苕溪古河道区域承压水含水层特性研究

杭州机场轨道快线是杭州第一条穿越城市中心区域的轨道快线,连接了杭州火车西站、杭州火车东站及萧山国际机场等杭州最主要的对外交通枢纽。本线西起余杭区的苕溪站,途经余杭区、西湖区、拱墅区、上城区、萧山区、钱塘区,东至钱塘区的永盛路站,线路全长约59.1 km,设车站15座,正线设计最高运行速度120 km/h,于2017年开始前期研究工作,2019年9月开工建设,2022年9月22日全线通车试运营。本文结合杭州机场轨道快线工程仓前车辆段至西溪湿地站—西文区间风井3区间的工程勘察经验,论述苕溪古河道承压水的赋存特征、补给排泄方式及动态变化特性,分析该区域承压水的水位变化规律,确定承压含水层的水文地质参数,预测承压水变化趋势,为杭州城西苕溪古河道地区类似工程的设计施工提供借鉴。

浅析太湖流域上游苕溪水系演变与连通

对太湖流域上游苕溪水系的东苕溪、西苕溪汇流点的演变进行研究梳理,发现汇流点在浙江省湖州市经历四次演变:约公元前3000—约公元200年汇流于主城以东“三里桥”;约公元400—约1800年位于主城以内“江渚汇”;1958年后演变至主城以西“杭长桥”;1993年后汇于主城以北“白雀塘桥”。鉴于苕溪流域与钱塘江流域在历史上是贯通的,借鉴国外“洪隧融合”案例,从东苕溪上游青山水库由隧洞引山洪直入钱塘江,为长三角高质量一体化发展、构建幸福河湖及生态文明建设提供方案。

东苕溪鱼类生物完整性评价河流健康体系的构建与应用

以东苕溪流域为研究区域,建立基于鱼类生物完整性指数(IBI)的河流健康评价指标体系.采样点来自2个不同的生态区,共建立了2套不同的IBI评价指标体系和标准.上游支流样点均来自浙闽山地常绿阔叶林生态区,从而建立了东苕溪上游支流的IBI指标体系:即鱼类总物种数(M1)、平鳍鳅科鱼类物种数百分比(M5)、中国土著鱼类物种数百分比(M6)、Shannon-Wiener多样性指数(M7)、无脊椎动物食性鱼类个体百分比(M13)、植食性鱼类个体百分比(M14)、敏感性鱼类个体百分比(M1)7个参数指标.中下游样点均来自长江三角洲城镇及城郊农业生态区,建立了东苕溪中下游区域的IBI指标体系:即鱼类总物种数(M1)、虾虎鱼科鱼类物种数百分比(M4)、中国土著鱼类物种数百分比(M6)、Shannon-Wiener多样性指数(M7)、上层鱼类物种数百分比(M8)、中上层鱼类物种数百分比(M9)、植食性鱼类个体百分比(M14)、借助贝类产卵鱼类物种数百分比(M21)、鱼类总个体数(M22)、畸形、患病鱼类个体数百分比(M23)等10个参数指标.河流健康状态划分为5个健康等级:即"健康"、"一般"、"较差"、"极差"和"无鱼".应用IBI指标体系评价东苕溪流域的45个观测点的河流健康状况,结果显示东苕溪流域绝大多数河段的健康状况处于"一般"和"较差"水平.2011年,东苕溪中下游河段的健康状态较2010年有所改善,然而上游支流的健康状态较2010年有所下降.

东苕溪水体氮、磷形态分析及其空间差异性

于2009~2011年在东苕溪开展了4次全流域野外调研,系统分析了东苕溪水体氮、磷形态特征及其空间差异性.东苕溪可分为上游、中-上游、中-下游3个河段,分别具有山溪性河流、城镇影响河流、平原型河道特征.结果表明,水体中氮以溶解态为主,硝态氮(NO_3^--N)是溶解态总氮(DTN)的主要形态;颗粒态磷比例略高,溶解态总磷(DTP)的相对贡献沿程降低.溶解态有机氮(DON)、磷(DOP)分别占DTN和DTP比例的22%、42%,且TN与DON、TP与DOP之间显著正相关.中-上游河段的氨氮(NH_4^+-N),DOP和溶解性正磷酸盐(PO_4^(3-)-P)含量最高且电导率与NH_4^+-N、DOP之间存在显著正相关,表明城镇污、废水排放影响水体氮、磷含量及形态特征;浊度与各形态磷之间均存在极显著正相关,河段下游开矿、行船及挖沙引起的矿质颗粒输入或沉积物再悬浮是磷素的重要来源,但水体中部分溶解态磷吸附在矿质颗粒表面形成胶体物质,导致中-下游河段DTP略有降低.

