望虞河引清调水改善太湖水环境定量分析

以望虞河引清调水实践为背景，利用引水调水现状及实测数据，建立适合太湖的二维水量水质数学模型，并模拟计算调水前后湖体各项水质因子浓度的空间变化规律。结果显示：水利调度影响下太湖湖体中高锰酸盐指数、氨氮、和总氮的浓度大体上有所减小，改善率分别为60%、160%和92%，总磷稍有反弹，其指标恶化了44%，太湖湖体水质总体改善面积37%，主要集中在贡湖、梅梁湖及东部湖区这些引排水水流流经的区域，表明“引江济太”调水工程对改善太湖局部湖区水质、保障太湖供水安全具有重要意义，可为其他类似水域的水污染治理提供科学参考和依据     

基于MIKE21和灰色模式识别模型的洪湖水质模拟与评价

认识自然和人为因素驱动下湖泊水环境质量的响应和变化规律，有利于更精确地进行湖泊水质模拟和评价。运用二维水质模型和灰色模式识别模型评价了不同污染源削减方案对洪湖水质的影响。基于2012年实测地形、水文、气象、水质和污染源定量输入，建立了洪湖二维水动力和水质耦合模型。模拟结果显示：水位率定和验证的均方根误差分别为0.10和0.08 m，总氮、总磷、铵态氮和高锰酸盐指数的率定误差分别为0.171、0.009、0.110和0.627 mg/L，验证误差分别为0.191、0.020、0.079和0.689 mg/L，水动力模型和水质模型的模拟结果满足精度要求。不同管理措施方案下洪湖水质的恢复效果比较显示，洪湖蓝田和下新河入水口各污染物指标浓度减少50%方案下，水质的恢复效果最好，全湖总氮、总磷、铵态氮和高锰酸盐指数均值减少率分别为37.2%、35.1%、37.3%和21.3%，全湖Ⅴ类水质水域基本不存在，全湖90%的区域水体水质综合等级达到Ⅲ类。影响洪湖水质恶化的驱动因子中，关键因素是径流入湖所携带的四湖流域上游地区的非点源污染物。应大力控制上游地区的非点源污染，积极开展洪湖东北部和西北部的湿地水生植被生态修复工程，恢复水体的截污和自净能力。     

湖泊生态水动力学模拟研究进展

我国湖泊河流众多,随经济发展,水体富营养化加剧。生态水动力学模拟是水质污染控制及水环境规划的有效工具。本文简述了国内外的湖泊生态水动力学模型的研究进展,重点介绍了垂向平均的二维水动力模型及WASP水质模型。提出了以后需要解决的问题及发展的方向。     

水文连通性对湖泊生态环境影响的研究进展

水文连通性对湖泊水资源调节、水质净化和生态安全等具有重要作用，但同时也可能带来潜在风险。因而厘清水文连通性对其生态环境的影响规律，对于开展水文连通性修复工作具有重要指导意义。基于广泛的文献调研，介绍了水文连通性的定义与内涵，分别综述了水文连通性对湖泊水文水动力、水质、水生态系统影响的研究进展。在此基础上，总结归纳了水文连通性通过改变水文水动力过程影响生态系统的路径：一是直接改变生境面积、植被格局和生物迁移繁殖特征，二是通过改变水质和沉积物特征而作用于生物的生长发育及其体内污染物累积转化过程。最后，对水文连通性变化的生态环境效应研究进行了展望：(1)加强对垂向连通性的研究以及拓展不同维度连通性耦合转化研究；(2）借助水动力-水质-水生态耦合模型研究水文连通性变化下的生态环境效应；(3）开展水文连通性的生态环境风险研究，并基于生态环境效益和社会经济效益权衡确定适宜的水文连通性。     

南水北调东线湖群水体营养状态评价及其限制因子研究

湖泊富营养化问题是我国湖泊保护面临的紧迫问题,开展湖泊营养状态评价及其限制因子研究,对于富营养化湖泊治理和生态系统修复具有重要意义。该研究以南水北调东线工程调蓄湖群-高邮湖、洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖为研究区域,于2018年4月非调水期和10月调水期对调蓄湖群109个样点开展了系统监测,采用综合营养状态指数法对调蓄湖群营养状态进行了评价,运用多元统计分析方法分析了湖群富营养化特征及其限制因子。结果表明:同一水期内调蓄湖泊间水质指标不尽相同,各调蓄湖泊非调水期水质优于调水期,影响水质达标的主要因子为总氮和总磷。调蓄湖群调水期均处于轻度富营养状态,非调水期均处于中营养状态,非调水期优于调水期。透明度和叶绿素a是决定调蓄湖群富营养化水平的限制性因子。     

