太湖流域湖泊水环境问题、成因与对策

综合分析了太湖流域存在的的湖泊水环境问题,主要表现为水质全面恶化、洪涝灾害加剧、湖泊生态系统与生物资源破坏和底质污染严重。造成湖泊水环境问题的自然因素与流域地势平缓、亚热带季风气候和地面沉降有关;人为因素如围垦、污水排入湖泊、过量使用农药化肥和湖泊淤积加剧了太湖流域水环境问题的发展。针对当前存在的湖泊水环境问题,提出湖泊水环境整治对策是：树立可持续发展观念,加强流域污染源的控制;重视湖泊水环境的科学研究;加强湖泊水环境水资源的规划与管理;因地制宜地实施湖泊水环境整治工程。     

太源流域湖泊水环境问题,成因与对策

综合分析了太源流域存在的湖泊水环境问题,主要表现为水质全面恶化,洪涝灾害加剧、湖泊生态系统与生物资源破坏和底质污染严重。造成源泊水环境问题的自然因素与流域地势平缓、亚热带季风气候和地面沉降有关;人为因素如围垦、污水排放湖泊、过量使用农药化肥和湖泊淤积等加剧了太源流域水环境问题的发展。针对当前存在的湖泊水环境问题,提出湖泊水环境整治对策;树立可持续发展观念,加强流域污染源的控制;重视湖泊水环境的科学     

长江三峡水库水污染控制若干问题

论述了三峡水库几个重要水环境问题,对近年来三峡水库水污染控制科学研究工作进行回顾,评述了一些重要研究成果,就三峡水库水质模拟、水体富营养化、水库泥沙截留淤积和重金属污染等问题进行了深入探讨。基于国际水协会最新推出的河流水质模型,提出了三峡水库水环境模拟研究的观点和方法;基于湖泊（水库）生态动力学模型原理,在对水体中磷元素预测的基础上,从营养盐含量、水深、流速、温度因素等与富营养化非线性映射关系出发,初步建立三峡水库水体富营养化人工神经网络模型,对三峡水库水体富营养化潜势进行研究,分析讨论了一些初步结果;论述了水库泥沙截留淤积及其与水体中污染物,特别是重金属污染的相互作用;建议三峡水库近期内应予以重视的一些重要水环境科学问题。     

上海多自然型河流整治实践与探索

简要介绍上海河流整治的3个发展历程及各阶段的特征,总结了多自然型河流整治过程中基于河流整治的河流形态多样性保护与创建、生态护岸建设、生物多样性培育等技术研究成果,以及基于水质改善的水量水质数值模拟、水环境承载力评价、截污治污、水质修复等技术方法。以工程实例说明,河流形态多样化是创造河流生物生境的基础,生态护岸建设可以营造并促进生物生存环境改善,生物多样性培育可以恢复滨水生态系统,底泥疏浚与截污治污则是水质修复的基础与根本手段,水资源调度有效提高水环境承载能力,生物化学方法加快了水质修复的进程。最后,以多条河流的水质与生物监测结果说明不同技术在上海多自然型河流整治实践中的应用情况。     

城市湖泊有机质氮同位素差异及其对水污染的指示作用分析

如何对湖泊生态环境修复效果进行评价是当前湖泊生态修复工作的难点所在,以武汉市内不同修复状态湖泊为研究对象,通过分析湖泊水体营养盐浓度、水质类别、综合营养状态指数TLI(Σ)与湖泊不同有机质δ~(15)N的关系,探讨以水体中某一有机质δ~(15)N指示城市湖泊水污染状态,进而作为湖泊修复效果评价指标的可行性。结果表明:武汉南湖、东湖、内沙湖水质分别为劣Ⅴ类、Ⅳ类、Ⅲ类;水体富营养化程度分别为重度富营养、轻度富营养、中营养;南湖有机质δ~(15)N均值最高为13. 193‰(8. 394‰～19. 380‰);东湖δ~(15)N次之为8. 191‰(5. 162‰～13. 488‰);内沙湖δ~(15)N最低为2. 940‰(0. 001‰～6. 433‰)。不同湖泊有机质δ~(15)N与表层水c(TN)、c(DIN)、c(NH+4-N)、c(TP)、水质类别和TLI(Σ)呈正相关趋势,其中悬浮有机质、沉水植物δ~(15)N与水污染参数的相关性最为显著,均能有效表征城市湖泊水污染状态;为了采样的简便性及样品的通用性,建议以悬浮有机质δ~(15)N作为城市湖泊水污染状态及水环境治理效果的快速评价指标。     

