三峡水库1956—2017年坝下径流特征分析

采用三峡水库坝下宜昌水文站1956—2017年日径流监测数据和长江上游80个国家气象站年均降水量长系列资料,利用一元线性分析法、滑动平均法、线性趋势回归法、非参数统计检验法、Mann-Kendall秩次相关、累积距平法和滑动T检验法分析三峡工程运行前后坝下径流的变化特征,其成果可为三峡工程调度提供参考。结果表明:三峡水库坝下宜昌水文站径流量变化趋势具有显著阶段性。三峡水库蓄水运行前宜昌水文站径流量和上游降水量相关性超过90%,该时期径流量主要受上游天然来水影响。三峡水库运行后,径流量主要受人类活动影响。宜昌水文站径流年际变化减少趋势不显著,长江上游降水量呈显著减少趋势。坝下径流量和上游降水量在2002年发生了突变且变化趋势相同,但径流量减少趋势不显著。径流年内分布发生了一定变化,其中汛期径流量占年径流总量百分比从72%下降到66%,枯期径流量占年径流量总量百分比从11%增加到15%。三峡工程调蓄是人类活动的直接表现,枯期宜昌水文站径流量增大是三峡工程生态效益的具体体现。     

黄河下游断流研究进展

介绍了黄河下游断流的发生特点、断流成因及断流对三角洲人民生产生活及对生态环境的影响三个方面的研究成果和进展。这些研究表明:黄河下游断流是自然与人为因素叠加所致,但主要影响因素为人类活动,而气候变化、源区生态环境恶化也是导致黄河径流减少的重要因子,但由气候变化引起的黄河径流量改变的百分比还未确定;黄河下游断流对河口海域生态系统、三角洲演变、工农业生产及城乡人民生活等方面都会产生影响,严重断流时会导致三角洲土地利用格局发生变化,并产生一系列生态问题。今后一段时间,要研究保障区域生态安全的生态用水量,合理利用黄河水量的丰枯周期,从根本上解决黄河下游的断流问题。     

基于空间马尔科夫链的关中地区生态安全时空演变分析

生态系统内部和生态系统之间都不是封闭的,各要素间均存在着相互作用。利用已获得的陕西关中地区生态安全格网化评价结果数据,运用空间马尔科夫链对该区域的生态安全时空演变进行了分析,得出以下四个结论：①区域背景在关中地区生态安全趋同时空演变过程中起着相当重要作用;②不同区域背景在区域生态安全等级转移中所起的作用也各不相同;③一个区域生态安全等级向上或向下转移的概率与该区域和周围邻居之间的差异程度不成比例;④空间马尔可夫转移概率矩阵为＂区域趋同的时空演变＂现象提供了空间上的解释。实践表明,空间马尔可夫链方法为定量分析地理环境对区域生态安全变化的空间效应提供了方法依据,值得进一步研究和讨论。     

水文变异下东江流域枯水径流风险率分析

探求人类活动与气候变化对径流枯水风险的影响,对实现区域经济与环境的可持续发展有着重要的意义。以东江流域为例,通过对相对关联距离熵Hd辨识水文系统状态的跳跃,识别水文变异点,采用信息扩散风险分析模型评估径流的枯水风险率,分析径流枯水风险率在水文变异前后的变化趋势及演变情势。研究结果表明：东江流域在1972-1973年发生水文变异,与东江上游枫树坝建设运行时间基本一致。枯水风险率大于0.8的年份皆发生强厄尔尼诺事件,表明了厄尔尼诺现象出现时,当年东江流域月径流量普遍发生减少。在水文变异后,径流的枯水风险率降低,但变化幅度更加剧烈,同时枯水径流的风险率与降雨的相关性减弱,但与降雨的相关性还是超过0.9,这些都揭示了径流在水文变异后在主要受到气候变化影响的同时,越来越受到水利工程的调节作用的影响。研究成果可为流域综合管理部门决策提供参考。     

