上海城市化进程中河网水系演化及其对城市排水的影响

百年以前上海地区河网密布，但随着城市区域不断扩展，河流数量锐减，水质明显恶化，暴雨积水严重增加，从而给城市建设和管理带来严峻挑战。本利用遥感和GIS技术，剖析近50年来城市化过程中上海市河网水系演化特征及其与土地利用变化之间的耦合关系，探讨河网水系演化过程对城市排水的影响，即河流自然排水功能下降，径河系数增大等；最后提出尽量保留现有城市河道、完善泵站－管网系统等建议。为今后城市发展过程中水环境管理提供科学依据。     

中国农工民主党中央委员会：加强农村水系规划和整治工作

近年来我国城市化进程明显加快．农村地区大部分河道的运输功能、灌溉作用正逐渐消退。与此同时，河道的环境问题逐渐增多．过量填埋水域造成城乡河网水系遭到破坏，河网水面面积逐步缩小．河网的调蓄、排水、自净能力降低，以致水质恶化、河湖退化．对农村水系统、水生态安全构成严重威胁。加强农村水系规划和整治工作，营造良好的农村水环境、水生态．已成为当务之急。     

珠江口毛颚类的生态研究

根据2002～2003年珠江口12个航次的调查资料,分析探讨了不同调查时间和区域毛颚类的种类组成、丰度变化及其环境因子的影响.以表层盐度(S)变化将调查海域划分三个区域:Ⅰ区(S<25)、Ⅱ区(2530).12个航次的调查结果表明:调查海域共出现毛颚类13种,Ⅱ区和Ⅲ区的种数一般多于Ⅰ区,皆以暖水种居多.其中2002年7月(夏季)、2003年1月(冬季)和4月(春季)的3个航次结果表明珠江口毛颚类的平均丰度为23 ind/m3, 三个区域的平均丰度比较为Ⅰ区(43 ind/m3)> Ⅱ区(15 ind/m3)>Ⅲ区(11 ind/m3),春夏季的丰度高于冬季.另外在Ⅰ区进行了9个航次调查的研究表明:Ⅱ区的毛颚类平均丰度较高,月份之间的丰度差别明显,沿珠江口由内往外丰度增加.百陶箭虫(Sagitta bedoti)和肥胖箭虫(Sagitta enflata)是珠江口毛颚类的优势种.盐度、温度和饵料浓度是影响珠江口毛颚类丰度变化的重要因素.     

钱塘江(新安江大坝-富春江大坝)水质模拟

针对钱塘江上游段的水流特性和水质特点,建立了钱塘江(新安江大坝-富春江大坝段)一维河网水动力、水质模型,选取2010年9月7-10日实测流量、水质数据对模型进行了验证,结果基本一致。利用该模型预测了不同方案条件下主要取水口及水环境功能区边界的水质变化,分析了影响水质的主要因素,为水环境质量改善提供了决策依据。     

台州市流域水环境承载力研究

采用指标体系评价法研究台州市椒江水系和金清河网水环境承载力,选取了水资源开发利用水平、经济社会发展水平、环境纳污水平、环境保护与治理水平四大类17个评价指标,通过层次分析法对椒江水系、金清河网两大流域水环境承载力现状进行评价,研究结果表明两大流域现状水环境承载力综合指数分别为0.7644和0.5808,属于山溪型流域的椒江水系水环境承载力能力远大于平原河网型的金清河网.并进一步设置了四种中远期情景方案,预测不同发展模式下水环境承载力变化情况,结果表明四种方案对提高流域水环境承载力贡献大小关系为:方案2>方案3>方案4>方案1,提高环保投入、加强环境治理水平的方案对流域水环境承载力提升最有利.     

