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。     

鄱阳湖蝶形湖泊水体氮磷等的变化及污染初步评价

分别于2014年夏季7月和冬季12月对鄱阳湖蝶形水域的9个湖泊进行了采样,并对湖泊水质基础性指标TN、TP、NH_3-N、NO_3~--N、NO_2~--N、溶解性磷酸盐、TOC、COD_(Mn)和叶绿素a进行了测定与分析。据此同时运用单因素评价法、均值型指数综合评价法和营养状态指数法对鄱阳湖蝶形水域的地表水水环境的污染现状和污染程度进行了评价,以更全面和准确地反映鄱阳湖蝶形水域的水质状况。结果显示:(1)鄱阳湖蝶形水域水质总体符合GB3838-2002III类水标准;(2)7月水质总体优于12月水质。12月总氮含量和总磷含量基本都高于7月,叶绿素a含量除中湖池12月值略低于7月外,其它点位12月值均高于7月。7月总氮值为0.6~1.3 mg/L,总磷值为0.02~0.15 mg/L,叶绿素a为2.2~6.7 mg/L;12月总氮值为0.6~2.0 mg/L,总磷值为0.04~0.19 mg/L,叶绿素a为3.8~34.7 mg/L;(3)7月和12月水质营养状态介于中营养和轻度富营养,水体主要污染物质为总氮和总磷。7月蚌湖营养状态为轻度富营养,其它点位为中营养,12月除常湖、梅溪湖和大汊湖营养状态为中营养,其它点位均为轻度富营养;(4)位于南部的象湖、常湖、白沙湖和大汊湖水质整体较其它蝶形湖泊差,主要是受到工业废水、生活污水和农业面源污染的赣江和饶河的污染输入影响所致。基于以上调查测试结果提出保护和改善鄱阳湖水环境的可行性措施,以促进鄱阳湖蝶形水域水资源的开发利用,实现经济与环境及资源的协调可持续发展。     

围湖垦殖对湖泊调蓄功能的累加效应分析

计算了长湖、洪湖在围垦前后湖泊容量在水位变化时的容量增长率和四个涝灾年份降雨条件下汛期湖泊水位逐日增加值，对四湖流域尚存的18个湖泊的围垦强度与容量损失情况进行了分析。结果发现，围垦后的长湖容量平均增长率、相对增长率、最大增长率分别从1.8436、0.1834、2.4979(10^8m^3/m）减少到了1.4321,0.1802,1.7569(10^8m^3/m0，洪湖容量平均增长率、相对增长率、最大增长率分别从5.8506、0.3000、6.5095(10^8m^3/m）减少到了3.3970、0.2900、3.4440(10^8m^3/m），围垦导致的湖泊容量损失随着水位上升呈加速增加趋势，随着围垦强度的增加呈加速增加趋势，围垦后这两个湖泊在同样降雨条件下的水位逐日增加值都有不同程度的增加且这种增加值随着雨量和围垦强度的增加而增加。18个湖泊容量变化率随着围垦强度的增加而增加且在围垦强度为40％左右时表现出门槛效应。表明围湖垦残对湖泊调蓄功能的影响具有明显的累加效应。从累加效应的角度对四湖流域围湖垦残的合理性和退田还湖问题进行了讨论。     

江汉平原湖域拆围监测及其生态环境效益估算研究 ——以洪湖为例

围网及网箱养殖是江汉平原湖泊水体环境污染的重要原因。湖北省湖库拆围大行动实施之后，湖泊围网拆除的成效及其生态环境效益值得关注和探讨。故以湖北省第一大湖洪湖为为例，首先基于改进的归一化差异水体指数（MNDWIn）、纹理分析等方法实现对湖泊拆围效果的快速监测；在提取拆围信息的基础上，根据洪湖水产养殖类型分担率及产排污系数法，对拆围的环境效益进行估算。结果表明：（1）洪湖拆围行动使湖内围网全部被拆除，共拆除湖内围网养殖区面积117.81 km2，自然水面面积增加110.49 km2；洪湖沿岸景观得到了明显改观，其中西部和北部地区拆围效果最为显著，而洪湖南部和北部的湖泊沿岸还存在部分待清理的非水体异质物。（2）洪湖拆围行动使排放到湖泊水体中的污染物减少1 265 284.38 kg，其中植物营养物总氮和总磷的浓度分别减少0.848、0.185 mg/L，这两项指标将由拆围前的Ⅲ类水质提升为Ⅱ类水质，湖泊水体富营养化问题得到较大改善；研究可为区域湖泊管理及流域生态环境保护提供快速监测技术支持和应用参考。     