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     

鄱阳湖水流运动与污染物迁移路径的粒子示踪研究

湖泊水流运动和污染物的迁移路径对湖泊水质起着关键作用。采用水动力和粒子示踪耦合模型,并结合野外粒子示踪实验来调查鄱阳湖洪水季节空间水流运动和污染物迁移路径。模拟结果显示,流域五河点源入湖污染物和湖区空间面源分布污染物均会沿着不同方向迅速进入湖泊主河道,在快速水流推动下逐渐向北部湖区迁移,但部分污染物因东北部湖湾区存在顺时针方向环流而发生长时间滞留和富集。野外粒子示踪实验同样表明,东北部湖湾区污染物迁移路径随着该湖区水流运动表现得复杂多变,除了可以明显观察到顺时针方向的污染物运动,还可以发现污染物向湖岸边界和湖汊迁移,最终滞留在东北部湖湾区,而康山湖区污染物在快速水流推动下主要沿主河道向西北主湖区迁移,未发现污染物进入东北部湖湾区的迹象。鄱阳湖洪水季节水流运动和污染物迁移路径具有枯水期水流-污染物传输特性。模拟得出鄱阳湖洪水期的平均换水周期约89 d,表明其可能需要近3个月时间才能彻底完成一次换水。研究成果可为大型通江湖泊"江湖关系变化"研究提供参考,对保护"一湖清水"、保障长江中下游水环境安全具有重要现实意义。     

湖泊流域系统水文水动力联合模拟研究进展综述

湖泊流域水文水动力联合模拟对综合管理湖泊流域水资源具有重要的理论和实践意义。通过水文水动力联合模拟研究进展的综述,可深入了解湖泊流域联合模型发展和演变过程,把握国际研究主流趋势和前沿手段。传统湖泊流域联合模拟方法主要通过流域水文模型结合湖泊水量平衡模型来计算湖泊流域水均衡组分,但水量平衡方法仅是对湖泊过程的一般性描述,难以切实反映水位空间差异显著的湖泊系统有着显著的水动力特性。基于流域水文模型与湖泊水动力模型的联合系统克服了大尺度湖泊流域系统难以切实描述和完整模拟的难点,在湖泊流域系统水资源管理与调控中发挥了重要作用。系统概述了国内外不同尺度湖泊流域系统水文水动力联合模拟研究,归纳总结了基于外部耦合、内部耦合与全耦合技术的联合模型的优势和不足。从学科发展趋势和应用需求的角度出发,概述了湖泊流域系统联合模拟的难点和今后发展趋势     

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。     

太湖水质的时空分异特征及其与水华的关系

在大量调查数据的基础上,分析了太湖水质的时空分异特征,探讨了太湖不同湖区、不同季节水质差异的原因。研究结果显示：北部的入湖河口区、几个湖湾、湖心区、西南湖区、东部湖区水体的透明度、高锰酸盐指数、氮、磷、叶绿素等富营养化指标差异显著。入湖河口区的高锰酸盐指数和营养盐含量高于南部湖区数倍,也明显高于北部湖湾区,这反映出太湖西北部入湖河道污染对太湖影响显著。不同季节太湖水质指标也差异显著,冬春期(12～次年5月份)水体的氮含量高于夏秋季(6～11月份)近1倍。水质季节性的显著差异进一步说明了外源输入对太湖水质的影响。研究表明太湖水质的时空异质性既受太湖湖泊形态特征本身的影响,也更多受到外源污染的影响,解决太湖的蓝藻水华问题,首先要在太湖的外源污染控制方面取得突破.     

引水调控改善太湖湖湾水环境及其效果预测

在总结太湖水污染问题的基础上,分析得出水流缓慢、动力掺混能力弱、水流交换不畅、水体自净能力差、纳污能力小、入湖污染负荷量大且远超过湖湾的纳污能力是梅梁湖湾水污染严重的主要原因,提出区域水污染综合治理、入湖污染物总量控制、引水调控等水污染防治策略及其关键控制技术,利用数值模拟技术给出了太湖梅梁湖湾入湖污染物排放总量控制定额,并结合引江济太调水试验,采用平面二维水流水质数学模型模拟预测引水调控对梅梁湖湾的水环境改善效果及大流量集中调水和小流量维持性调水的水环境     

