三峡库区草堂河流域“三水”系统治理体系研究

针对三峡水库重要支流及局部区域存在的水资源短缺、水环境污染、水生态损害等问题,提出了流域“三水”系统治理体系。以三峡库区草堂河流域为研究对象,分析了影响水环境质量的突出问题,围绕农村安全饮水、农村生活污水处理、柑橘种植区水土流失治理、消落区生态修复等方面提出关键技术方案,探索三峡库区重要支流“三水”系统治理可行路径。研究表明:农村饮水安全推荐采用混凝沉淀过滤消毒技术的一体化设备。农村生活污水应选择处理效果好、建设运行成本低的改良型生物接触氧化工艺作为核心技术。柑橘种植区水土流失治理应考虑与面源污染治理相结合,推荐纳米碳添加肥减量化技术和智慧化监测管理技术。消落区生态修复应采取梯级湿地塘修复模式、近自然模式、库岸环境综合治理模式等。

三峡水库夏季干流、支流(草堂河)水体的二氧化碳分压及扩散通量

2013年5-7月对三峡水库库区干流及支流草堂河水体CO_2分压(pco_2)进行走航观测.结果表明:夏季草堂河表层pco_2为15.8~226.4 Pa,三峡水库库区干流表层pco_2为198.8~261.1 Pa.对支流草堂河剖面监测发现,表层pco_2最低为15.8 Pa,随着深度增加,pco_2快速增加,在水深5 m后逐渐稳定,最大值为294.2 Pa.通过计算,支流草堂河在5,6,7月的CO_2通量分别为16.46,-4.91和30.85 mmol·m^(-2)·d^(-1),库区干流CO_2通量为45.83 mmol·m^(-2)·d^(-1).因此,三峡库区干流表现为CO_2的"源",支流草堂河CO_2释放远小于库区干流,6月份表现为"汇".

三峡水库草堂河营养状态变化特征与影响因素分析

为了解三峡水库重点支流草堂河的营养状态及影响因素,于2017年7月-2018年6月在长江设置2个断面,在草堂河设置4个断面,在各断面处监测水体透明度,并采集长江和草堂河各断面处水样,在实验室内监测水体内叶绿素a、CODMn、总氮和总磷浓度,利用综合营养指数法分析了长江和草堂河营养状态的周年变化,讨论了营养盐变化的影响因素。研究结果如下:长江和草堂河叶绿素a浓度表层>中层>底层,2017年8月CT03断面表层水体叶绿素a的浓度最高达到19.56 mg·L^−1。CODMn浓度平均值在0.98-2.62 mg·L^−1之间,空间上CODMn浓度差异不显著(P<0.05),除2017年9月其他时间各断面CODMn浓度均低于4 mg·L^−1。各监测点位TN浓度平均值均在2.0 mg·L^−1左右,垂向TN浓度均值无明显差异。草堂河TP浓度季节性变化较大,年度平均值在0.08-0.30 mg·L^−1之间,高于长江水体TP浓度。草堂河水体透明度平均值在1.79-1.98 m之间,长江干流的透明度平均值约为2.20-2.30 m,长江透明度高于草堂河的透明度。长江综合营养状态指数(TLI)为28.26-42.63,蓄水期综合营养盐指数较低,枯水期营养状态指数较高;草堂河综合营养状态指数为41.23-50.28,大部分时间呈现中营养状态,仅在2017年8月综合营养状态指数较高,约为56.41,草堂河综合营养状态从上游到下游逐渐降低,综合营养状态季节变化冬季<春季<秋季<夏季。

三峡库区坡地物质的地球化学特征——以三峡草堂河流域为例

三峡水库建成后 ,三峡坡地物质成为三峡水库泥沙主要来源之一 ,三峡坡地物质的地球化学特征的研究对于三峡坡地水土保持与管理利用具有重要的意义。通过分析各坡度段物质的常量元素全量、磁化率特征以及粘土矿物种类等地球化学的特征 ,定性地说明了各坡度段从缓坡→斜坡→陡坡段风化作用强度依次减弱 ,相应的坡面侵蚀作用逐渐增强。而在相同坡度段 ,表层与一定深度物质的地球化学特征值变化不大 ,这说明土壤年轻化 。

