我国北方闸控河流水质变化特征研究

基于2013年潮白新河(天津段)水体COD、NH+4-N、TN和TP的监测数据,通过研究影响研究区水质变化的主要因素,按照农作物的生长周期(将全年分为播种期、生长期和收获期)分析我国北方闸控河流水质时间变化特征和空间变化特征。结果表明,农业面源污染是该流域的主要污染源;在气候、闸坝调度和污染来源的共同作用下,各监控断面水质变化较大,各监测指标值存在明显时空差异。其中,COD和TN污染负荷由大到小为播种期、收获期、生长期,NH+4-N和TP污染负荷由大到小为播种期、生长期、收获期。不同时段水质的空间分析表明,河流上游NH+4-N、TN和TP污染负荷偏高,河流中、下游COD污染较严重。因此,在分析北方闸控河流水质状况时,应综合考虑影响水质的主要因素,分时段、分河段进行水质评价。

闸控河流潜流带沉积物-水界面营养盐分布及交换通量研究

为揭示闸控河流潜流带营养盐“源/汇”特征,本研究以淮河流域沙颍河槐店闸河道为研究对象,于2021年1月中旬实施了蓄水调控背景下的原位沉积物采集实验,通过分析氮磷营养盐在沉积物-水界面的分布与扩散通量,识别了潜流带营养盐“源/汇”角色,探明了闸控河道内源风险。结果表明:1)间隙水NH_(4)^(+)-N与TP浓度分别是上覆水体的6.5与1.1倍,表明沉积物-水界面营养盐存在显著浓度梯度,极易造成潜流带NH_(4)^(+)-N、TP向上覆水迁移;2)经综合污染指数评价得出,上覆水与间隙水水质处于重污染或严重污染状态,且闸下污染程度显著大于闸上,表明蓄水调控对闸下水域产生了负面影响;3)沉积物-水界面的NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、TP交换通量分别为0.39~10.07、-3.45~-2.04、-0.09~0.17 mg/(m^(2)·d),表明沉积物为NH_(4)^(+)-N的“源”,NO_(3)^(-)-N的“汇”,TP的“源”和“汇”;4)空间上,S2(闸下消力坎处)、S4(闸下营养盐沉积段)是氮磷营养盐的主要富集场所,其中,S2主要以氨态氮形态存在,对水质影响贡献率(59.03%)最大,氮磷比(13.25)最高,适宜藻类爆发性生长;5)S2内源NH^(+)_4-N释放是蓄水调控背景下槐店闸河道内源防治的关键,减少外源污染物输入、优化闸坝调度对改善闸控型河道水环境至关重要。

基于水文情势分析的闸控河流生态需水调控模型研究

闸坝建设和运行必然引起河流水文情势自然状态改变,并对河流生态系统产生影响,因此,开展闸控河流生态需水调控研究对河流生态修复和改善具有重要意义。基于河流水文情势变化对河流生态系统影响分析,提出了基于水文情势需求的河流生态需水计算模式;以河流生态系统恢复为目标,综合考虑河流生态和经济社会用水需求,构建了考虑自然水流情势的闸坝生态需水调控多目标模型;采用多方案模拟技术方法,分析了不同闸坝调控方式下的河流生态需水方案。结果表明,考虑生态需水的"天然水流模式目标最大"调控方式,比经济社会用水优先的"水量分配目标最大"调控方式,对河流水文情势关键指标的改善作用更加明显,更有利于河流生态系统健康发展。

