黄河流域水环境问题研究现状、挑战与展望

黄河流域生态保护和高质量发展是国家重大发展战略,保护黄河是事关中华民族伟大复兴和永续发展的千秋大计.近年来,黄河流域水环境质量明显改善,但有限的水资源和脆弱的生态系统使得黄河流域水环境保护仍面临巨大的挑战.科学诊断黄河流域重大水环境问题是新时期治理黄河的前提和关键.本文围绕黄河流域水环境问题诊断这一主题,聚焦黄河流域断面水质改善的核心需求,首先分析黄河流域水环境现状,发现黄河流域整体水质持续向好,但干支流水质改善不同步,流域主要污染指标时空差异显著,中下游和部分支流污染严重;其次梳理国内外相关研究进展和主要挑战,总结断面水质提升所需的核心理论与技术,如水环境承载力评价、污染排放清单构建与水环境模型模拟等方面的应用与发展趋势,发现黄河流域存在气候变化影响下水沙变化大、现有排放清单分辨率不足、水环境模拟缺乏多尺度污染排放-断面水质响应关系研究等问题,难以支撑未来精细化水环境管理.对黄河流域水环境研究的未来发展进行了展望,建议未来在以下几个方面开展进一步研究,包括气候变化下黄河流域水环境承载力研究、黄河流域高分辨率排放清单构建、多尺度污染排放与断面水质响应关系.     

黄河流域生态环境问题系统识别与展望

黄河流域是我国重要的生态安全屏障,其生态环境质量对保障流域高质量发展具有十分重要的作用.为进一步提高黄河流域生态保护治理的系统性、科学性和针对性,本文围绕黄河流域水环境、水资源、生态等主要问题进行了系统剖析,提出了加强黄河流域生态保护治理的对策和展望.结果表明：(1)黄河流域近年来水环境质量持续改善,但总体差于全国平均水平;农业农村污染防控压力大,2021年黄河流域农村生活污水治理率为25%,农业源COD、总磷占比超过50%;大量化工企业沿黄分布,工业固体废物、危险废物产生量分别占全国的46.94%、41.35%,流域结构性布局性水环境风险问题较为突出.(2)水资源短缺,2000-2018年多年平均天然河川径流量较1956-2000年减少12.5%,农业用水占比为64.68%,用水效率呈现上游低下、游高的特点,非常规水资源的利用量不足供水量的6%,矿井水和再生水利用有待提高.(3)近20年黄河流域生态脆弱性水平整体呈下降趋势,草地、湖泊、湿地等生态系统局部退化;水土流失面积占流域总面积的32.15%,内蒙古自治区、陕西省、甘肃省和山西省水土流失面积占全流域水土流失总面积的75.85%;...     

基于水质提升的黄河流域城市尺度问题分析及对策研究

党中央、国务院高度重视黄河流域的保护和发展,习近平总书记多次强调黄河流域必须下大力气进行大保护、大治理.《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》《黄河流域生态环境保护规划》均明确提出了分区分类推进流域环境保护和治理的要求.本文以城市水环境质量提升为目标,结合统计分析、空间建模分析、地理信息可视化等手段,开展黄河流域城市尺度空间管控对策研究.以黄河流域62个城市为研究对象,采用地理信息系统空间分析技术,通过控制单元边界与地级行政区域界线拟合,将《重点流域水生态环境保护规划》划定的黄河流域58个控制单元进一步划分为163个城市控制子单元.分析了各城市水环境质量状况,筛选出流域内水环境问题较为突出的26个城市;从经济社会发展、水资源管理、水土保持、污染防控等4个方面构建了涵盖7项指标的水环境问题症结研判指标体系,通过空间建模分析,结果表明：(1)在经济社会发展方面包头市、西安市、银川市等城市经济社会发展迅速导致环境保护压力较大.(2)在水资源管理方面巴彦淖尔市、白银市、石嘴山市等城市水资源短缺且开发强度较大.(3)在水土保持方面榆林市、定西市、鄂尔多斯市等城市水土流失较为严重.(4)在污染防...     

基于结构和水环境的城市湿地景观健康研究——以西溪湿地公园为例

景观健康是近年来随着生态系统健康研究不断深入而出现的一个新的景观生态学概念,旨在探讨景观尺度下生态健康的问题。论文针对城市湿地公园的特征,构建能够反映其特征的景观功能分类体系,建立景观结构健康和水环境健康的评价模型,并在分析两者之间关系的基础上,对景观健康进行综合评价,探讨西溪湿地公园景观健康的空间异质性。研究结果表明,西溪湿地公园景观总体处于亚健康的状态,景观健康程度由公园内部向周边呈逐渐降低的趋势,说明湿地公园作为“湿岛”,受到周边环境的强烈影响。其中,景观疾病的区域占公园总面积的20.42%;景观不健康的区域占整个公园的20.97%;景观亚健康的区域占整个公园的34.98%;景观健康和很健康的区域占整个公园的23.63%。研究结果有利于西溪湿地公园开展具有针对性的管理工作,且为其他城市湿地公园的规划和建设提供科学依据。     

