河湖水系连通研究:概念框架

河湖水系连通已经成为国家江河治理的重大需求,提高国家水资源统筹调配能力、改善河湖健康保障能力、增强抵御水旱灾害能力迫切需要加强河湖水系连通研究,但相关的理论和技术尚处于探索阶段,远远落后于实践。论文根据新形势下保障国家水安全和提高生态文明水平的新要求,讨论了河湖水系连通的概念及内涵,并讨论了河湖水系连通的系统性、复杂性、动态性和时空性等特征,在综合考虑河湖水系连通目标和任务的基础上,提出河湖水系连通战略研究可从机理分析、系统辨识与评价、连通工程规划、系统控制与调整4个方面展开,明确了研究的总体思路,对尺度、过程、格局、功能与控制等研究的基本问题进行了初步讨论。     

河湖水系连通的理论探讨

在全球气候变化和水资源形势日趋严峻的背景下,为了从根本上提高水资源统筹配置能力、改善河湖健康状况和增强抵御水旱灾害能力,河湖水系连通作为国家新时期的一个治水方略被提出。当前关于河湖水系连通的理论基础研究要落后于实践,尚在探索之中。论文尝试从河、湖与水系等水循环基本概念入手,探讨水系的结构、特征和连通性,揭示水系连通的水循环物理机制,并进一步分析河湖水系连通的战略思想,探明其中涉及的几个关键水循环基础问题,包括水量平衡、能量平衡、水资源可再生性、水循环尺度等问题,为河湖水系连通战略的实施和理论体系的建立奠定基础。     

河湖水系连通下郑州市人水关系变化分析

河湖水系是水资源的载体,也是人与水相互作用的媒介,河湖水系对人水关系的作用主要体现在河湖水系的连通状况上。河湖水系连通条件的改变在一定程度上能够引起人水关系的变化,开展河湖水系连通下人水关系的变化分析与研究十分迫切和关键。论文以郑州市为研究区域,在系统总结河湖水系连通条件和典型连通工程的基础上,对人水关系进行分析,通过不同时期人水关系对比,得出河湖水系连通条件下的郑州市人水关系变化情况。总结人水关系的变化规律和趋势,进一步揭示河湖水系连通演变与人水关系变化之间的内在联系机理,为未来进一步科学调控人水关系、实现人水和谐提供参考。     

河湖水系连通分类体系探讨

河湖水系连通是保障国家水安全的治水新方略,科学的分类体系是开展河湖水系连通研究和生产实践的必然要求。论文结合河湖水系连通特点和内涵,提出五项分类原则:科学性、系统性、主导性、区域性和可操作性。综合考虑河湖水系连通的自然属性和经济社会属性,遵循五项分类原则,从连通性质、连通功能、连通区域、连通尺度、连通对象、连通时效、空间格局和连通方向等方面进行分类,初步构建了河湖水系连通分类体系,并对国内典型案例进行了归类;选择基于连通性质的分类、基于连通功能的分类和基于地区水资源特征的分类等三个主要分类展开分析,探讨了三种类型的连通特性、连通目标等主要问题。     

北京地区再生水补给型河湖水质改善工程案例分析与问题诊断

由于北京地区水资源严重紧缺,再生水作为补给城市河湖景观水体的重要水源,用量逐年加大,随之带来的水环境问题也引起关注,往往需要采用适宜的技术和工程改善水质.通过对北京城市部分再生水补给型河湖现有水质改善工程的调研,分析与评估北京市再生水补给城市河湖景观水体生态修复技术工程建设与运行效果,并与国内外河流、湖泊生态修复经典案例进行了对比分析.结果表明,修复工程受运行时间、季节及后续维护的影响,其运行效果不稳定且逐渐下降.受汛期降水充沛及水量人为调控影响,城市河湖6—9月水质较好;水质恶化时ρ(COD_Cr)为40～50 mg/L,ρ(NH₃-N)为2～5 mg/L,ρ(TN)为10～15 mg/L,ρ(TP)为0.4～1.0 mg/L.水力流动循环、循环过滤、化学除藻和生物调控等单项及相应组合技术是当前北京市再生水补给型河湖水质改善的主要手段.对于水质要求较高的再生水补给型河湖,可以考虑辅膜生物反应器或生物滤池等旁路生化组合工艺.与国外的整流域近自然水生态系统修复相比,我国河湖水生态修复更注重区域水质的改善,以控制水体富营养化为主;对流域生态系统修复的整体性与长效性关注不够,缺乏与园林景观的融合.为更好地发挥河湖水体生态修复工程效果,未来应在政策法规、协调管理及投融资机制等方面加大投入力度.      