运用Mann-Kendall方法探究地表植被变化趋势及其对地形因子的响应机制——以太湖苕溪流域为例

利用Mann-Kendall方法对浙江太湖苕溪流域植被随时间、高程、坡度序列变化的特征与机制进行分析.结果表明:在2000—2010年间,植被随时间变化波动大,但该流域植被覆盖和空间变异均呈不显著增长趋势,2004年植被覆盖最低,植被空间异质性在2002年至2004年间达到最高水平;植被覆盖随高程、坡度的增加而增长,植被空间变异随高程、坡度的增加呈下降趋势,在高程200 m和坡度15°区域有一突变点.该研究结果不仅揭示了植被随时间、高程、坡度的变化趋势,还揭示了植被发生突变的时间段、高程带、坡度带,为进一步研究植被时空变异规律及驱动因子奠定了基础.

基于氮磷比解析太湖苕溪水体营养现状及应对策略

生态化学计量学是评价水体营养状态的重要手段,利用其氮磷比指标探讨了我国太湖主要入湖河流苕溪的营养状态。野外监测结果显示,苕溪水体氮素超标严重,磷素污染轻度,硝酸盐、颗粒态磷为氮磷的主要赋存形态,且氮磷浓度呈现相似的季节变化规律,表明苕溪主要受农业面源污染影响。氮磷比分析表明,苕溪水体春、秋季处于磷素限制状态,夏季适合藻类生长,冬季低温条件下不利于藻类的大量繁殖;苕溪生物量增长受磷素限制,线性拟合亦显示其氮磷比主要受磷素波动的调控;苕溪干流大面积暴发蓝藻水华的风险较部分支流及死水区低,苕溪水入湖后,特别是夏季其暴发风险将显著提高。针对苕溪水体的富营养化现状,提出若干条水质改善应对策略。

东苕溪下游鲫鱼不同组织重金属含量分析及食用安全性评价

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)与DMA-80自动测汞仪分别对东苕溪下游鲫鱼肌肉、性腺和鳃组织中重金属As、Cd、Cr、Cu、Mn、Zn与Hg的含量进行测定,并对其污染状况和食用安全性进行评价。结果表明:东苕溪下游鲫体中As、Cd含量超标,整鲫重金属综合污染指数为1.2,污染程度严重。As、Cr与Hg所占暂定每周可耐受摄入量(PTWI)比例超过10%,认定食用该地区鲫鱼对人体健康存在潜在风险。在肌肉、性腺和鳃组织中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Zn的含量具有显著性差别(P<0.05);不同组织污染程度为性腺>鳃>肌肉。

基于WASP水质模型与基尼系数的水污染物总量分配——以南太湖苕溪入湖口区域为例

科学合理的水体污染物总量控制方案是流域水体污染控制的关键.以太湖重要入湖河流苕溪入湖口区域为研究对象,探讨基于水质分析模拟程序(WASP)模型与基尼系数的总氮总量分配方法.根据不同水质改善目标估算相应的水环境容量,建立与经济、社会、自然因素相协调的单因子基尼系数模型,在按不同区域、不同污染源类型进行污染负荷总量削减分配的基础上,预测区域水质的变化趋势,验证水质达标的可行性.研究表明,入湖口区域总氮为劣Ⅴ类水质,总量削减压力较大.根据污染负荷分配结果,入湖口水质总氮近、中和远期控制目标分别确定为Ⅴ、Ⅳ和Ⅲ类水质,对入湖水体总氮污染的有效控制是一个长期过程.

不同施肥模式下苕溪流域水稻田和蔬菜地氮磷流失规律

采用田间径流池小区试验方法,在自然降水条件下,于2016—2017年连续2 a在余杭区对不同施肥模式下地表径流及氮磷流失特征进行田间实地监测。结果表明:年际间因降水原因导致氮素流失差异。不同施肥处理下,2016年和2017年水稻田的全氮流失量分别为12. 76～16. 97、15. 40～17. 60 kg·hm^(-2),蔬菜地的全氮流失量分别为23. 06～25. 72、18. 11～27. 93 kg·hm^(-2)。水稻田和蔬菜地的氮素流失均以硝态氮为主。不同施肥处理下,2016年和2017年水稻田全磷流失量分别为2. 36～2. 62、3. 57～4. 05 kg·hm^(-2)。不同施肥处理对水稻田和蔬菜地径流水中总磷浓度无显著影响。水稻田磷素流失以可溶态磷为主,蔬菜地磷素流失以颗粒态磷为主。相比水稻田,蔬菜地的氮素流失量更高,而磷素流失量更低。减氮施肥和有机肥替代可在保证产量的基础上降低7%～35%的总氮径流损失。