太湖及主要入湖河流平水期水环境质量评价

水环境质量评价是了解水质现状的基础,对区域水环境的管理起到重要的指导作用。以太湖及其主要入湖河流为研究对象,于平水期采集代表性断面水样,以营养盐(总磷、总氮、氨氮)、叶绿素a和高锰酸盐指数等指标为基础,采用灰色聚类法对区域内水环境质量进行评价,并借助多元统计分析对研究区域内主要污染因子进行解析和识别。灰色聚类分析表明,秋季采样断面(2012年10月)中63%的河道断面和36%的湖泊样点超过我国地表水3级标准,而在春季(2013年4月)采样断面中,100%的河道断面和64%的湖泊样点超过地表水3级标准。该结果同时也表明春季河道污染物质的输入是导致太湖水质恶化的主要原因,并可能对太湖蓝藻暴发起到推动作用,因此需加强对蓝藻暴发前期太湖入湖河道水环境的管理。为便于水环境管理将河道和湖泊采样断面依据聚类分析法划归为高、中、低三类;同时主成分分析表明,氮、磷依旧是影响太湖流域水质空间变异的主要污染因子。     

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。     

西苕溪干流水体、悬浮物和表层沉积物中营养盐分布特征与水质评价

了解不同介质的营养盐分布可以全面掌握河流的环境现状。为了调查西苕溪干流的营养盐分布特征和水质现状,沿着干流采集了11个点位的水体、悬浮物和表层沉积物样品,并对水体、悬浮物和表层沉积物中的营养盐特征进行了分析,拟为苕溪流域的水污染防治提供基础数据。研究表明:整个西苕溪干流,水体和沉积物中总氮(TN)和总磷(TP)浓度均存在丰水期明显高于枯水期的季节变化特征,水体中总氮的浓度均超出地表水环境质量Ⅴ类的标准,显示氮污染是西苕溪流域的特点。相关性分析结果表明,悬浮物中的TN和有机质(OM)呈极显著性正相关(r=0.974,p0.01);水体中的TN和悬浮物的各营养盐指标之间的相关性均达到了极显著水平,但沉积物营养盐指标与水体的TN和TP相关性不明显,显示沉积物并不能很好反映流域水质的现状。     

洪湖历史时期人类活动的湖泊沉积环境响应

以洪湖北部和南部两个短柱钻孔(HN和HS)研究湖泊沉积,采用137Cs定年,沉积速率为0.155 cm/a。沉积物的总有机碳、总氮、磷以及元素和磁化率等指标分析表明：1840年前洪湖地区人类活动较弱,在湖泊沉积物中基本没有早期的人类活动信号的记录;1840年以后由于人口大量增加,人类活动增强,湖泊的营养水平有所增加,尤其是1950年以来沉积物中营养元素急剧增加;近50年来的湖泊营养程度的加重主要与流域内大量营养物质进入湖泊,以及大面积的围垦造成湖泊面积减小、自我调节能力降低有关。洪湖两孔的对比研究表明,不同区域之间存在着差异,可能与洪湖湖流作用及人类活动的影响差异有关。     

白马湖水污染特征及其成因分析

为揭示白马湖水污染特征及其成因,在历史监测数据收集的基础上,于2016年11月初对白马湖25个采样点的水质指标进行了分析。结果表明:近年来白马湖水质波动较大,2010~2014年期间,白马湖水体水质总体处于Ⅳ类;2015年好转为Ⅲ类;2016年又下降为Ⅴ类。白马湖水体富营养化综合指数(TLIc)呈显著增加趋势,由最初的轻度富营养化水平演变到目前的中度富营养化水平(TLIc:66.66)。采样期间,白马湖水体主要以氮污染物为主,其次是磷污染物和耗氧污染物。湖泊水体污染程度依次为:北部湖区东部和中部湖区南部湖区。湖水中总氮(TN)约83%以溶解性总氮(TDN)的形式存在,氨氮(NH+4-N)占TDN的65%,其次是NO3--N(25%);总磷(P)约60%以溶解性总磷(TDP)的形式存在,正磷酸盐(PO3-4-P)占TDP的55%左右。北部湖区TDN/TDP比值最高(50.51±19.16)(p0.05),P是北部湖区藻类生长的限制因子;中部、东部和南部湖区TDN/TDP比值均已适应藻类生长。陆域外源污染源输入是引起白马湖水质空间异质性和水质下降的主要因素,湖内水生植被消亡和水产养殖污染引起的生态功能退化也是造成白马湖水质下降的一个原因。研究可为当下白马湖水质演化研究及水环境治理提供新的理论基础。     