观音堂库区水温变化对水生态环境影响的分析

本文用径流-库容比数法，对观音堂水库水体水温结构类型进行判断，用经验公式法和代表层水温法对观音堂水库水体水温结构和下泄水温进行了预测，预测结果表明：观音堂水库属分层型水库，在汛期表现出临时混合型的特点，水库下泄水使下游河道水温年内分布趋于均匀．这种水温变化，导致水库水质随水库深度增加而逐渐恶化，对水库下游河段水生生态系统产生不利影响。     

基于样本熵的东江月径流序列复杂性分析

基于非线性动力学参数样本熵方法,分析东江干流龙川、河源和博罗3个主要控制水文站的长序列月径流资料,研究东江干流径流序列复杂度的空间分布及动态变化特征.结果表明,东江干流月径流序列复杂度具有空间差异性,整体呈从上游到下游逐渐增加的趋势;径流序列复杂度动态变化较大并具有一定的周期性,反映出自然环境变化特别是人类活动影响导致了水文动力学系统结构变化;各站的径流滑动平均值与相应的样本熵值之间存在着反相关关系,并且径流量与相应样本熵的峰谷值之间存在较好的对应关系.     

一种基于三维指标因子的流域多年径流丰枯k-means聚类法

径流丰枯聚类研究的传统方法多建立在年径流量的单一指标之上,容易导致分析的片面化。针对这个问题,提出了衡量流域多年径流丰枯状态的三维指标因子及权重,将其耦合到k-means聚类法的相似度计算与收敛分析中,在此基础上对对多年径流进行丰枯聚类,构建了一种基于三维指标因子的流域多年径流丰枯k-means聚类法。以该方法对广东省鉴江流域下游化州站1956—2006年的径流系列进行聚类分析,并与基于年径流量单一指标的k-means聚类方法进行对比,结果表明该方法是较全面且符合实际的。     

基于灰色-马尔可夫藕合模型的区域建设用地需求预测

建设用地需求的中长期准确预测是当前土地资源规划和利用的重点和难点。本文将灰色和马尔可夫两种预测模型相结合,建立灰色-马尔可夫藕合模型,以广东省揭阳市为例,对1997到2010年间主要建设用地规模进行了需求预测,同时与其它几种常规的预测方法进行了比较。结果表明,人文驱动力相关预测法误差相对较大,其中国内生产总值(GDP)相关法准确度要优于人口相关法。趋势线法计算简单,预测准确度也相对较高,但只适于短期预测。灰色预测法精确度较高,计算需要模型的支持、专业性强。灰色-马尔可夫预测法由于是对灰色预测的偏离值进行了纠正,因而准确度最高。尽管该方法需要大量数据的支持,计算量大,但仍是值得推荐的高准确度的区域建设用地的专业预测方法。     

论我国水生态的保护与修复:任务与对策

本文聚焦我国水生态保护与修复工作,结合长期实践,分析当前的形势和任务,指出了当前要着力解决的水生态问题主要是:在大坝上游,河流变湖库,生境变化导致生物物种变化;水库水流流速变缓,水体自净能力降低,导致富营养化及藻类水华。在大坝下游,清水下泄,冲刷下游河道导致局部河道河势变化较大;水库蓄水使坝下游春季水温下降、秋季水温升高,水温变化过程滞后;水库蓄水导致大坝下游的水文过程改变,水的流量、流速、流态发生变化。在河道(航道)整治工程中,裁弯取直,缩短水流在河道中的停留时间,河岸衬砌和硬化,减少水向沿河堤岸的渗透,在大降水和洪水时易造成涝灾和洪灾。在涉湖工程中,阻隔河湖,填湖造地。在明确存在问题和迫切需求的基础上,提出了切实可行的对策建议。当前水生态保护与修复要围绕一条主线,即"人要发展,鱼要生存"的"人鱼线",要采取"调、控、退、通、改、拆"的综合措施,即生态调度,控制水污染,退建还水、退田还湖,河湖连通,对已建涉水工程进行生态化改造,对在保护区、重点风景名胜区、特有鱼类栖息地修建的小型工程要采取坚决措施拆除,恢复原貌。     

