岸线开发利用强度仍然偏高;长江南京段干流自然岸线、城镇生活岸线与其腹地2 km内生态和城镇生活用地类型较为一致,港口码头岸线、工业生产岸线腹地2 km内用地类型多样;岸线利用类型与2 km腹地范围内用地类型属性关联强度因南岸和北岸开发强度不同而有所不同,表现为开发强度低、关联性强的规律,南岸腹地用地类型更加分散,岸线腹地1 km左右在主要用地类型上呈现略有变化的状态。进一步分析了岸线利用存在的问题,并从顶层设计、自然岸线保护、打通沿江生态廊道、推进岸线清理整顿、强化岸线腹地监管等方面提出了相应的对策建议。

长江南京段不同径流 潮汐动力作用下突发污染事故对饮用水水源地的影响研究

长江南京段水动力条件复杂,突发污染事故对下游饮用水水源地影响难以预测。基于构建的长江南京段二维水动力水质耦合数学模型,对不同径流潮汐动力作用下的突发污染事故进行模拟,分析其对长江水源地的影响。结果表明:洪季径流作用较强,污染团扩散速度受潮汐影响较弱,各水源地受污染团的影响时长基本接近,约为2.5~3.5 h。枯季径流作用减弱,污染团扩散速度受潮汐影响增强,越下游处受潮汐影响越大,各水源地受污染团的影响时长依次为:长江江浦水源地<燕子矶水源地<龙潭水源地。枯季污染物传播时的浓度大于洪季,洪季污染物传播浓度呈现随距离增大浓度减小的趋势。枯季流速受到潮汐影响,径流稀释作用减弱,使得污染物经八卦洲分流后的浓度略小于传播向下游的浓度。

末次盛冰期长江南京段河槽特征及古流量

根据南京长江大桥、三桥、四桥的地质钻孔资料,绘制南京段长江古河槽地质剖面示意图。对拟建南京长江四桥附近的四个钻孔进行了采样分析,从钻孔沉积物样品的14C年代及阶地形成时间,可以判断,南京段约-60m^-90m的深槽为末次盛冰期时的长江河槽。钻孔揭示,南京段长江古河槽狭窄陡峭,呈V型,在南京长江大桥附近形成局部深切。根据长江三桥、长江大桥附近古深槽断面形态及底部沉积物颗粒级配,选用沙莫夫公式、河海大学公式等,计算了末次盛冰期时河槽底部的泥沙起动流速及断面平均流速。根据流量—流速—过水断面之间的关系式,计算得出末次盛冰期时长江的流量约为12000~16000m3/s。

长江南京段近岸沉积物中重金属富集特征与形态分析

在对长江南京段八卦洲和杨中两个冲积洲近岸沉积物及其优势野生植物中Al、Cu、Zn、Cr、Pb、Ni和Cd元素含量分析的基础上,分别考查了这些重金属的富集系数(EF)和生物富集因子(BCF),并采用BCR连续提取法对Cd的赋存形态进行了研究。结果表明,本区域长江近岸沉积物和野生植物中重金属存在不同程度的富集现象,两洲沉积物中Cu、Cr、Pb、Ni、Cd均有富集趋势,各元素EF>1的样品占总样品比例分别为Cu50%、Cr40%、Pb40%、Ni40%、Cd20%。而在野生桐蒿和芦蒿两种优势植物中Cd富集显著,其中桐蒿的BCF平均值高达2.57。采用BCR连续提取法对沉积物中Cd进行形态分析,结果显示,沉积物中Cd主要以酸溶/交换态(B1)和可还原态(B2)为主,二者分别为31.7%和45.5%,占到总量的70%以上,B1态远高于一般土壤和沉积物中重金属的分布,表现出很强的迁移性和生物可利用性。新生成沉积物较老沉积物中的B1态有显著增加,反映出沉积物越新,Cd的迁移性越强的趋势。研究结果说明长江城市段近岸沉积物中Cd受近期人为因素影响明显,具有一定的生态风险。