以底栖动物为指示物种对长江流域水生态进行评价

采用底栖动物作为指示物种对长江流域的水生态进行了调查研究和生态评价。在长江上游支流、中下游干流及沿江湖泊上选取36个代表性样点进行生态考察和底栖动物采样、鉴定和分析。采用Hilsenhoff生物指数和水化学分析对样点水质进行评价，对比分析了各样点底栖动物的结构组成及多样性。上游支流大部分样点水质清洁；中游干流及沿江湖泊水质受到轻度到中度污染；下游干流水质污染加重。底栖动物多样性在上游支流中最高，中游湖泊较高，干流中下游较低。总结得出了4种河床演变条件下的底栖动物群谱。上游支流河床稳定的河流底栖动物密度较大，物种丰富，多样性高；侵蚀下切的河流底栖动物密度、物种数和多样性较低；淤积抬升的河流底栖动物密度、物种数和多样性更低一些；河势散乱且河床运动剧烈的支流物种丰度和密度均很低甚至为零，生态条件差。     

南四湖水质空间分布监测分析与水环境问题解析

南四湖作为南水北调东线工程重要的输水通道和调蓄湖泊,其水质状况一直受到人们的广泛关注。根据南四湖水质空间分布监测数据,按平均综合污染指数Pj>2的标准共筛选出29个重污染测点,其中有19个处于重污染河口外混合区,说明南四湖污染物主要来自于重污染河流;南四湖2006年秋和2007年春监测的总体平均综合污染指数分别为2.12和1.98,表明南四湖污染依然相当严重,而且秋季比春季水质更差,按湖区南阳湖、微山湖岛北、小北湖的水质最差,特别是南阳湖水质四项主要指标平均超标2倍以上。南四湖两次监测CODcr、TP、TN的单项污染分摊率平均值依次为30.6%、36.0%、33.4%,表明南四湖的主要污染物是TP、TN、CODcr。因此,在调整区域内重污染企业工业结构的同时,应实行管辖区内工业和城市生活等污水的深度处理和截蓄导用,严格执行水污染物排放标准和总量控制指标。     

太湖生态修复治理工程

太湖是我国第三大淡水湖泊,也是流域的重要水体。近年来,随着人口的增长,经济高速发展,人为社会经济活动影响,水资源系统受到很大冲击,水质变劣,湖体富营养过程加剧,生态环境受到明显损害,制约了流域社会经济的可持续发展。要实现流域水资源的可持续利用,必须加快水污染综合治理。除陆域实施严格的达标治理、河网水质调控、农业面源及生活污水治理外,太湖湖体生态修复和富营养化治理已为当务之急。目前应尽早实施：①太湖重污染区底泥的生态疏浚,减少底泥释放二次污染。②利用浮床陆生植物治理太湖典型富营养化水域,利用生物吸收、降解,继而富集营养盐,净化水质。③建立环湖湿地保护带。④恢复和重建湖滨带水生植被,实现长效生态管理和调控。⑤生态渔业工程,有效控制过度养殖,恢复湖泊生态良性循环。⑥藻类采集和资源化再利用。⑦强化流域管理。     

太湖五里湖底泥污染特性研究

五里湖是太湖污染最严重的水域。为对其治理提供依据,在该湖区设置了4个采样点,对底泥的表层样、柱状样、间隙水样和上覆水体作了重金属和营养盐分布测试,并作了数据统计分析。结果表明：以地积累指数评价,五里湖底泥的重金属污染程度为轻度,总体可达到《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）三级标准,根据超出背景值的倍数分析,五里湖重金属含量顺序为Cu>Cd>Pb>Hg>As>Cr。重金属含量表层（0～5 cm）相对较低,第二层（5～10 cm）和第三层（10～20 cm）是主要的污染沉积层,这与底泥沉积特征是相对应的。表层底泥总氮、总磷和有机质含量较高并具有明显的相关性,相关系数介于0.757 6～0.862 2之间,显示了污染物质的同源性。表层底泥和间隙水中营养盐含量明显高于湖水,相对于湖水呈可释放状态,是湖体内源污染之一。     