城市湖泊有机质氮同位素差异及其对水污染的指示作用分析

如何对湖泊生态环境修复效果进行评价是当前湖泊生态修复工作的难点所在，以武汉市内不同修复状态湖泊为研究对象，通过分析湖泊水体营养盐浓度、水质类别、综合营养状态指数TLI（Σ）与湖泊不同有机质δ15N的关系，探讨以水体中某一有机质δ15N指示城市湖泊水污染状态，进而作为湖泊修复效果评价指标的可行性。结果表明：武汉南湖、东湖、内沙湖水质分别为劣Ⅴ类、Ⅳ类、Ⅲ类；水体富营养化程度分别为重度富营养、轻度富营养、中营养；南湖有机质δ15N均值最高为13.193‰（8.394‰~19.380‰）；东湖δ15N次之为8.191‰（5.162‰~13.488‰）；内沙湖δ15N最低为2.940‰（0.001‰~6.433‰）。不同湖泊有机质δ15N与表层水 c(TN)、c(DIN)、c(NH+4-N)、c(TP)、水质类别和TLI（Σ）呈正相关趋势，其中悬浮有机质、沉水植物δ15N与水污染参数的相关性最为显著，均能有效表征城市湖泊水污染状态；为了采样的简便性及样品的通用性，建议以悬浮有机质δ15N作为城市湖泊水污染状态及水环境治理效果的快速评价指标。     

基于GF-1号遥感影像的武汉市及周边湖泊综合营养状态指数反演

湖泊水体富营养化的监测评价是湖泊水资源管理和水环境保护的基础性工作。基于GF-1号WFV遥感影像和综合营养状态指数法,通过82个站点实测数据建立多元线性回归和RBF神经网络模型,对武汉市及其周边地区主要湖泊综合营养状态指数进行了反演。反演的结果显示,武汉市及周边大部分湖泊水域处于轻度富营养和中营养状态,局部湖区为中度富营养状态。验证结果表明:GF-1号WFV多光谱数据用于监测大面积湖群水质变化是可行的;两种模型都可以建立实测数据与遥感信息的函数关系,根据函数可以反演湖泊水质综合营养状态指数,进而实现大面积湖泊水质动态监测;而RBF神经网络模型预测的R2为0.742 3,均方根误差为3.72,其反演精度更高,更适合于监测内陆湖泊水质变化。     

长江水问题基本态势及其形成原因与防控策略

不断增强的人类活动与气候变化等自然因素叠加，导致长江水环境、水灾害和水生态问题日益突出。从宏观层面系统剖析了长江面临的干流局部水质下降、湖泊富营养化、三峡库湾和支流水质恶化等水环境问题，小水大灾和平原湖区季节性缺水等水灾害问题以及长江与湖泊生物资源衰退等水生态问题的基本态势，揭示了流域工业化城市化进程加快、土地利用/覆被快速变化、重大水利工程建设和湖泊资源过度利用等人为因素和气候变化等自然因素对长江水问题形成发展的影响，提出了规范空间开发秩序、推进流域综合管理、优化重大水利工程调度等长江水问题防控策略     

四湖流域景观生态建设研究

江汉平原四湖流域生态环境问题严重,主要表现在洪涝灾害、水体污染和血吸虫病等三个方面,需要进行景观生态建设和综合治理。主要措施包括:退田还湖恢复湿地,扩大湖泊湿地面积;湖泊河流生态修复与生态建设;江湖连通与引江济湖工程;保护湿地生物多样性等。     

湖泊水环境预测的原理与方法

论述了湖泊水环境预测常用方法,主要有输入输出模型、扩散模型、富营养化水质模型和多元回归模型等,属于因果关系的短期和瞬时预测,并且将灰色动态模型和回归分析模型耦合能预测湖泊水环境今后几年甚至几十年的变化,将提高预测效率;提出了湖泊水环境的基本程序;最后指出水资源研究的随机分析、模糊分析和灰色系统的耦合与ＧＩＳ、ＲＳ和ＧＰＳ的应用是今后湖泊水环境预测的发展趋势。     

武汉地区湖泊沉积物重金属的分布及潜在生态效应评价

对武汉地区6个湖泊沉积物重金属元素Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、As、Cr、Ni的空间分布特征及其潜在生态效应进行研究。调查区的湖泊底泥重金属含量表现出市区内湖泊沉积物的重金属含量普遍高于郊区湖泊,其中墨水湖中重金属含量最高;湖泊沉积物柱重金属元素垂向分布表现为城区受到一定程度污染的湖泊某些元素表现出表层沉积物显著高于底部沉积物含量的特征,而郊区湖泊除Cd外其它元素垂向含量变化不大,说明郊区湖泊受到人为影响较小。利用潜在生态危害指数法对湖泊沉积物进行生态危害评价,显示武汉地区湖泊元素生态危害排序为：Cd>Hg>As>Cu>Pb>Zn;墨水湖沉积物重金属潜在生态危害相对最高,其次是金银湖;其它湖泊重金属生态危害都比较轻,总体而言武汉湖泊重金属生态危害还是较小的。但参照国外沉积物基准的生态数据库阈值,市区受到人为污染较严重的湖泊沉积物可能会对生物产生负面影响。     