北江流域抗生素污染水平和来源初探

北江是发源于湖南(武水)和江西(浈水),汇于广东韶关,流经广东全境并入海的三大河流之一。为了解整个北江抗生素污染情况,共设置44个采样点,并采集了河水及部分沉积物样品,较全面地分析了各样品中12种典型抗生素含量并初步探究了其污染来源。研究发现,包括北江源头在内的全河段均有抗生素的检出,5类抗生素在表层水和沉积物中的平均浓度分别为77.8 ng·L~(-1)和3.6 ng·g~(-1)。其中,大环内酯类污染最为严重,其含量范围为11.7~114.6 ng·L~(-1)和0~435.3 ng·g~(-1),远高于其他类抗生素。表层水中磺胺类的磺胺甲恶唑和氯霉素类的检出率达100%,其中以磺胺甲恶唑(14.7 ng·L~(-1))和阿奇霉素(25.0 ng·L~(-1))为主,而沉积物中以阿奇霉素(35.9 ng·g~(-1))、氧氟沙星(5.4 ng·g~(-1))和四环素(3.3 ng·g~(-1))为主。由于流域污染源种类和数量不同,各抗生素在北江中的分布也存在差异。表层水中抗生素含量水平表现为下游高于上中游,在沉积物中则主要集中于中、下游之间河段。这反映了人类活动强度对北江抗生素污染的直接影响。     

长江上游典型区域丰枯转换期水资源变化分析

针对长江上游金沙江下游区域近几年6月和10月出现的较剧烈的水资源丰枯转换现象,以2018年金沙江下游来水过程作为研究案例,考虑金沙江下游流域来水组成及水利工程建设情况,从区间流量分析及上游水库群调蓄影响分析两方面开展了研究工作。研究结果表明:金沙江下游流域丰枯转换主要影响因素为三堆子流量变化,三堆子至溪洛渡区间流量变化影响较小。在6月,上游水库群调蓄对金沙江下游流域丰枯转换影响较大,10月影响相对较小。相关研究成果可为溪洛渡-向家坝梯级水库调度计划制订及实际调度工作提供参考。     

胡杨年轮记录的塔里木河下游54年来区域水环境历史变迁

通过胡杨（Populus euphratica Oliv．）树木年轮宽度的分析,建立了塔里木河下游大西海子（A）、阿克墩（B）、亚合甫马汗（c）、英苏（D）、阿布达勒（E）、喀尔达依（F）、吐格买莱（G）、阿拉干（H）、依干不及麻（I）和考干（J）10个采样区过去54a来的STD、RES和ARS年表,并借助RES年表,采用年代际变化分析和突变检验,反演了塔里木河下游54a年来区域水环境状况变迁时空格局。结果表明：①下游10个样区54a来区域水环境状况具有多样性和复杂性,并不完全表现为距离下游上段（大西海子水库）越近其水环境状况就越好,区域水环境状况总体变异程度由低到高排序为A、G、C、H、E、D、I、B、F、J,也反映了下游10个样区生态退化程度的差异;②下游54a来区域水环境状况最好时期出现在20世纪60年代和21世纪初,大部分区域最差时期主要集中在20世纪90年代,是下游地区长达30a断流水环境变干累积效应的体现;③下游10个样区区域水环境变化具有明显的突变时间,突变出现时间相对水文事件年代具有滞后性。胡杨年轮记录的塔里木河下游54a来区域水环境时空变迁格局对下游生态退化的历史认识具有重要意义。     

Occurrence,spatial and seasonal variation,and environmental risk of pharmaceutically active compounds in the Pearl River basin,South China