长江南京段末次盛冰期以来的古河谷沉积

末次冰期盛冰期海平面大幅度下降,长江发育古深槽。根据沉积物的颗粒状况,南京段古河谷的充填可以分为3期明显的由粗到细的沉积韵律:末次盛冰期深切古河谷,河床窄陡,沉积物颗粒粗,为卵砾石到中砂、粗砂;冰后期河床较宽,沉积物为砾石、粗砂到中砂、细砂;全新世,河流进一步展宽,沉积物为粗砂、中砂到细砂、粉砂,细砂沉积厚度很大。全新世中期河床有数次左右摆动,两侧形成了细砂—砂质黏土互层的沉积。根据不同时期沉积物的颗粒级配情况,推算出各时期河流的起动流速和平均流速,验证不同时期的沉积环境,认为剖面的深切河槽是局部深切的结果。各期河床形态和沉积物的特征,反映了末次盛冰期、冰后期、全新世的气候变化和环境演变。

长江南京段新兴污染物污染特征及风险评估

在长江南京段上游至下游依次布设6个采样点采集水样,使用固相萃取和LC-MS/MS相结合的方法对5种选定药物的质量浓度进行测定,并采用风险熵模型评估其生态风险。结果表明,6个采样点均检测到药物存在。其中,四环素、红霉素、罗红霉素和氯霉素的检出率为100%,最高检出值为10.29 ng/L(氯霉素)。与国内外其他地表水相比,长江南京段水中的药物质量浓度较低。生态风险评估结果表明,长江南京段水中5种药物的风险熵值均低于1,对水生生物不存在高风险。

末次盛冰期长江南京段古河槽特征

根据南京长江大桥、三桥、四桥的地质钻孔资料,绘制南京段长江古河槽地质剖面示意图,对拟建南京长江四桥附近的4个钻孔进行了采样分析,从钻孔沉积物样品的14C年代及阶地形成时间可以判断,南京段约-60^-90 m的深槽为末次盛冰期时的长江河槽,钻孔揭示,南京段长江古河槽狭窄陡峭,呈V型,在南京长江大桥附近形成局部深切。

长江南京段水质自动监测点位优化

简述了长江南京段监测断面现状,用相关分析与聚类分析方法对水质监测数据进行了统计分析,对长江南京段水质自动监测优化布点提出了相关建议。

长江南京段水污染现状及限排总量

通过长江南京段18个水功能区水质的5 a变化趋势,分析主要污染源及其入江排污量,提出了各水功能区限制排污总量和入江污染物削减建议。结果表明:长江南京段2005—2009年期间,83.3%的水功能区达标率均随时间呈下降趋势,2009年83.3%的水功能区所有的水质监测点均没有达到其水质目标;主要污染源头为通江河道,其COD、NH3-N排放量分别占入江排污总量的65.7%、49.9%;工业、企业排污口的COD、NH3-N排放量分别占入江排污总量的20.9%和25.0%。长江南京段水体COD限制排污总量为6.59万t/a,NH3-N限制排污总量为0.26万t/a;需要削减污染物的水功能区包括5个饮用水水源区、1个保留区和3个渔业、农业、工业用水区;削减任务最重的为饮用水水源区,其COD和NH3-N削减率分别在87.0%～99.0%和17.8%～97.4%之间。

长江南京段污染源对饮用水源地的影响及对策

调查长江南京段入江排污口分布及污染物排放量,评价饮用水源地水环境质量,利用二维稳态模型分析各排污口对饮用水源地、沿江各水厂取水水质及其保护区水质的影响。结果表明：6个饮用水水源地水功能区水质类别以Ⅲ～Ⅳ类为主;现状排污口排污造成4个饮用水源地上游、下游交界断面COD和氨氮指标超标,且以氨氮超标为主;长江南京段10个水厂取水口水质受排污口排污影响。提出优化整合排污口、完善入河排污口审批制度、建立入河排污口登记制度、贯彻最严格的水资源管理制度等措施,确保长江南京段饮用水源地水安全。