矿山疏干水排放对流域水环境影响分析

矿山疏干水的排放势必对流域水环境系统形成一定的影响。胜利煤矿地处海拉尔河流域,设计疏干排水量为5 810.26 m3/d,拟排入海拉尔河的一个支流中,矿山疏干排水作为流域人工"源"项,其水质、水量的控制和排放口、排放时间的选择是水环境影响的主控因素。在检测疏干水水质的基础上,对拟排入河段的河势、流量、水质和水生动植物等水文水环境条件进行勘查,利用河道水文测站资料和不同河道断面的流域控制面积,引入SWAT水文模型,测算断面的流量过程,分析了在不同断面设置排入口时,矿山疏干水对流域水文、水环境、地下水以及第三者的影响,结果表明,最终确定的排入口不仅对海拉尔河流域水文和水环境影响甚微,而且在一定程度上会改善排入口所在支流水资源利用条件。     

乌梁素海流域种 养系统氮素收支及其对当地环境的影响

以内蒙古乌梁素海流域为研究区,建立区域氮素流动模型,研究了2006年种-养系统中氮素的收支状况及其对区域环境的影响。研究结果表明,乌梁素海流域氮素投入主要来源于耕地系统,草地系统的投入量很少。耕地系统氮投入量大于支出量,氮素盈余4.03×104t,平均盈余85.0 kg.hm-2。草地系统氮投入量小于支出量,导致草地系统氮收支亏损,亏损额为593 t,平均亏损0.99 kg.hm-2。大量氮亏损是引起当地草场退化的主要原因。此外,该流域每年随地表径流进入地表水的氮总量达9.25×103t,给当地水环境带来了巨大压力。肥料施用是地表水最主要的氮素来源,因此,控制农业面源污染应是当地水环境控制和管理的重点。     

Streamwater chemistry and flow dynamics along vegetation-soil gradient in a subalpine Abies fabri forest watershed, China

Streamwater chemistry and spatial flow dynamics from a subalpine Abies fabri forest in an experimental watershed located in the east slope of Gongga Mountain were analyzed to gain insights into the gradient effect of primary community succession on the stream biogeochemical process. Results showed that high sand content (exceeding 80%) and porosity in the soil(exceeding 20% in A horizon and 35% in B horizon), as well as a thick humus layer on the soil surface, made the water exchange quickly in the Huangbengliu (HBL) watershed. Consequently, no surface runoff was observed, and the stream discharge changed rapidly with the daily precipitation. The flow trends of base ions in the stream water were influenced by the Abies fabri succession gradient. Ca^2 , HCO3^- and SO4^2,- were the dominant anions in the streamwater in this region. A significant difference of Ca^2 , HCO3^- and SO4^2- concentration exported between the succession stages in the watershed can be found. But they had the similar temporal change in the stream flow. Ca^2 , HCO3^- and SO4^2- showed significantly negative correlations with the daily precipitation and the stream discharge. Concentrations of Cl^- , Na^ , K^ , and Mg^2 were low in all streamwaters monitored and we observed no differences along the Abies fabri succession gradient. Low ratios of Na. (Na Ca) (range from 0.1 to 0.2) implied cations were from bedrock weathering (internal source process in the soil system) in this region. But, a variance analysis showed there were almost no differences between rainwater and streamwaters for Mg^2 , Na^ , K^ , and Cl^- concentrations. This indicated that they might be come from rainfall inputs(external source). The highly mobile capacity, rapid water exchange between precipitation and discharge, and long-term export lead to this observed pattern were suggested.     

面向新时期流域管理的控制单元划分方法设计与应用

科学划分控制单元是实现流域水环境精准、高效管理的重要基础。为满足新时期中国流域系统治理和“三水”统筹的新要求、新任务,设计建立了一种新的控制单元划分技术方法,将中国重点流域划分为3442个断面控制单元和822个流域控制单元。基于控制单元划分成果,进一步构建了包含流域—流域控制单元—断面控制单元—控制断面—水功能区5个层级逐步细化的流域空间管控体系。实际案例分析与论证表明,新的流域空间管控体系能有效促进流域水环境管理各项措施落地,可进一步推动流域治理科学化、精细化、差异化,并为“三水”统筹提供决策支持。     

国土空间规划视角下流域水环境改善潜力——以长春市第二松花江流域为例

国土空间规划对新时期流域水环境保护意义重大。本文结合国土空间规划对流域水环境影响的全过程(污染产生—污染排放—污染入河)机制,构建了国土空间规划视角下流域水环境变化评估指标体系和框架。以长春市第二松花江流域为例,利用系统动力学模型和一维水动力模型QUAL2K量化了国土空间规划对流域水环境的影响。结果表明,到国土空间规划近期目标年(2025年),流域水环境状况良好,体现为流域大部分河段COD和NH₃-N达标,水环境容量最小为44.96 kg/d和5.10 kg/d。国土空间规划中的总量目标、环保设施建设和相关布局的实施将会使COD和NH₃-N污染产生量降低52.61%和14.16%;污染排放量降低26.45%和59.09%;水环境容量增加10.68%和57.17%。总体而言,国土空间规划对流域水环境改善潜力巨大,同时改善潜力因不同区域、污染源、污染物而异。本研究提出的评估框架为国土空间规划背景下流域水环境保护提供了思路。     

"十五"期间黑龙江省湖库水环境质量状况

通过对"十五"期间我省15个湖库的25个监测垂线的监测数据的统计及对湖库各水体污染特征、各水域使用功能状况等方面的了解,可以看到"十五"期间,影响我省湖库水环境质量状况的主要污染因子为高锰酸盐指数、总磷和总氮.各水期总体上好于"九五"期间.