武汉城市圈水资源及水环境承载力分析

水资源及水环境承载力是衡量区域可持续发展的一项重要指标,对区域经济的发展规划具有重要的指导意义。以可承载的人口数量和GDP作为承载力的表征指标,分别运用单位GDP综合用水量评判法和河流一维水质模型及湖库均匀混合模型计算武汉城市圈不同水平年的水资源及水环境承载力,并用承载度来评价水资源及水环境的承载状态。结果表明:2012、2020和2030年武汉城市圈水资源承载力都处于合理承载状态,但是其水环境承载力处于轻度超载状态。可见,水环境承载力对武汉城市圈的用水限制更为严格。随着社会经济的发展及污水处理技术的进步,水环境状况虽然会有所好转,但与水资源数量这一因素相比,水环境仍是制约武汉城市圈经济社会发展的关键因素。     

Comparative analysis of land use and lake water quality in rural and urban zones of south Chennai, India

Chennai city, the capital of Tamil Nadu state in South India, has been experiencing rapid expansion since the last two decades, resulting in major changes in land use and degradation of wetlands. Small lakes in the peri-urban areas face severe strain on their environment due to transition of rural to urban conditions, leaving at stake their aquatic health and intended uses. This paper studies the role of urbanization and land use changes in the water quality of peri-urban (Rajakilpakkam) and rural (Vengaivasal) lakes. Water samples were collected and analysed for temperature, total dissolved solids, major ions, nutrients and biological oxygen demand as per standard methods. The temperature, pH and biological oxygen demand did not differ between lakes, while total dissolved solids (p = 0.008), alkalinity (p = 0.000), total hardness (p = 0.001) and phosphate (p = 0.000) were significantly higher in Rajakilpakkam. Seasonal and spatial variations in water quality between the lakes showed the direct impact of rapid and uncontrolled growth of built-up areas in the catchment area, in enhancing waste water inflows with inorganic salts and nutrients in Rajakilpakkam lake compared with Vengaivasal lake. Urbanization of the catchment and encroachments in Rajakilpakkam lake tends to reduce the social interdependence of lake and community and promote disuse, leading to decline in water quality. The impending environmental costs caused by urbanization to these lakes will only be tackled, if the main issues of domestic and industrial discharges and encroachments are addressed properly.     

太湖西北部湖区入湖河流氮磷水质标准修正方案研究

氮磷污染一直是太湖流域的首要污染问题,有效遏制氮磷入湖量的增加是治理太湖的重要任务。然而由于我国现行的地表水环境质量标准(GB3838-2002)中河流和湖泊氮、磷水质标准存在差异,即河流无总氮控制指标、河湖总磷标准不一致的问题,往往造成通过控制入湖河流污染来改善太湖湖泊水质时,湖泊污染物浓度往往达不到治理目标。以太湖西北部湖区及其入湖河流为例,利用BATHTUB模型模拟入湖河流与湖泊TN、TP的关系,推算太湖在满足现行湖泊水质标准中TN和TP各类别目标值的情形下的环境容量并以此环境容量决定入湖河流的水质,进而提出相应的方案进行比选,从而提出太湖入湖河流氮磷水质标准修正方案。结果表明:(1)当太湖入湖河流执行现行河流水质TP标准时,对应湖泊的水质TP超标,并不能达到保护湖泊的目标;(2)当太湖西北部湖区入湖河流TN、TP执行现行湖泊水质标准,对应湖区水质均能达标并且优于目标限值,然而该方案对于污染较为严重的太湖区域的实际参考意义不足;(3)以现行湖泊水质标准TN、TP各类别为目标值反推计算入湖河流水质指标,既能保证湖泊水质达标,又不会使河流水质标准过于严格,因此其结果可作为入湖河流水质标准修正的参考,从而提出太湖入湖河流TN、TP水质标准建议方案。     

月湖底栖动物的空间格局及其对水草可恢复区的指示

底质适宜是富营养湖泊恢复沉水植物(水草)的重要前提。大型底栖动物可综合指示底质的污染程度,于2002~2003年在武汉月湖开展了底栖动物水平分布对水草可恢复区指示作用的研究。首先通过月湖底栖动物与环境的相关分析,选择颤蚓科寡毛类作为底质营养状况的指示类群,然后利用同类湖泊群颤蚓与水草数据分析阈值,初步确定颤蚓密度≤100 ind/m2的底质适合水草生长,最后绘制月湖颤蚓分布的水平等值线,显示水草恢复的合适区域。在此基础上构建了应用底栖动物空间格局指示水草恢复区的技术原理框架。     