水质较好湖泊生态保护对策分析——以安徽焦岗湖为例

水质较好湖泊是国家重要生态资源,水质较好湖泊的保护规划是地方涉湖专项开展的重要决策依据,本文以安徽省淮南市毛集实验区水质较好湖泊焦岗湖为例,针对焦岗湖生态现状,对湖泊环境污染和生态退化因子进行溯源分析得出焦岗湖流域污染源主要为农业源和生活源,并从加强源头污染控制、生态破坏区域恢复重建、河湖水系连通、跨境/界联动联治等方面对水质较好湖泊保护对策措施作出分析。     

铜陵市河湖水系功能连通性评估

以铜陵市河湖水系为研究区,利用土地利用类型、植被覆盖度、降雨侵蚀力、地形等数据,分别计算了针对总氮、总磷通量的功能连通性指数,对比分析了不同流域及其河湖水系的连通性情况,并提出相应的水文连通调控措施.结果 表明:基于总氮的功能连通性指数的平均值在菜子湖、岱冲湖、连城湖、白荡湖、枫沙湖、陈瑶湖、顺安河和黄浒河分别为0.9...     

西部河湖连通水质时空演化对渔业生态环境的影响研究

吉林西部原有生态系统敏感脆弱,若采用河湖连通势必会对原有的生态系统产生一定影响.主要从河湖连通后会对养殖水域水质可能出现的现象和问题进行研究,通过对氟化物、非离子氨、凯氏氮、生化耗氧量、硫酸盐与硫化物、氮磷比、本底性污染、河流湖泊退化等多个因素分析了河湖连通后潜在的生态危机,以及灌区退水及鱼产力影响西部河湖连通生态效益的主要因素,提出了切实改善西部河湖连通生态影响的建议.     

絮凝剂在河湖污泥脱水中的应用研究

河湖水质在一定程度上受河湖底泥的影响,要彻底改善水质就要对沉积的污泥进行处理。研究发现,有机高分子絮凝剂的种类及投加比例对河湖污泥脱水效果有着很大的影响。通过对特定湖泊污泥中投加不同型号、不同比例、不同用量的絮凝剂,比较其脱水效果,可以筛选出针对该种污泥的最佳絮凝剂投加使用方式,从而为污泥的大规模脱水减量化、资源化处置工程提供依据,并可大幅提高河湖污泥处置的经济效益,最终为河湖水质的改善提供了基础条件。     

北方城市大型景观水系水体循环净化的数值模拟

静湖是中新天津生态城最大的景观湖,并连通故道河及惠风溪等水体一起形成了生态城独特的水生态系统,是北方城市大型景观水系的代表,其水环境改善和保障问题受到较大关注。在对生态城静湖水系水体循环净化设施建设和水质提升工程运行方案实施等重点调查分析的基础上,运用Delft3D FM构建静湖水系数值模型模拟水体水动力、水质演变过程,分析评估了工程运行对水质指标的改善效果。结果表明:静湖水系水质受降雨影响明显,对比汛前、汛后各河段水质浓度变化发现,汛后COD、TP浓度可升高10%,部分河段甚至升高60%,汛后NH₃-N降低20%~30%;通过设置补水、拆除隔离坝、增加循环泵和排水泵等工程措施,静湖水系水动力条件得到较大改善,NH₃-N、TP基本能达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水标准,ρ(NH₃-N)可降低3%~25%,ρ(TP)可降低6%~50%。工程措施应综合考虑水环境本底、污染源治理、水利设施运行等多因素共同制定水质提升策略。     

以机制创新推动生态补偿科学化——南水北调中线水源地陕南汉江丹江流域调查

南水北调工程为陕南两江流域生态环境的保护和改善带来了机遇,然而现行生态补偿机制难以满足现实的需要。要破解保护和发展的两难,生态补偿重要而关键,而要实现生态补偿的科学化,则必须进行机制创新。南水北调工程是实施2011年中央一号文件《关于加快水利改革发展的决定》水问题战略中河湖水系连通措施的主体和核心部分。陕南汉江、丹江流域(下称两江流域)是南     