● 38 PhACs and 2 pesticides were detected in the three rivers of the Pearl River basin. ● Anti-inflammatory/analgesics drugs were the predominant PhACs. ● The concentrations of PhACs showed seasonal and spatial variation. ● Diazepam and ibuprofen were the two PhACs with a moderate environmental risk. The occurrence, fate, and environmental risk of 40 pharmaceutically active compounds (PhACs) from surface waters and sediments were comprehensively investigated in the Beijiang River, Xijiang River, and Maozhou River of the Pearl River basin, South China. Salicylic acid and diclofenac (anti-inflammatory drugs), gemfibrozil (a lipid regulator), carbamazepine (an antiepileptic drug), diazepam (a psychoactive drug), and 2-methyl-4-chloro-phenoxyacetic acid (MCPA, a pesticide) were the most ubiquitous compounds in the studied region. The average concentrations of detected PhACs in surface waters and sediments ranged from 0.17 to 19.1 ng/L and 0.10 to 10.4 ng/g, respectively. Meanwhile, PhACs concentration in surface waters and sediments varied greatly among and within the Beijiang River, Xijiang River, and Maozhou River. The largest annual flux of PhACs of the Xijiang River and Beijiang River was more than 11 000 kg per annum, whereas only 25.7 kg/a in the Maozhou River. In addition, the estimated emissions of PhACs in the Beijiang River, Xijiang River, and Maozhou River ranged respectively from 0.28 to 4.22 kg/a, 0.12 to 6.72 kg/a, and 6.66 to 91.0 kg/a, and the back-estimated usage varied with a range from 12.0 to 293 kg/a, 6.79 to 944 kg/a, 368 to 17 459 kg/a. Moreover, the emissions of PhACs showed a close relationship with the gross domestic product (GDP) of each city along the Pearl River. The environmental risk assessment suggested that diazepam and ibuprofen had a moderate risk in this region.     

Impact of population growth and land-use change on water resources and ecosystems of the arid Tarim River Basin in Western China

Time series data on population change, economic development, climate change, water volume and quality and oasis land-use change were collected to study the interactions between these factors in the arid Tarim River Basin, China. The study reveals that precipitation and stream flow in headwater streams increased, but stream flow in the main Tarim River had reduced significantly over the past three decades. This implies that human activity, rather than climate change, dominated the recent environmental changes in the river basin. As a result of population growth and cultivated land expansion in the upper and middle reaches of the river, severe problems of water shortage, water pollution, death of natural vegetation, soil salinization, desertification and sand-dust storms have occurred, particularly in downstream areas of the river basin. These problems have had serious negative effects on the health of local people and sustainable social economic development in the region. Some development strategies are proposed to deal with these problems.     

Natural ecological water demand in the lower Heihe River

The ecological environment in the lower Heihe River has been deteriorating due to large water consumption in the upper and middle reaches, and less available water downstream. To restore the ecological environment in the lower Heihe River, the ecological water demand should be guaranteed. The natural vegetation area in the lower Heihe River was first obtained through the interpretation of remote sensing images taken in 1998. Based on the analysis for the Quota of the natural ecological water demand in the lower Heihe River and the determination of the natural ecological water demand calculation method, the ecological water demand in the lower Heihe River was calculated. Finally, the natural ecological water demand in the lower Heihe River under the current situation was calculated with the groundwater storage volume change method, Aweliyongrufe method and the measured water volume method. In comparison, the natural ecological water demand in the lower Heihe River is 3.91?4.05 × 10⁸ m³.     

北江河水中抗生素抗性基因污染初步研究（Preliminary Studies on the Pollution Levels of Antibiotic Resistance Genes in the Water of Beijiang River, South China）