“APELL计划”及其在长江南京段溢油事故应急处置中的应用

长江南京段的溢油事故具有形式多样、爆发突然、危害性大、处理处置艰巨、影响长期等特点,根据“APELL计划”宗旨及其在世界和我国实施的效果,借鉴国内外溢油事故应急处置经验,建立了长江南京段溢油事故的应急处置计划,为有效预防事故发生、减轻事故危害和损失提供指导和借鉴。

长江南京段渔业资源监测与分析(2010-2012年)

2010年至2012年对长江南京段的渔业资源进行了调查,分析了鱼类资源和饵料生物的状况。共监测到鱼类43种,优势种组成稍有变动,鲫、鲤等经济鱼类的数量与生物量有所增长,在渔获物中的优势地位明显提高。鱼类群落中物种间个体均匀分布的程度无显著变化,群落多样性稍有增长,丰富度指数略提高。浮游生物资源总体保持稳定,但底栖动物的生物量、密度均较低。

长江南京段沉积物元素特征及地球化学意义

采集了长江南京八卦洲段悬浮物、漫滩柱状沉积物和表层沉积物样品,分析了Al、Fe、Mn、Hg、Ni、Cr、Cu、Pb、Cd、Co、Zn含量。结果表明,柱状沉积物元素含量垂向变化较小,反映沉积物来源比较稳定;表层沉积物微量元素含量因子分析反映元素主要受流域地质影响,Cd、Cu、Pb、Zn等元素还叠加人为活动的影响;悬浮物与长江中下游成矿带地质体的Pb同位素206Pb/207Pb比值非常接近,表明长江中下游成矿带来源悬浮物携带以Cd为代表的重金属对江苏沿江土壤重金属富集胚层起着重要的塑造作用。

长江南京段污染源对饮用水源地的影响及对策

通过调查长江南京段入江排污口分布及污染物排放量,评价饮用水源地水环境质量,利用二维稳态模型分析各排污口对饮用水源地、沿江各水厂取水水质及其保护区水质的影响,提出了控污措施。结果表明:6个饮用水源地水功能区水质类别以Ⅲ类—Ⅳ类为主;现状排污口排污造成4个饮用水源地上游、下游交界断面COD和氨氮指标超标,且以氨氮超标为主;长江南京段10个水厂取水口水质受排污口排污影响。需优化整合排污口,完善入河排污口审批制度,建立入河排污口登记制度,贯彻最严格的水资源管理制度,确保长江南京段饮用水源地水安全。

长江南京段主要饮用水源地水质情况浅析

城市饮用水水源污染已成为制约城市经济、社会发展和人民生活正常需要的一个突出问题。随着社会经济的高速发展，由长江上游沿线及水源地周围企业等产生的水污染使得南京市的供水安全面临严峻挑战。长江南京段位处长江中下游，北岸约101km，南岸约99km，是南京市的主要供水水源地。

长江南京段入江支流底质多营养级微生物多样性研究

基于16S rRNA和18S rRNA高通量测序技术,研究了长江南京段21条主要入江支流不同水期底质多营养级微生物的群落结构特征,利用Shannon指数等分析了样品中微生物群落的多样性。结果表明,42个样品的细菌群落归属于285个纲水平上的OTUs(operational taxonomic units),归属于62个门;优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)等,优势菌纲为β-变形菌纲、α-变形菌纲、δ-变形菌纲等。原生动物中的优势类群为不等鞭毛类(Heterknta)、囊泡虫类(Alveolata)和绿色植物(Chloroplastida),后生动物中的优势类群为节肢动物(Arthropoda)、轮虫(Rotifera)和线虫(Nematoda)。平水期底质的细菌、原生及后生动物的多样性相对较低,入江支流的水生态系统相对不稳定,尤其是金川河、七里河等。

感潮河流中污染带模型及其在长江南京段的应用

以污染带随机扩散模型与感潮河段传输机理相结合,合理地解决了感潮河流中污染带浓度的预测问题。用长江南京段实测资料进行检验,74.6％测点的相对误差,小于30％,精度较好。