太湖流域上游东苕溪干流沉积物和悬浮物的氮形态分布及影响因素

氮是影响和控制水体富营养化的重要因素,不同形态的氮对水体富营养化贡献不同.使用连续提取法对东苕溪干流悬浮物、表层沉积物样品中各形态氮含量进行测定,探讨各形态氮的分布特征及其影响因素.结果表明,东苕溪水体氮污染严重,总氮浓度均值为4.48 mg/L.悬浮物中各形态氮含量均高于沉积物,其中悬浮物中铁锰氧化态氮(IMOF-N)含量所占比例最大,均值为1506.94 mg/kg;沉积物中有机硫化物结合态氮(OSF-N)含量最高,均值为625.31 mg/kg.IMOFN、OSF-N含量受阳离子交换量、粒径影响显著,均与总氮浓度显著相关.相关性分析表明水体的性质对IMOF-N及OSF-N含量影响较显著,并且总体上对悬浮物的影响强于沉积物.另外,悬浮物有助于水体中的氮发生硝化反应向硝态氮转化,沉积物则有助于水体的氮发生还原作用向氨氮转化.在一定程度上,水体中的悬浮物对藻类具有抑制作用.

苕溪污染物入湖通量研究

根据2005～2010年苕溪入湖河流小梅港、长兜港和大钱港的水质监测资料以及杨家埠和杭长桥2个水文基点站的径流量数据,计算CODMn、NH3-N、TP和TN等污染物的入湖通量来明确苕溪入湖的主要污染及通量的关键影响因子.采用单因子指数法进行水质评价并计算水质的污染分担率,表明苕溪的入湖河流水质总体为Ⅲ类,首要污染物为TN;统计逐日流量数据,计算2005～2010年入湖水量为9.15×108～17.85×108 m3;对污染物年通量进行等标计算,发现总氮的等标入湖量最高,年均入湖通量为3 415t;对水质、水量与通量进行相关性分析,水量与通量的相关系数远高于水质,且两者之间呈现季节性响应关系.因此,总氮是苕溪入湖的主要污染,水量是通量的关键影响因子.

农药风险评价技术在农药减量化中的应用

为减少苕溪流域农药施用量,降低该流域农药对水生生物的环境风险,通过调查苕溪流域防治卷叶螟虫(Cnaphalocrocis medinalis)、稻飞虱(Delphacidae)和水稻纹枯病的农药品种及用量,以农药暴露模拟外壳为工具,运用农药风险评价技术分析其产生的环境风险,并根据风险选择农药品种及用量。结果表明:以吡蚜酮代替噻嗪酮可减少农药用量765 g·hm^(-2),以阿维菌素代替骄子可减少农药0.75 L·hm^(-2),以爱苗替代井冈霉素可减少农药4.27 L·hm^(-2),替代后常规农药总用量降低5.79 L·hm^(-2)。同时该替代技术对试验区水稻产量和病虫害的防治效果大多优于当地农户单独分散用药。由于控制了用药次数和用药量,用药成本下降,水稻种植的经济效益则增加。该技术在减少农药总施用量的同时也降低了农药对水生生物环境毒性的影响,从源头控制了农业面源污染中的化学污染物。

苕溪流域农业面源污染的综合评价

基于2008年农业统计数据,对苕溪流域所辖6个区县的水环境农业面源污染进行了分类调查,并采用等标污染负荷的评价方法对各类污染源进行评价。结果表明:2008年各农业非点源污染源流入苕溪流域水体的COD,TN和TP分别占总量的67.82%,28.75%和3.42%,等标污染负荷率COD,TN和TP分别为6.88%,58.37%和34.75%。就各农业非点源污染源来看,畜禽粪便污染源的等标排放量和污染负荷最大,成为威胁苕溪流域水体的最大污染源。

西笤溪流域重金属污染磁学研究及多元分析

对西苕溪流域的土壤样品及部分太湖近岸表层底泥样品,进行了环境磁学测试与化学分析.采用指标聚类分析,抽取磁化率、S比值和Cr、Fe、Pb、Sr、Ti、Zn含量等8个典型指标.再应用模糊C均值聚类分析,分辨出了4种不同的样品类型和两种不同的人类活动响应.取自丘陵山地的第一类样品,以强的磁化率、高的S比值和低的Sr、Ni和Zn含量为特征,代表了流域的自然背景.分布在河谷平原农耕区的第二类样品,磁化率、S比值以及重金属含量都很低,反映了农业活动对环境的影响.而分布在滨湖平原和东苕溪流域的第三类样品,Sr、Ni和Zn含量最高,反映了工业活动对环境的影响.代表丘陵与平原过渡带的第四类样品,其磁参数和重金属含量介于丘陵山地与平原之间.由于流域的磁背景场很高,且人类活动多元化,磁与重金属的相关性差,因此单一的磁化率不能直接指示污染状况.