环境中细菌的耐药性,尤其是对抗生素的耐药性已成为影响生态环境的重要因素.论文采用抗生素抗性平板法调查了北江河水中四环素、红霉素及磺胺类这3类抗生素耐药性细菌的存在,采用定性PCR及荧光定量PCR方法分别研究了该水域sul1和sul2这2种磺胺类抗生素抗性基因(ARGs)的存在和含量水平.结果表明,所采集北江水域的9个样品中有5个对四环素有耐药性,7个对红霉素有耐药性,8个对磺胺二甲嘧啶有耐药性;定性PCR实验并经基因测序结果证实,5个样品含有sul1,4个样品含有sul2.进一步的PCR定量分析结果显示,7个样品中均检出sul1和sul2磺胺抗性基因,它们与内对照基因16S-rRNA表达量比值分别在10-2.56~10-0.52及10-3.25~10-1.24范围内,该结果显著高于美国科罗拉多州北部河流的研究结果.此外,数据分析也发现,sul1和sul2磺胺抗性基因的含量水平与该区域水中磺胺含量分布具有一定的相关性,表明外源性抗生素对河流的污染是诱导抗性基因的重要因素.     

岷江流域不同土地利用方式下紫色土有机碳储量特征

以岷江中下游流域紫色土为研究对象,按流域分上中下游区段3个抽样层采样,研究不同土地利用方式下紫色土有机碳储量特征,为紫色土退化评估及地力维护提供参考.结果显示,紫色土有机碳总量以林地(14.151g/kg)显著高于果园地(9.458g/kg)、菜园地(8.542g/kg)、草坡地(7.875g/kg),以玉米地(6.226g/kg)最低.水溶性有机碳含量呈现林地>果园地>菜园地>草坡地>玉米地趋势.同时,流域上、中、下游紫色土有机碳总量总体上差异显著,且以上游区段紫色土有机碳总量最高.流域中下游紫色土有机碳总量变化较大,其中,林地以下游高于中游,果园及草坡地以中游高于下游.菜园地、玉米地在3个区段上差异未达显著水平.岷江流域紫色土有机碳储量总体特征表现上游最高,中下游变化复杂,下游略高于中游区域.图1表4参10     

甘河着生藻类群落结构及其与环境因子的关系

2018年8月(丰水期),在嫩江支流甘河,调查了19个点位的着生藻类群落结构和水环境特征。并运用聚类分析、Mcnaughton优势度分析和IBD(biological diatom index,硅藻生物指数)3种方法研究了甘河着生硅藻群落结构和优势种清洁状况,使用主成分分析、Spearman相关分析和冗余分析等统计分析方法研究了甘河着生硅藻群落和环境因子的响应关系。结果表明:甘河共鉴定出着生藻类90种(属),以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主,生物量丰富。丰水期甘河水生态环境质量状况较为健康,着生硅藻主要由清洁种构成,其中Achnanthidium minutissimum优势度0.48,为绝对优势种。聚类分析结果表明,甘河采样点位可分为3组;其中组1和组2点位主要位于甘河上、中游,上、中游水质、生境质量较好,健康程度较高,优势种均为清洁种,上游Achnanthidium minutissimum优势度达到了0.64;组3点位均位于甘河下游,下游人为干扰较强,健康程度较其余两组偏低,Nitzschia palea和Nitzschia paleaeformis等耐污种在组3的优势度较高。导致甘河着生硅藻群落清洁度由上游到下游逐渐变差的主要水环境因子为电导率、总磷和高锰酸盐指数,其中影响中游硅藻群落结构变化的主要水环境因子为高锰酸盐指数,影响下游硅藻群落结构变化的主要水环境因子为电导率和总磷。由此可见,着生硅藻群落可以较好的指示甘河流域水体有机污染程度和营养富集程度。     

德兴铜矿废水对乐安江底栖动物群落的影响

对乐安江水系的底栖动物及其生活环境进行的研究表明，位于乐安江上游的德兴铜矿排出的大量酸性废水对主活在该水系中的底栖动物的分布及其群落结构会产生直接影响．废水中的各种污染物质，尤以重金属（特别是铜和铅、锌、镉）对底栖动物群落的抑制作用最大．在下游，随着同污染源距离的增加，河流的污染状况逐渐减轻，底栖动物种类多样性逐渐增加，清洁种类逐渐恢复．另外，河流水量的季节性变化对河流自身的净化作用会产生很大影响．