南水北调中线工程中的引江济汉补偿工程

引江济汉是南水北调中线引汉调水的补偿工程,按总体规划应结合当地水利规划建设,不宜修成封闭的“高架”水渠只向汉江下游补水。遵循节约资源、保护环境、推动发展的思路,引江济汉应以江苏江水北调模式,扩展和延伸为引江入汉济黄,取代南水北调中线二期扩建工程。①引江入长湖利用沮漳河下游河道输水,并改造荆州城市水系,破解血吸虫病传播扩散、泥沙入湖和水源污染三大环境风险;②引江入汉利用长湖调蓄提水至兴隆水库,节省渠道长度;③碾盘山梯级采取一级二站抽水蓄能开发方式,简化汉江干流反向输水工程,抽江至崔家营水库,引清调度改善汉江中下游水质,又为黄河下游增加水资源量提供稳定可靠的水源;④从“南襄隘道”唐河东侧修建鄂豫运河,将长江水不经丹江口水库直接送达方城去郑州济黄,推进构建一条纵贯南北的水运干线。     

洞庭湖三口河系地区水环境演变趋势研究

三口河系是联系长江与洞庭湖的纽带，是洞庭湖区重要的组成部分。近年来，随着气候变化和人类活动影响加剧，江湖关系演变呈现出新的特征，三口河系地区水环境问题也日益突出。通过对该地区代表站南咀站和杨家垱站长系列水文水质资料监测数据的深入分析，从年际与年内两个尺度，系统探讨了三口河系地区水环境演变趋势。结果表明：洞庭湖三口河系地区水质在年际时间尺度上呈现逐渐恶化的趋势；年内TN、高锰酸钾指数表现为丰水期小，枯水期大，而TP表现为丰水期大，枯水期小的演变规律。然后从影响水量与水质两方面的因素，分析了该地区水环境演变的驱动机制，最后从水利工程的建设、面源污染控制以及法律法规与节水宣传等方面，初步构建了洞庭湖三口河系地区水环境调控策略     

用Markov模型预测长江水质

由于长江水质的污染程度日益严重，为了说明治理长江对长江水质进行了简单的评价,保护长江迫在眉睫，首先，根据长江流域的17个观测站近两年多的水质检测数据统计，说明了近两年多来长江的防污治理工作有一定的效果。然后，根据1995~2004年长江流域水质的数据报告，考虑各类水之间的相互转化，构造了马尔柯夫(Markov)转移矩阵，建立了马尔柯夫预测模型，通过已有的观测数据验证了该模型的正确性及有效性。运用该马尔柯夫模型预测未来10年水质的变化趋势，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类水逐年减少,而Ⅴ、劣Ⅴ类水逐年增加。到2014年，长江的第Ⅰ类水只有0.4 059%，劣Ⅴ类水达到26.2 714%，不可饮用水（即第Ⅳ,Ⅴ,劣Ⅴ类水）将达到47.468%，为此应采取更加有效的治理措施，控制长江水质的恶化。最后，通过计算，得到了每年需要处理污水的最小百分比，才能杜绝劣Ⅴ类水，将第Ⅳ、Ⅴ类水控制在20%内，从而才能保证我们有足够的饮用水     

1956~2011年鄱阳湖水沙特征及其变化规律分析

近年来,鄱阳湖水沙研究集中在鄱阳湖"五河"各水文站的单站分析上,且水沙数据采用大多仅至21世纪初期,对缺测资料未进行有效插补。将鄱阳湖作为一个研究整体,分析了鄱阳湖水沙特征及其变化规律,以便为鄱阳湖泊形态变化研究以及水、沙资源的合理开发利用提供有利的参考依据。运用水沙相关、上下游泥沙相关法对部分缺测泥沙进行插补,获得1956~2011年的鄱阳湖入、出湖水沙系列数据。利用数理统计法、水沙双累积曲线法、Mann-Kendall法分析鄱阳湖入、出湖径流量与输沙量变化特征,并且探讨了水沙变化的原因。结果表明:(1)入湖径流量和输沙量的年内分配相一致,而长江水沙的倒灌影响了出湖径流量和输沙量的年内分配;(2)鄱阳湖入湖悬移质泥沙从90年代开始下降趋势加剧,而出湖悬移质泥沙1956~2000年整体呈下降趋势,2001~2011年呈现上升趋势;(3)鄱阳湖入、出湖年输沙量出现明显的突变点分别在1998年左右、2003年左右;(4)径流量总体处于相对稳定状态,但近10a来径流量略下降,主要受到降水量变少的影响,入湖输沙量变化受"五河"流域的水库蓄水拦沙、流域水土保持工作加强、人类河床采砂等因素影响;而出湖河段河床深度下切、江湖水面比降加大、人类在鄱阳湖采砂扰动河(湖)床均加大了近10a来出湖悬移质泥沙的输出。     