3种不同工艺切换下活性污泥菌群结构及代谢产物对污泥沉降性能的影响

均以乙酸钠为碳源,考察了AAO脱氮除磷(Ⅰ阶段)、AO脱氮(Ⅱ阶段)、好氧除碳(Ⅲ阶段)这3种工艺下污泥沉降性能的变化,追踪了污泥中微生物群落结构的演替、监测了微生物代谢产物的含量及组分变化,分析运行方式对污泥沉降性能变化的影响.结果表明,Ⅰ阶段沉降性能最佳,其次为Ⅲ、Ⅱ阶段.运行条件的不同,系统优势菌及菌群结构都发生了显著变化,其中Thiothrix的相对数量是影响污泥沉降性能变化的主导细菌.在接种污泥和Ⅰ阶段Thiothrix的丰度仅为0.08%和1.51%,Ⅱ阶段上升至9.41%,Ⅲ阶段降至4.29%.Ⅰ阶段的厌氧区对该菌的生长具有抑制作用,但Ⅱ阶段的缺氧区却刺激其优势生长.同时对比了3个系统中微生物种群多样性,Ⅰ阶段最高,其次为Ⅱ、Ⅲ阶段.缺氧区和厌氧区的引入导致系统功能与环境的复杂度增加,微生物群落多样性有所升高.胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中各组分含量及三维荧光测定结果表明,微生物群落结构变化对EPS的组分及含量具有显著影响,进而导致污泥沉降性能改善或恶化的进程加剧,污泥沉降性能与松散附着胞外聚合物(loosely bound EPS,LB-EPS)中蛋白质/多糖的比值呈正相关.     

岷沱江流域社会经济的水环境效应评估研究

引入"驱动力-压力-状态-影响-响应-管理"(DPSIRM)模型模拟经济社会与水环境之间的相互响应关系,构建流域社会经济的水环境效应评估的指标体系,以揭示出流域经济发展中人、水环境相互作用的链式关系.采用熵变加权法对指标体系的各指标进行赋权,得到水环境效应综合评估指数公式.以长江上游岷沱江流域为研究区域,对岷沱江流域2000—2014年水环境效应进行评估研究,通过综合及子系统评估结果分析,探析影响流域水环境可持续发展的关键因素.评估结果表明:岷沱江流域2000—2006年岷沱江流域的水环境效应处于Ⅲ级(基本安全),从2007年开始,岷沱江流域的水环境效应处于Ⅱ级(安全).岷沱江流域水环境效应评估指数在2000—2011年间呈现逐步上升的趋势,但2003—2006年略有下降,2011年达到最大,2012—2014年又逐步下降.各子系统评估指数差异性较大,有着不同的发展趋势,管理子系统各指标对综合水环境效应影响最大,其次为影响子系统指标、响应子系统指标.论文构建的流域水环境效应评估的DPSIRM及熵权模型具有实用性和可行性,为区域水环境规划与综合管理科学决策提供依据.     

水情变化对平原河网水质输移影响模拟研究:以苏州吴中河网为例

平原地区地势平坦,河网复杂,水情变化对水质输移有重要影响。降雨可以增加河网稀释容量,提高水体复氧能力,加速对污染物的输移降解过程;同时在平原区闸站的联合调度下,降雨也改变了区域水动力特征,使得水流和污染物的流通变得复杂。基于太湖水量水质模型,采用丰、平、枯3个典型年的雨情资料,模拟计算了苏州吴中区水质过程,对比分析不同雨型下河网水质的动态变化过程及空间分布特征。结果表明:1)降雨越多,水环境质量越好,在干旱年份河网水量也能够维持稳定,污染物浓度水平与平水年大致相当;2)不同营养盐对雨情变化的敏感性各有不同,敏感性从高到低依次为总磷(TP)、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)和高锰酸盐指数(COD);3)与枯水年相比,丰水年水质改善较为显著的河道主要分布在临湖地区,与太湖无水量交汇的河道水质改善的程度稍弱。闸门的调度对水量和水质的变化也有重要影响,闸门关闭会在一定程度上减弱局部河网流通性,形成污染物聚集,恶化局部水质。     