蓄水初期三峡水库草堂河水-气界面CO_2和CH_4通量日变化特征及其影响因素

为查明三峡水库蓄水初期典型支流水-气界面CO_2和CH_4通量的日变化特征,采用LGR在线分析仪-通量箱法,于2015年9月初在库腹一级支流草堂河回水区开展连续24 h的定位观测.结果表明,24 h监测期内,支流库湾水-气界面CO_2通量变幅为-81.642~180.991 mg/(m^2·h),呈"昼吸夜放"特征,均值为17.346 mg/(m^2·h),总体为释放特征;CH_4全天均表现为释放状态,释放通量均值为0.064 mg/(m^2·h),呈"昼弱夜强"变化.相关分析结果表明,CH_4和CO_2释放通量与风速呈正相关,与表层水温、溶解氧浓度、叶绿素a浓度呈负相关,说明风速物理扰动、浮游植物光合作用是控制草堂河水-气界面气体通量最重要的环境因素.同时,干-支流相互作用形成的特殊水环境(如异重流、水温分层)也与水-气界面温室气体通量过程密切相关,但是其作用机制更为复杂,应开展进一步系统观测和深入研究.

三峡库区典型支流水质模型及其参数敏感性分析

参数敏感性分析旨在确定水质模型中各参数对模型精度的影响,在利用水质模型分析时,可根据参数的敏感性精简模型中的大量参数。以三峡库区支流草堂河为例,建立相应生态动力学模型,并对模型结果进行验证,再进一步采用扰动分析法对模型中26个参数的敏感性进行了计算分析。研究结果表明:生化参数中浮游植物的最大生长率(R0)、适应温度下限(T1)、死亡线性系数(RDIE1)、光照最低值(IOPT)、消光系数(KC)、遮光系数(KW)及磷酸盐半饱和系数(KPO4)是敏感性最高的参数,其他参数敏感性相对较低;对同一参数而言,其敏感性亦会随季节改变发生变化,其敏感性一般在冬春季较低,夏秋季较高。

三峡库区干—支流作用下草堂河氢氧同位素时空分布的环境意义

为了对三峡水库干—支流水体及营养盐交换的定量估算提供一种快捷有效的方法,对草堂河与三峡水库干流水体进行了氢氧同位素的特征分析,并在此基础上利用二元线性混合模型对水体营养盐交换进行了定量分析。通过对三峡库区典型短小型支流草堂河与临近干流断面氢氧同位素时空分布及水体营养盐含量的测定,估算水库各个运行时期干流对草堂河支流的水体贡献量,进而探讨干流水体对草堂河支流的TP、TN贡献量。结果表明:草堂河来自于干流的水量补给率为96.4%,源头水量补给仅占3.6%;另对邻近长江干流和草堂河支流点位营养盐含量分析显示TP的补给基本来自于干流,且TP、TN全年变化趋势草堂河与邻近长江干流基本一致。支流源头TP要明显低于回水区,TN仅在夏季和10月份有突增,说明源头来水水质较好;估算出邻近长江干流对支流全年TP的补给量为25.59 t,TN的补给量约为479.57 t。

草堂河流域煤系地层主要环境地质问题研究

草堂河流域上游广泛出露煤系地层,随着经济建设的发展,由采煤引起的环境地质问题日益显现。为能有效防范和应对该类地质灾害,在分析流域环境地质背景的基础上,论述了煤系地层滑坡、崩塌、塌陷、不稳定斜坡等主要环境地质灾害发育的规律,提出了煤系地层主要环境地质灾害的发育发展模式,指出人类经济活动的盲目性和不科学性是诱发地质灾害主要原因。研究成果可为其他流域煤系地层环境地质问题研究提供参考。

基于土地利用变化的三峡库区小流域生态风险评价——以草堂溪为例

为揭示三峡库区小流域土地利用变化对生态风险的影响,选择草堂溪小流域作为研究区,以1990、2000、2004和2010年4期TM和CBERS影像获取草堂溪小流域土地利用信息,以500 m×500 m为基本单位,制作格网作为辅助评价单元,借助GIS技术为数据分析平台,对土地生态风险指数进行空间插值,生成1990、2000、2004和2010年4期生态风险分级图。结果表明:1990—2010年研究区土地利用相对合理指数上升0.03;研究区5种风险等级连片分布,与耕地和水域分布区域具有显著的空间相关性,5种生态风险等级主要集中在15～25°和>25°坡度带上以及500～1 000 m和1 000～1 500 m两个高程带上;研究区生态风险呈现先恶化后好转的趋势,较低风险等级面积在1990和2010年最大,分别占研究区总面积的28.23%和37.41%,2000和2004年高风险等级面积最大,分别为29.69%和35.54%。研究得出草堂溪小流域生态风险时空变化原因主要为自然条件限制和人为因素控制。针对研究区生态风险时空变化特征提出调控对策,具体有:进行最优土地利用组合类型搭配,调整不合理土地利用类型,改良林分结构;对流域近消落带部位的土地利用在统筹考虑水环境污染治理和土壤侵蚀问题的同时进行统一合理规划管理。