东苕溪夏季浮游动物群落结构及水环境的初步研究

2013年7月对东苕溪（太湖主要入湖河流）的浮游动物群落结构及相关环境因子进行了水生态调查.结果表明,共采集浮游动物41种,其中轮虫23种,桡足类11种,枝角类7种.卜氏晶囊轮虫（Asplanchn.brightwelli）、长三肢轮虫（Filinia.longiseta）、针簇多肢轮虫（Polyarthra.trigla）为优势种.浮游动物的丰度以轮虫占优势,浮游动物的生物量以枝角类和桡足类占优势,东苕溪水系浮游动物的丰度和生物量范围分别为1.99~1964.42ind/L和0.05~8.15mg/L.Shannon-wiener多样性指数（H）为0.10~3.35;Pielou均匀度指数（J）为0.06~0.86,根据浮游生物物种多样性指数评价表明,东苕溪水系处于轻度污染、β-中度污染水平.相关性分析表明,夏季浮游动物群落结构与水体中的总氮、总磷和叶绿素有显著的影响.浮游动物种类数与叶绿素a含量有显著的正相关,浮游动物生物量与总氮、总磷含量有显著正相关.

太湖流域源头溪流氧化亚氮(N2O)释放特征

采用密闭箱法研究太湖流域源头溪流N2O释放特征及其影响因素。结果显示:南苕溪N2O释放通量范围在-18.11—397.42μg.m-.2h-1,平均值为(30.37±10.87)μg.m-.2h-1。溪流N2O释放呈现明显的季节模式。冬季释放通量最低,仅为(9.69±7.10)μg.m-.2h-1,夏季释放通量较高,为(17.17±17.35)μg.m-.2h-1;而释放高峰发生于汛期,其N2O释放通量可达(125.97±90.77)μg.m-.2h-1。持续降雨带来的山洪爆发及大量径流输入是造成汛期N2O大量释放的主要原因。从上游源头区至下游农田与城区,N2O释放通量逐渐升高;流域污染梯度对N2O释放通量影响显著。统计分析表明:水体硝态氮负荷是控制流域N2O释放通量变化的主导因素,其他因素如磷含量、溶解氧、地势因素对通量也具有倾向性的显著影响。估算苕溪干流临安段N2O年释放通量可达到0.38 t/a。结果显示:河流人为污染负荷增加时可显著促进河流N2O的释放。

水产养殖业污染现状及防治对策——以苕溪流域为例

对国家、省、市县水产养殖业污染防治的管理体制机制进行了分析,并对苕溪流域内现行法规、标准和政策进行了研究。针对当前流域内水产养殖污染防治尚存在行业管理部门环保职责不明、执法监管模式不完善、现行法规体系强制力不够、缺乏养殖尾水排放控制要求等系列问题,从完善相关法规、标准和政策、实施养殖业技术改造和提升科技水平等方面,提出了政策建议。

苕溪流域生猪养殖产污特征

不同规模的畜禽养殖、管理模式不同,畜禽的产污特征存在很大差异。探究不同规模畜禽产污规律可为区域粪污的合理利用及污染防治提供科学依据。选取苕溪流域2家规模不同的生猪养殖场,对其养殖污水及生猪粪便进行收集和分析,对比2家养殖场不同养殖阶段生猪养殖污水、粪便的污染物含量和产污系数特征。结果表明:规模较小的金爱养殖场(年出栏量500头)单头生猪养殖污水及粪便的日均产量均高于大观山养殖场(年出栏量36 000头);大观山养殖场生猪养殖污水和粪便中污染物含量大多高于金爱养殖场,金爱养殖场养殖废物中总磷(TP)含量远高于大观山,可能是因为金爱养殖场使用的泔水中TP含量过高导致;大观山养殖场保育、育肥和妊娠3个阶段的总氮(TN)产污系数分别为8.94、18.68、30.65 g·d^(-1)·头^(-1),TP产污系数分别为3.91、7.62、14.77g·d^(-1)·头^(-1),金爱养殖场保育、育肥和妊娠3个阶段的TN产污系数分别为9.84、19.77、32.95 g·d^(-1)·头^(-1),TP产污系数分别为5.87、15.23、30.09 g·d^(-1)·头^(-1),大观山养殖场TN产污系数略高于金爱养殖场,金爱养殖场TP产污系数远高于大观山养殖场。2家养殖场重金属的产污系数相差不大,说明不同生猪养殖规模对TP的产污系数影响较大,而对TN和重金属的产污系数影响较小。

太湖地区西苕溪流域水文模型的设计

西苕溪流域位于人口众多、经济发达的太湖流域上游源头地区。受自然和气候特性的影响，该流域频繁遭到洪水灾害的袭击。为了定量研究西苕溪流域洪水发生机制和动态规律，本项目研制了一个局地尺度综合水文模型。该模型由若干个子模型组成，包括新安江模型及明渠河网非恒定流的水力学模型等。模型的检验结果表明。