基于EFDC模型的水乡城镇水网水动力优化调控研究

河流的水动力状态与整体水环境状况息息相关.本研究以同里古镇区水系为例,在数据稀缺,尤其是缺乏水质数据的基础上,通过研究区域实地考察、现场监测、文献调研等方式,确定了研究区域合理的生态流速范围.同时,建立了同里古镇区水系的EFDC水动力模型,并采用情景分析法,对古镇区水系8种不同的调水优化情景进行分析评价.结果表明,当进水泵站以0.42 m3·s~(-1),饮马桥同时以0.5 m3·s~(-1)的流量进水,大东溪桥和会川桥出流口各出流10%,外河闸口出流口出流80%,其余出流口不出流的情况下,同里古镇区水系整体水动力改善条件较好,且大部分河段流速维持在0.05~0.10 m·s~(-1)之间,在同里古镇水系合理的生态流速范围内.这一方案不仅能有效改善同里古镇水系整体水动力状态,且对水质状况的改善,对整体水环境的提升具有良好的促进作用.     

土地利用对上海城市绿地土壤有机碳含量格局的影响研究

以上海市4条具有城市化梯度差异的城市样带为研究对象,于2013年-2014年沿样带选取典型城市绿地进行土壤采样调查.研究区域内设置121个样点,包含7种不同的土地利用/功能区类型,采集0~15,15~30,30~50 cm深度梯度的土壤样品对土壤有机碳(SOC)含量进行测定,分析上海城市绿地SOC含量格局特征,并讨论其潜在影响因素.研究结果表明:(1)SOC含量在水平方向呈现空间异质性,城市化进程潜在影响了绿地土壤碳含量的空间格局;(2)伴随土地利用和功能区划的人为干扰作用是驱动上海城市土壤SOC储量变化的关键因素;(3)上海城市绿地土壤0~15 cm深度层的SOC含量显著大于下面两层(15~30和30~50 cm),表现出SOC含量在垂直方向上递减的规律.     

城市用地扩展对长沙市水系变化的影响

为了探讨水系变化与城市用地扩展之间的联系,为未来水生态修复及城市与生态环境协调发展提供依据及经验借鉴,基于长沙市1950s、1970s、1990s、2010s和2016年五期地形图及同期城市建设用地数据,对长沙市中心城区近60年来的五期水系及城市用地扩张情况进行统计,选取河网密度、水面率、干流河流曲度、河网发育系数指标定量描述水系变化特征。同时,运用城市用地扩张特征分析方法分析同期城市扩张的强弱与快慢,并叠加各流域范围内同期水系变化指标与城市拓展强度指标,分析长沙各阶段水系变迁与城市用地扩张强度之间的关系。研究表明：（1）城市建设用地扩展对城市水系数量及形态变化有直接影响;（2）各时期城市拓展强度均与水系特征指标值衰减速度呈正相关关系;（3）在城市扩展过程中破坏水系特征将加大水系生态、自然灾害风险,而有效的水生态保护政策和保护措施不仅可以使片区水系缩减趋势放缓,还可以加快周边用地扩展速度。     

海河流域社会经济发展对河流水质的影响

海河流域社会经济快速发展,主要河流水质恶化.本文基于海河流域人口规模、经济产值和土地利用变化过程,结合河流社会经济发展指标和水质变化统计分析,从流域废污水排放和水资源利用等角度分析社会经济对水环境影响机制.研究表明,流域人口规模大幅增长、工业生产强度大幅提高,工业聚集区由北京-天津地区扩展到北京-天津-唐山、石家庄、聊城-德州等地区,导致海河流域工业废水和生活污水排放规模迅速上升,成为河流水质恶化直接驱动力.城市扩张是流域土地利用变化最显著特征,近30年来城市用地面积增加85%,北京-天津-唐山城市群规模扩大,造成流域水资源开发利强度加剧,降低河流自净缓冲能力.因子分析表明,流域影响河流水质因素分解为农村、城市和自然等3个方面,其中城市化过程和农村社会经济发展对河流水体污染物浓度水平影响非常显著.     