2000~2014年武汉市城市扩展时空特征分析

基于不同时相的高分辨率遥感影像，采用面向对象的解译方法提取了武汉市2000、2005、2010和2014年的土地覆被信息，从城市扩展强度指数，城市中心坐标迁移和分形维数等方面分析了武汉市2000～2014年城市扩展时空特征。结果表明：2000～2014年间，武汉市城市扩展强度指数为1.41，各主城区城市扩展强度不一，洪山区建设用地的增加对主城区城市扩展的贡献最大；在扩展过程中，武汉市城市分形维数增加，城市空间形态变复杂；其扩展呈现核心-放射扩展模式，并逐渐转向圈层式；自然条件、经济、人口、交通、政策和城市规划是武汉市城市扩展的主要驱动力，但随着交通的发展，自然条件和经济对武汉市城市扩展的驱动作用正逐渐减弱。     

武汉湖泊富营养化遥感调查与评价

利用武汉东湖各子湖多年可靠的地面监测资料和1999年9月Landsat-7的TM各波段的卫星遥感数据,建立了各子湖的营养状态指数与TMb5图像上的灰度值之间的线性关系模型,并运用该模型对武汉各湖泊进行富营养化评价。同时基于地面监测资料,用日本学者相崎守弘提出的修正富营养化指数法对武汉主要湖泊的富营养化程度进行评价。两种方法评价结果都显示,武汉大多数湖泊呈富营养化状态,一些湖泊已接近甚至达到极富营养化。在用两种方法同时评价的十个湖泊中,有四个湖泊的评价结果完全一致,其余的六个湖泊富营养化程度只相差一个级别。两种方法评价结果存在差异,可能有以下三个原因;（1）遥感方法反映了是图像所在时段的某一个区域上的平均值,营养化指数法反映的是若干个采样站的年平均值;（2）TM图像的获取时间比地面监测的时间晚;（3）遥感影像可能受到云、泥沙等悬浮物、高等水生植物以及湖泊水深等的影响。遥感评价结果与地面监测结果基本一致,利用遥感进行湖泊水体富营养化监测价是可行的,有效的,利用该方法可进行大范围的湖泊富营养化调查评价。     

武汉市湖泊水域利用转变及其碳排放影响

考虑到湖泊水域面积与土地面积的相互变迁进程,以及土地利用变化已成为仅次于化石能源燃烧的第二大温室气体排放源的客观现实,首次尝试分析特定区域湖泊水域的变化以及间接产生的碳源碳汇影响。根据2005、2010和2015年遥感影像获取武汉市湖泊水域利用转变的数据,采用国际通用的土地碳排放测算模型,评估武汉市湖泊水域转变为4类用地产生的碳排放量及碳强度变化情况。研究显示:(1)2005～2015年武汉市湖泊水域面积整体减少超10 km~2,且2010年后呈现加速萎缩趋势, 2010～2015年的减少值约为2005～2010年减少值的2.04倍;(2)虽然部分耕地、林地和草地转化为湖泊导致湖泊水域的增加,但湖泊大面积转变为建设用地导致水域面积的显著较少;(3)从碳排放总量来看,变动面积区域内呈碳源区,后5年碳源值是前5年的1.45倍;前后5年湖泊水域变化的碳排放强度分别为0.03和0.04 t/km~2,碳排放强度明显增加。针对武汉市湖泊水域利用的现实状况,提出把"山水林田湖草"放到统一的管理机制中进行考虑、规范土地资源利用、限制建设用地过度扩张等措施。     

Against the current: rewiring rigidity trap dynamics in urban water governance through civic engagement

This paper investigates how the agency of local residents can affect persistent and unsustainable practices in urban water supply governance. Using a case study from Bangalore, India, we analyze a social–ecological trap which developed after a shift to external water provision paired with rapid urbanization. The reluctance of forsaking initial investments in infrastructure and competence, and the subsequent loss of the local network of lakes built for harvesting rainwater, reinforced dependence on external sources while undermining groundwater levels in the city. These feedbacks made water scarcity a structurally persistent feature of Bangalore. This situation started to change when local residents recently started organizing to preserve and restore Bangalore’s lakes. By entering collaborative management agreements with municipal authorities, these lake groups have restored and established effective protection of five lakes. Through a case study of this civic engagement we show that the lake restorations have the potential to counteract trap mechanisms by restoring ecological functions, and by reducing water scarcity as groundwater levels rise and authorities are relieved from maintenance and monitoring tasks. Importantly, these lake groups have also created opportunities for over a dozen similar groups to form across the city. This demonstrates that social movements can be an important source of change in social–ecological traps.