湖泊蓝藻水华对连通河道水质的影响

为认知湖泊蓝藻水华灾害对连通河道的影响强度及其变化因素,以太湖梅梁湾连通河道梁溪河为例,在夏季水华期开展河道蓝藻颗粒物及氮磷和溶解氧等水质指标的逐日监测,结合河道水质指标空间变化调查,以及同期流量、温度和风场特征等水文气象因子数据,分析湖泊蓝藻水华物质对连通河道水质的影响特征。结果发现,夏季蓝藻水华暴发期间,水华颗粒物能够随水流大量进入连通的河道,进入河道的藻颗粒通量总量可观,夏季3个月梅梁湾进入梁溪河的蓝藻水华颗粒物总量达到9733 t,与当年全湖的工程打捞量相近;由湖泊进入连通河道的水华颗粒物通量日变化很大,夏季调查期间进入梁溪河的藻颗粒通量介于75~496 t·d-1,平均值为105 t·d-1,通量大小主要受水文气象条件控制,水量、温度、风向是最主要的影响因素;携带大量蓝藻水华颗粒物的湖水进入河道后,在显著改善城市河道水体溶解氧、氨氮等指标的同时,也显著增加了河道颗粒态氮、磷等营养盐含量,对溶解态氮磷的影响较小;空间上,因蓝藻颗粒物带来的氮、磷浓度随离湖距离增加而下降,水体叶绿素浓度也迅速下降,汇入7 km之后的运河后,蓝藻颗粒物基本分解,水体颗粒态藻体叶绿素a含量由刚入河的152.93μg·L-1下降到1.99μg·L-1。结果表明,受蓝藻水华问题困扰的湖泊对周边河道水质影响也很大,河湖连通过程尽管能有效缓解湖泊的湖泛灾害,解决城市河道黑臭的问题,但是对河道的营养盐等指标会产生较大影响;管理上应因河道和湖泊不同的保护目标,充分考虑湖泊水华情势及水文气象因素,制定机动灵活的调水方案,优化湖泊及河道的水生态服务功能。     

湖泊蓝藻水华对连通河道水质的影响

为认知湖泊蓝藻水华灾害对连通河道的影响强度及其变化因素,以太湖梅梁湾连通河道梁溪河为例,在夏季水华期开展河道蓝藻颗粒物及氮磷和溶解氧等水质指标的逐日监测,结合河道水质指标空间变化调查,以及同期流量、温度和风场特征等水文气象因子数据,分析湖泊蓝藻水华物质对连通河道水质的影响特征.结果发现,夏季蓝藻水华暴发期间,水华颗粒物能够随水流大量进入连通的河道,进入河道的藻颗粒通量总量可观,夏季3个月梅梁湾进入梁溪河的蓝藻水华颗粒物总量达到9 733 t,与当年全湖的工程打捞量相近;由湖泊进入连通河道的水华颗粒物通量日变化很大,夏季调查期间进入梁溪河的藻颗粒通量介于75～496 t·d-1,平均值为105 t·d-1,通量大小主要受水文气象条件控制,水量、温度、风向是最主要的影响因素;携带大量蓝藻水华颗粒物的湖水进入河道后,在显著改善城市河道水体溶解氧、氨氮等指标的同时,也显著增加了河道颗粒态氮、磷等营养盐含量,对溶解态氮磷的影响较小;空间上,因蓝藻颗粒物带来的氮、磷浓度随离湖距离增加而下降,水体叶绿素浓度也迅速下降,汇入7 km之后的运河后,蓝藻颗粒物基本分解,水体颗粒态藻体叶绿素a含量由刚入河的152. 93μg·L~(-1)下降到1. 99μg·L~(-1).结果表明,受蓝藻水华问题困扰的湖泊对周边河道水质影响也很大,河湖连通过程尽管能有效缓解湖泊的湖泛灾害,解决城市河道黑臭的问题,但是对河道的营养盐等指标会产生较大影响;管理上应因河道和湖泊不同的保护目标,充分考虑湖泊水华情势及水文气象因素,制定机动灵活的调水方案,优化湖泊及河道的水生态服务功能.     

太湖流域水环境污染现状与治理的新建议

太湖流域是我国经济最发达的地区之一,流域社会经济发展迅速,经济总量在全国占重要地位。由于长期以来主要依靠增加资源和劳动力投入,过度消耗自然资源和破坏生态环境来发展经济,已导致生态环境急剧恶化,特别是水体污染与富营养化日趋严重。通过对太湖流域主要湖泊、主要入湖河道及出湖河道野外采样化验分析,掌握了太湖流域河湖水质的最新状况,河湖富营养化的空间分布、河网之间、河湖之间相互关系。研究表明,太湖流域河流、湖泊富营养化现象依然十分严重,湖泊水质优于河道水质,出湖河道优于入湖河道。污染治理措施不足,太湖“零点”行动未从根本上改善太湖水质等是太湖流域水环境污染的根本原因。提出建立太湖流域新的河网水系、治湖与治河相结合、加大引江入湖的力度等治理太湖流域水环境的建议。     