太湖生态修复治理工程

太湖是我国第三大淡水湖泊 ,也是流域的重要水体。近年来 ,随着人口的增长 ,经济高速发展 ,人为社会经济活动影响 ,水资源系统受到很大冲击 ,水质变劣 ,湖体营养过程加剧 ,生态环境受到明显损害 ,制约了流域社会经济的可持续发展。要实现流域水资源的可持续利用 ,必须加快水污染综合治理。除陆域实施严格的达标治理、河网水质调控 ,农业面源及生活污水治理外 ,太湖湖体生态修复和富营养化治理已为当务之急。目前应尽早实施 :①太湖重污染区底泥的生态疏浚 ,减少底泥释放二次污染。②利用浮床陆生植物治理太湖典型富营养化水域 ,利用生物吸收、降解 ,继而富集营养盐 ,净化水质。③建立环湖湿地保护带。④恢复和重建湖滨带水生植被 ,实现长效生态管理和调控。⑤生态渔业工程 ,有效控制过度养殖 ,恢复湖泊生态良性循环。⑥藻类采集和资源化再利用。⑦强化流域     

武汉东湖富营养化现状分析及治理对策

随着人口的增长和经济的快速发展,东湖的水环境污染日益严重,尤其以富营养化的危害最大。采用营养状态指数法,对武汉东湖十个湖区进行了富营养化评价,得出富营养化的水体占到整个面积的62.21%,中营养的水体占到37.79%。磷是东湖富营养化的主控因素,在明确水体中磷富集的主要原因是点源污染的前提下,分析了东湖现有治理措施和存在的问题,建议东湖富营养化的治理要因湖区而宜,在彻底控制点源污染的同时,结合生态建设,用人工湿地的方法控制面源污染,并对富营养化严重的湖区,采取底泥疏浚工程削减内源营养盐。在东湖富营养化治理的同时,必须加强对东湖的管理,健全环境立法,强化环境监督,将东湖污染的控制纳入法制化轨道。     

洞庭湖流域近54 a来冬季降水及其异常环流特征分析

基于洞庭湖流域96个气象站点1961~2015年逐月降水数据和美国NCEP/NCAR再分析数据,对洞庭湖流域近54 a来冬季降水的时空变化特征和典型冬涝、冬旱年的大气环流及水汽输送形势进行分析,并讨论逐年冬季降水与同期欧亚环流指数(EUCI)、可降水量和水汽通量散度的关系。结果表明:近54 a,流域冬季降水存在明显的年际和年代际变化特征,具体表现为20世纪60年代和70年代降水偏少,80年代降水开始增多,其后期至90年代中后期降水偏多明显,进入21世纪以来降水又呈波动减少的趋势。此外,流域冬季平均降水量和冬季降水标准差均呈现由南向北、由东向西递减的空间分布特征。从大气环流和水汽输送形势来看,典型冬涝年和冬旱年的空间分布大致相反,表明流域冬季异常降水是与大尺度环流形势的异常密切关联的。计算发现,逐年冬季可降水量、水汽通量散度和欧亚环流指数与流域冬季降水均具有较好的关系,相关系数分别达到0.43、-0.68、-0.53,通过0.01的信度检验。     

以底栖动物为指示物种对长江流域水生态进行评价

采用底栖动物作为指示物种对长江流域的水生态进行了调查研究和生态评价。在长江上游支流、中下游干流及沿江湖泊上选取36个代表性样点进行生态考察和底栖动物采样、鉴定和分析。采用Hilsenhoff生物指数和水化学分析对样点水质进行评价，对比分析了各样点底栖动物的结构组成及多样性。上游支流大部分样点水质清洁；中游干流及沿江湖泊水质受到轻度到中度污染；下游干流水质污染加重。底栖动物多样性在上游支流中最高，中游湖泊较高，干流中下游较低。总结得出了4种河床演变条件下的底栖动物群谱。上游支流河床稳定的河流底栖动物密度较大，物种丰富，多样性高；侵蚀下切的河流底栖动物密度、物种数和多样性较低；淤积抬升的河流底栖动物密度、物种数和多样性更低一些；河势散乱且河床运动剧烈的支流物种丰度和密度均很低甚至为零，生态条件差。     

滇池流域水资源综合平衡管理研究

随着滇池治理的进展,在今后一个时期内,恢复滇池饮用水环境功能,成为滇池治理的首要目标和任务。围绕滇池流域水资源供求平衡,采用水资源全要素配置框架下的三次平衡分析理论,从整体上分析了滇池流域水资源供求平衡关系及存在的主要问题,提出了以需求为导向,建立滇池流域水资源综合平衡管理目标和措施。分析表明：在滇池治理的基础上,通过建立滇池流域水资源综合平衡管理体系,落实管理措施,从总量平衡的理论上能够充分发挥引水工程的作用,恢复滇池饮用水环境功能,实现水量、水质供求的综合平衡。建议进一步开展量化分析和模拟实验研究,为在滇池流域实施综合平衡管理提供可靠依据和建议