快速城市化对区域生态环境影响的时空过程及评价

综合景观生态学与地统计学方法,尝试构建基于"遥感(RS)数据分类→土地利用变化制图→景观格局分析→GIS地统计分析"的区域环境影响评价方法,定量研究了区域环境变化的时空变化特征.案例研究采用2000、2004和2006年遥感数据,监测快速城市化背景下连云港港湾地区城市用地扩张特征、盐田湿地损失、填海造地(港口扩建等)以及耕地退化等关键的区域环境变化,分析评价了区域景观格局特征和生态环境效应,进而评价了快速城市化背景下区域环境影响强度的时空分异.在城市规划和区域发展战略驱动下,整个区域环境影响强度分布及变化规律与城市扩张强度与方向基本一致,高环境影响强度区是受人类干扰最大、生态系统最脆弱以及环境被破坏程度最深的部分,也是当前和未来进行环境调控重点地区.     

城市化水文效应研究进展

受人类活动特别是城市化的影响,天然水文过程发生了显著变化。目前城市化的水文效应研究已经成为国际上的热点问题和前沿领域。文章回顾了国内外城市化过程所引起的水文效应研究现状,述评了现有研究方法和主要研究内容:①城市化对降水的影响具有地区差异和季节差异,其影响程度还存在争议,城市化降水效应机理有待研究;②城市化地区河网结构趋于简单,目前平原河网地区水系分级方法不明确;③不透水面变化改变长期径流量、水质以及暴雨洪水洪峰流量、洪峰过程,其定量关系的阈值需要确立;④变化下垫面条件下流域生态系统结构和功能,水文过程与生态过程耦合需要进一步研究。最后提出了存在问题和进一步研究的思路,以便作为城市水文学研究的参考。     

张家港市耕地资源安全与城市化时空动态分析

在1991、1996、2001和2006年Landsat遥感影像的支持下,研究了张家港市近20 a间的城市增长模式和城市化土地利用强度,结果表明:在3个研究时期中,张家港市主城区的城市化由以新发生型为主兼有延展型的扩张模式,发展成为以填充型为主要的扩张模式,而农村地区城市化则由新发生型为主的扩张模式,转变为新发生型与延展型并存的扩张模式;张家港市的城市化土地利用强度I有明显的阶段性,1991—1996年为主城区城市化时期(I峰值出现在4 km处),1996—2001年为城市化缓慢发展时期(I值较低且变化平缓),从2001—2006年开始张家港市进入了农村城市化时期(I峰值出现在22 km处)。随着农村地区经济的快速发展和城市化进程的加剧,以张家港市为代表的长江三角洲地区中小型城市的耕地不断被工业用地和居住用地吞噬,耕地资源安全受到严重威胁,必须引起高度重视,只有正确处理好城市化发展与农地保护之间的客观矛盾才能保证耕地资源安全和经济可持续发展。     

太湖流域城乡用地扩张对河网的空间占用机制初探

城乡景观改变了河网结构的自然演进,致使河流洪水调蓄、生物多样性等功能退化。论文提出基于区域尺度分析城乡用地扩张对河流干扰的空间概念——城乡内河,直接把流域河流集合体的拓扑结构与城乡用地联系起来,并通过城乡内河密度URRD和490个小流域单元,揭示太湖流域城乡发展最快时期用地扩张对河网的空间影响机制：URRD值从1985年的57.10 m/km²增长到2010年的122.28 m/km²,翻了一番,等级结构由低级主导到高级领先,明显沿重点发展轴线以城镇为核心向四周蔓延,局地呈现负增长;分析表明,URRD与河网密度RD相关弱,与城乡用地密度URD相关显著,但不同URD阶段URRD-URD相关系数不同,即URD 0~15%和25%~40%区段URRD-URD相关最高;通过小流域样本统计与典型样本案例分析,初步揭示城乡内河的分布差异是不同增长阶段新增城乡用地空间增长模式差异（相对河网的位置与集聚性）的结果,由此建议针对不同城乡发展阶段采取保护、防卫、创建等城乡-河流整体协调的空间策略。     

Industrial development and land use/cover change and their effects on local environment: a case study of Changshu in eastern coastal China