生态功能改善目标下的青海省“三线一单”编制实践

根据青海省生态功能定位,以生态功能改善为目标,分析了生态功能改善实现的关键点,包括全面提升自然生态系统稳定性和生态服务功能,保障三江源地区水质和水量,协调处理矿产资源开发与生态环境保护之间关系等,运用“原因—效应—响应”概念模型,提出了基于“三线一单”的生态功能改善实现路径.结果表明:①通过识别生态空间实现生态功能维护和改善.青海省“三线一单”将全省72.25%的国土面积识别为生态空间,布局上涵盖了国家重点生态功能区、国家重要生态功能区、生物多样性优先保护区、各类保护地等,实现了对三江源长江、黄河、澜沧江三大河流源头区以及青海湖、祁连山诸河源区自然生态系统的完整保护.②通过确立水环境质量底线、水资源利用上线实现水资源保护和水环境改善.青海省“三线一单”针对河湟地区生态需水保障问题,对湟水河干支流32个控制断面提出了生态基流控制指标;同时,划分了95个水环境控制单元,确立了各控制单元不同时期水环境质量底线,针对水环境质量超标地区提出了减排目标,以实现水量保障和水质改善.③通过环境管控单元划定和准入清单编制实现环境分区管控.青海省“三线一单”共划定563个环境管控单元,其中重点管控单元将工业园区和矿区划为独立管控单元;根据产业园区发展定位和区域生态环境特征、矿区开采的环境影响特点,提出相应的管控要求,实现国土全覆盖、差别化的生态环境分区管控.研究显示,青海省“三线一单”成果可支撑青海省生态功能的维护和改善.      

梯级河湖水系水环境治理综合技术的应用研究

当前形势下,经济环境不断变化,在此基础上,环境污染问题日益严重,主要污染因素就是因为污水排放量的不断增加,使得城市河湖水系的污染问题成为人们热议的重点,水体环境在污染问题的影响下,遭受严重破坏,城市环境建设体系有待完善。随着污染范围的不断扩大,对于人们的生活质量产生严重制约,人们日常用水安全受到严重影响。为了从根本提升人们的生活质量,必须对环境污染问题加强关注和重视,采用梯级河湖水系水环境治理综合技术对污染湖水进行科学、全面的治理,可以满足现实的发展需要。当下对个体水体的环境保护手段研究比较多,而对河湖为治理对象以及水环境综合治理相互协调的研究不足,本文针对水系水环境的现有情况以及治理的紧迫性,提出运用河湖相互治理、自然补水与人工工艺循环相结合等治理理念,并针对水系各种水体提出相对应的技术措施。     

白城市环境保护“十三五”规划思路与主要任务

白城市是吉林省重要的防风固沙屏障,但是受客观存在的不利因素与多年来人为的不合理开发影响,生态环境仍然较为脆弱.“十三五”期间,立足白城生态环境实际,以提升环境质量为主线,以突出的环境问题为导向,以生态保护与修复为重点,实施河湖连通工程、造林绿化工程、土地整理工程、湿地保护工程、草原治理工程等5大工程.针对关系百姓切身利益的环境问题,以大气、水、土壤为重点,实施蓝天工程、清水工程、土壤恢复治理工程.健全生态制度,推进生态文明建设,实现区域环境质量得到较大提高和生态脆弱环境得到明显改善.     

城郭河白腊湾段近自然河道湿地设计及冬季运行效果

针对南水北调东线南四湖流域之城郭河水体生态净化及河流生态廊道建设的需求,在城郭河白腊湾段设计并建设了近自然河道湿地水质净化工程。根据因地制宜的原则,工程整体采用了生态护岸+湿地植物配置+生物飘带的河道原位生态修复组合工艺方案。根据冬季水质监测分析结果,城郭河白腊湾河道湿地冬季出水COD、NH_3-N和TP等主要水质指标均达到了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准,在支撑南四湖入湖河流城郭河与南水北调东线调水水质安全的同时,恢复了河道走廊的生态功能。     

博斯腾湖流域水系连通评价及优化调控

为探究博斯腾湖流域生态环境综合状况,基于2000—2018年博斯腾湖大小湖的水质、水量、生物数据,利用模糊综合评价法评估了该流域的水系现状,分析了博斯腾湖大小湖与开都河的水量状况,并初步提出了水系的优化调控方法。研究结果表明:2000—2018年开都河径流量、博斯腾湖大小湖水位总体上呈现先减小后增大的趋势,2014年后,博斯腾湖流域的水量开始盈余;博斯腾湖流域水系生态需水保障程度整体较差,呈现先恶化后逐渐恢复的趋势。针对博斯腾湖水系连通现状,提出了增加路径、原位加强、节点调控3种博斯腾湖水系网络的基本调控方式,通过水量调控可以满足博斯腾湖大小湖生态需水,增加孔雀河生态输水。3种调控方式的有机结合可为改善博斯腾湖水质,满足孔雀河下游的工农业和生活用水提供更好保障。     

贵阳市市西河最小生态环境水量初步研究

针对整治后市西河河流系统的特点及主要生态环境服务功能目标,从水质功能达标、保护水生生物栖息地、景观娱乐用水三个角度,计算出市西河的各类生态环境水量,取其所需临界流量中最大的一个作为市西河河流生态环境水量。研究表明,市西河最小生态环境水量应为2.376m3/s,大于二桥断面河流实际水量0.914m3/s,必须通过调水或其它方式解决。