城市闸控河流浮游植物群落结构特征及影响因素

以典型城市闸控河流—南京市西北护城河为研究对象,通过开展2019-2020年4个不同季度的水环境及浮游植物采样调查,综合分析了城市闸控河流浮游植物群落结构的时空变化特征,探讨了环境因子、水位调控和护岸类型等对浮游植物群落结构的影响.结果显示,南京市西北护城河四季共采集到浮游植物7门90种,主要隶属于硅藻门(Bacillariophyta)和绿藻门(Chlorophyta),夏季和春季物种数多,冬季和秋季物种数少.浮游植物密度为2.1×10^(3)~5.47×10^(6) cells·L^(-1),生物量为2×10^(-3)~6.28 mg·L^(-1);浮游植物Shannon-Wiener多样性指数为0.60~2.35,Pielou均匀度指数为0.17~0.59,处于中度污染状态.西北护城河浮游植物群落结构不仅受水温及营养盐等环境因子影响,还与水位调控及河流护岸类型密切相关.高频率水位调控能有效减少有害藻类的聚集爆发,生态护岸保留了自然河流中的生态循环系统,可为浮游植物提供更有利的生境条件.

基于两步聚类的城市闸控河流水质时空变异特征研究

为探究典型城市闸控河流水质时空分布规律性差异,提供城市闸控河流水生态保护与精准调控依据,将两步聚类法应用于秦淮河南京段水质时空变异特征研究中。结果表明:近年来秦淮河南京段以氮、磷污染为主,且水质情况可分为3类(类型1-较优水质、类型2-中等水质、类型3-较劣水质);在空间分布上,河流流向与水质变化趋势存在密切关系,除入江口处断面,从上游至下游类型3水体的多年平均占比从15%增加至38%,水质污染程度逐渐增加;在时间分布上,年际间的类型3水体占比从31%(2008年)逐年降至1%(2015年),水质持续改善,且年内水质在夏秋季节较好。为改善城市闸控河段水质,可在保证城内河道不发生内涝的前提下增加入江口处闸门开启频次,同时加强冬春季节引调水力度。

感潮闸控型河流水污染特征及其对引水的响应

感潮河流闸门引水在有效补充内河水资源的同时也会带来较高的营养盐负荷,目前相关研究多集中于河网大尺度方面,而针对内河水质变化响应的机制尚不清晰.本研究以南通市感潮闸控河流—通吕运河为研究对象,系统阐明引水前后河流水体氮、磷等含量的时空变化特征,并对水体污染特征和富营养化程度进行评价.结果表明,通吕运河研究区水质整体为IV类,水体和沉积物总磷呈中度污染(P_(j)=0.61,S_(i)=1.16),富营养化程度为富营养(EI=60.87),且夏、秋季节的水体污染程度相对较高,水体各点位颗粒态磷含量占比平均为57.2%,氮磷比平均为5.34.引水期水体总氮含量及形态没有明显变化,而总磷、颗粒态磷含量及占比明显增加,总氮与总磷比值明显降低,溶解态氮磷比值有所增加,表明引水在一定程度上加重了水体磷限制状态.高潮位引水能够使水体由中污染恶化至重污染,引水期水体悬浮颗粒物含量、颗粒态磷和总磷含量均与流速呈显著正相关(r=0.76、0.85和0.84),表明流速(引水量)深刻影响着引水输入的颗粒物和磷含量.低潮位引水期水体仍维持在中度污染,引水输入的泥沙在下游4号点位之后即发生淤积,增加了沉积物磷污染风险.节制闸引调江水应当严格控制泥沙和磷输入量,在保证内河水位的基础上,适当降低丰水期引水量、增加枯水期泵引水量.

太湖流域直湖港支流龙延河水系鱼类集群现状

分别于2009年8月和2010年5月对直湖港支流龙延河水系的鱼类集群现状及其影响因素进行研究.结果表明,研究区域有多种鱼类存在,共采集到31种,隶属于5目9科22属;春、夏两季鱼类集群的种类数没有明显差异,但春季的鱼类多度和生物量均显著高于夏季;主干支流、次级支流和支流末端等不同区位的鱼类组成也有一定差异;水体透明度、溶解氧与鲫、圆尾斗鱼、叉尾斗鱼多度显著正相关,而氮、磷等营养盐浓度与似鳊、餐条、鲫鱼等种类的多度呈负相关;水体营养盐浓度过高及相应的溶解氧、透明度降低均对鱼类群落产生了不利影响.