The interactions among industrial development, land use/cover change (LUCC), and environmental effects in Changshu in the eastern coastal China were analyzed using high-resolution Landsat TM data in 1990, 1995, 2000, and 2006, socio-economic data and water environmental quality monitoring data from research institutes and governmental departments. Three phases of industrial development in Changshu were examined (i.e., the three periods of 1990 to 1995, 1995 to 2000, and 2000 to 2006). Besides industrial development and rapid urbanization, land use/cover in Changshu had changed drastically from 1990 to 2006. This change was characterized by major replacements of farmland by urban and rural settlements, artificial ponds, forested and constructed land. Industrialization, urbanization, agricultural structure adjustment, and rural housing construction were the major socio-economic driving forces of LUCC in Changshu. In addition, the annual value of ecosystem services in Changshu decreased slightly during 1990–2000, but increased significantly during 2000–2006. Nevertheless, the local environmental quality in Changshu, especially in rural areas, has not yet been improved significantly. Thus, this paper suggests an increased attention to fully realize the role of land supply in adjustment of environment-friendly industrial structure and urban-rural spatial restructuring, and translating the land management and environmental protection policies into an optimized industrial distribution and land-use pattern.     

太子河流域土地利用对大型底栖动物功能摄食类群的影响

水生生物群落功能结构研究不仅是河流生态学的基础,也有助于更好地剖析水生生物对环境压力的响应关系.为探明土地利用对大型底栖动物FFGs（功能摄食类群）的影响,于2009年5月对太子河流域47个采样点（6个参照样点、41个受损样点）的大型底栖动物进行调查,分析其FFGs结构及与流域土地利用类型（森林用地、草业用地、农业用地和城镇用地）和环境因子的关系.结果表明:①受损样点的ALT（海拔）、WT（水温）、EC、ρ（NH₄+-N）和ρ（PO₄3--P）均显著高于参照样点.②受损样点捕食者、刮食者与撕食者的相对丰度、丰富度及密度、直接收集者丰富度、刮食者的Shannon-Wiener指数及Pielou指数、直接收集者与捕食者Margalef指数和刮食者Simpson指数均显著低于参照样点,而直接收集者的相对丰度则显著高于参照样点.③Spearman相关性分析结果表明,农业用地和城镇用地比例增加会造成河流水质恶化及大型底栖动物FFGs结构发生变化.④CCA结果表明,EC是影响大型底栖动物FFGs结构分布的主要环境因子.研究显示,大型底栖动物FFGs对太子河流域农业活动与城镇化的响应敏感,可以为利用大型底栖动物FFGs监测流域环境压力提供理论支持.      

南京市九乡河流域景观格局空间分异对河流水质的影响

定量探讨不同景观格局与水质关系对于指导城市景观规划、保护周边水环境具有重要意义.以南京市九乡河流域为研究区域,基于2009年的Quick Bird影像和2009年10月～2010年9月的水质实时监测数据,利用GIS空间分析技术以及统计分析的方法,从景观水平和类型水平2个方面分析了流域景观格局空间分异对河流总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数和氨氮(NH4+-N)的影响.结果表明,流域的大部分景观类型与河流TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度存在显著的相关关系:建设用地和未利用地的面积比例与TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度显著正相关,林地的面积比例与这些指标呈显著负相关,而耕地的面积比例与TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度相关性不显著;从景观水平上看,流域景观以少数类型大斑块为主或同一类型的斑块高度连接时,河流中TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度较低,水质较好;但针对具体的景观类型有所不同,建设用地、未利用地以及耕地的集中连片分布会引起TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度的上升,而林地的大面积分布则对这些指标具有相反的效应.     

基于低影响开发的雨洪管理研究现状和趋势研究

降雨径流是影响城市河流水质以及发生内涝的主要原因之一,传统的雨水管理模式已经不能适应现代城市的发展,低影响开发是基于模拟自然水文状况的原理,采用源头控制来消减、利用和延缓径流以及控制径流污染的一种分散的、多样性的、景观化的微型控制单元。国内低影响开发的工程实践还比较少,在借鉴国外有关低影响开发的设计方法、效果监测以及模型模拟方面的理论同时,国内还需要开展长期效果监测来建立自己的设计参数数据库以及研究适合国内的设计决策支持工具。