滇池水环境治理的“调水”“活水”工程

3.40MaB P，沿普渡河断裂发育的普渡河和沿小江断裂发育的小江均汇入到昆明盆地，形成滇池，并产生厚达千米的堆积物。早更新世晚期，金沙江贯通，导致普渡河和小江均倒流汇入金沙江，从而滇池处在金沙江、珠江和红河三大水系的风口的位置，滇池的补给系数变小，换水周期增长。近几十年来，污染物的输入和积累，导致滇池水质急剧下降。因此滇池水环境的整治，除了减少污染物的输入外，建议在禄劝县引掌鸠河的水入螳螂川，并流入滇池。滇池的集水面积增加到16 066 km2，滇池的入湖地表径流量就增加到26.64×108 m3，换水周期减少到197.2 d。与此同时使滇池在昆明向北流出，污染物不再扩散到整个湖泊，这样便可较好地解决滇池污染，整治滇池的水环境。     

鄱阳湖枯水水位及流速时空分布模拟

大型通江湖泊鄱阳湖水文节律独特,水位和流速是其生态系统功能维持的关键因子。为探究其水位和流速时空特征,基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型,利用五河及湖口水文数据、气象数据及湖底高程作为输入条件,模拟出鄱阳湖的枯水水文统计年(2010-07-01~2011-06-30)水位和流速时空变化过程。模拟结果表明:(1)星子等4个站点拟合程度较好(r20.85),达到了复杂湖库水动力模拟的精度。(2)高水位期,湖区水位空间分布无明显差异,水深直接受湖底高程影响,自上游至下游呈逐级递增;低水位期,鄱阳湖水位在空间上出现明显差异,湖区外缘水位至入江水道逐级递减,水深分布空间差异不大,仅入江水道处水深明显高于其他水域。(3)流速也包括一系列时空变化特征,如高水位时期流速小于低水位时期;除大水面时期外,深水道流速大于主湖区;高水位时期上游流速略高于下游,但其他月份,北部入江水道流速均大于南部湖区等。(4)流速与水位关系密切,且不同水位对应流速大小及分布有所差异。鄱阳湖枯水水位和流速模拟分析可为大型湖库枯水水情管理提供科学参考和辅助决策支持。     

鄱阳湖出流水质2004~2014年变化及其对水位变化的响应:对水质监测频率的启示

通过对鄱阳湖湖口2004~2014年以周为单位的水质指标，包括溶解氧（DO），氨氮（NH₄⁺-N）和高锰酸盐指数（COD_Mn）的变化特征及其与水位响应关系进行分析，并对合理的监测频率进行了探讨。结果表明：（1）就DO，NH₄⁺-N和COD_Mn而言，鄱阳湖出湖水质在2004~2014年没有显著恶化的趋势，然而在年内呈现明显的周期性变化，其浓度与湖泊水位波动有较显著的负相关性（p<0.01），相关系数分别达到-0.63，-0.67和-0.36；（2）考虑水质指标在湖相状态与河相状态存在显著的差异（p<0.01），概率密度分布曲线进一步表明，在鄱阳湖呈湖相时，湖口NH₄⁺-N浓度小于0.25 mg/L的概率为93%，而在河相时仅为32.8%。DO与COD_Mn浓度在河湖相的特征与NH₄⁺-N相似。因此，在湖相状态下，鄱阳湖出流水质良好的概率更大，而高水位下的稀释作用可能是影响湖泊年内变化的主要控制因素；（3）时间序列分析表明DO，NH₄⁺-N和COD_Mn存在明显的自相关性，1~2月一次的监测频率基本能够准确的描述NH₄⁺-N和DO的动态变化特征，而COD_Mn仍需要1~2周一次的监测，从而避免过多的损失动态信息。能够为将来更深入的研究湖泊水情与水质定量关系提供基础和思路，从而为湖泊水环境管理和调控提供对策和建议。     

三峡工程对长江中游地下水动态和土壤潜育的影响

通过对长江中游四湖地区地下水动态观测数据分析得出，长江对沿岸平原地下水影响程度随距离增大而逐渐减弱。用遥感技术和实地调查，确定了潜育化、沼泽化土壤在四湖和沿庭湖地区分布以及潜在威胁面积。并依此分析了三峡工程对土壤潜育化沼泽化的影响。在大量调查和田间试验的基础上，提出了适用于当地的潜育化沼泽化土壤改良利用途径。