Mitigating Impact of Devils Lake Flooding on the Sheyenne River Sulfate Concentration

Devils Lake is a terminal lake located in northeast North Dakota. Because of its glacial origin and accumulated salts from evaporation, the lake has a high concentration of sulfate compared to the surrounding water bodies. From 1993 to 2011, Devils Lake water levels rose by ~10 m, which flooded surrounding communities and increased the chance of an overspill to the Sheyenne River. To control the flooding, the State of North Dakota constructed two outlets to pump the lake water to the river. However, the pumped water has raised concerns about of water quality degradation and potential flooding risk of the Sheyenne River. To investigate these perceived impacts, a Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was developed for the Sheyenne River and it was linked to a coupled SWAT and CE‐QUAL‐W2 model that was developed for Devils Lake in a previous study. While the current outlet schedule has attempted to maintain the total river discharge within the confines of a two‐year flood (36 m³/s), our simulation from 2012 to 2018 revealed that the diversion increased the Sheyenne River sulfate concentration from an average of 125 to >750 mg/L. Furthermore, a conceptual optimization model was developed with a goal of better preserving the water quality of the Sheyenne River while effectively mitigating the flooding of Devils Lake. The optimal solution provides a “win–win” outlet management that maintains the efficiency of the outlets while reducing the Sheyenne River sulfate concentration to ≤600 mg/L.     

珠江流域水污染现状与主要问题成因分析

对珠江流域在云南省境内的主要河流的水环境现状进行了分析,对主要污染物排放量、入河量进行了测算,对污染物的来源构成、空间分布及其特征进行了分析,在此基础上对主要环境问题进行系统地识别,分析造成水体污染的原因。     

丽江盆地地表-地下水的水化学特征及其控制因素

2008年11月～2009年10月在丽江盆地-玉龙雪山地区采集白水河、三束河、哥吉河、束河河水及流域内地下水样品,使用离子色谱法分析了样品主要阴阳离子含量,研究了岩溶地区地表及地下水体的水化学特征、季节变化及其控制因素.结果表明,研究区水体均呈现弱碱性,主要离子组成以Ca2+和HCO3-为主,分别占阳离子和阴离子总量的54.8%和92.4%;不同季节河水的离子浓度差别较大,季风期离子浓度仅为西风期离子浓度的80%左右,表明季风期丰沛的大气降水输入对河水离子特征有较为显著的影响;河水离子浓度普遍低于盆地地下水主要阴阳离子浓度;河水和地下水的无机离子浓度都呈现出从高海拔到低海拔离子含量递增的规律.碳酸盐的风化溶解作用是水体离子的主要来源,季风期降水对水体的离子特征也有一定的影响,人类活动对人类聚居区部分天然水体已造成轻度污染.     

模糊标识指数与对应分析法在水质评价中的联合应用

水质评价对判断水体的污染状况,了解其污染程度和成因有重要的意义,并可为水资源管理及水污染控制提供科学依据,而适当的评价方法是保证评价结果科学合理的关键.因此,本文以青山湖流域为例,在单因子指数法、综合指数法、灰色关联法、改进的模糊层次分析法、水质指数评价法、综合水质标识指数法6种常用水质评价法的结果对比分析的基础上,提出了一种新的模糊标识指数法.该方法结合了改进的模糊层次分析法和综合水质标识法的优点,不仅给出水质级别和水功能区达标程度,而且克服了以往模糊层次分析法存在的低估污染的严重性及不能评价劣Ⅴ类水质的缺点,更加适用于水质状况的评价.同时,在模糊标准化处理基础上,采用对应分析法,将采样点与变量有机地结合起来进行分析.结果表明,青山湖流域的总体水质状况以劣Ⅴ类为主,总体水功能区达标率仅10.34%,流域根据受污染情况被分为3个区,Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区的主要污染因子分别是TN、NH4+-N与COD、TP.模糊标识指数法与对应分析法的联合应用可以全面分析流域水质状况,给出科学合理的评价结果.     

珠江流域下游地区降水空间分布规律研究

剧烈人类活动和全球气候持续变化双重影响下流域水文气象要素特征研究是目前水文水资源领域热点问题之一。论文以珠江流域下游地区为研究区域,根据该地区125个雨量观测站1956—2005年50 a逐月降水资料,利用信息论中有向信息传输指数定量分析各观测站点之间降水的信息传递,并结合聚类分析方法判断各观测站的所属关系,研究珠江流域下游地区降雨的空间分布规律。研究表明:受地形条件和沿海季风气候的共同作用,珠江流域下游地区降水具有自相似性特点,在空间分布上存在7个相似区域。     

太湖流域不同管理模式的社会经济环境系统演化模拟

基于复杂自适应系统理论构建了社会经济环境系统模型,采用计算实验方法模拟分析了太湖流域在经济优先和水环境保护优先2种管理模式下的动态演化过程,得到了农业与工业经济发展水平、就业状况和水环境改善情况的演化规律.结果表明,在综合考虑社会、经济、水环境的基础上,2种管理模式均能在一定程度上实现经济和就业的增长,同时改善水环境.环境保护优先模式虽能有效保护水环境,却会牺牲部分经济发展和就业保证.不同地区在演化过程中表现出差异性,常州和湖州经济获得较快增长;苏州、上海在就业方面做出较大贡献;无锡和苏州水环境改善效果最为明显.     

洱海流域农田土壤氮素的矿化及其影响因素

采用好氧间歇淋洗培养法,对洱海流域内的农田、菜地土壤样品培养2周,研究土壤氮的矿化及其影响因素.结果表明,表层土壤2周氮矿化量平均为65.54mg/kg.不同农田利用方式下,表层土壤氮矿化量的平均值为露地菜田粮田大蒜田.土壤氮素矿化以硝态氮为主,且随着土壤深度的增加而降低.土壤氮矿化同全氮、有机质含量呈明显的正相关关系,与pH值呈负相关;氮矿化与无机氮含量、C/N之间无显著关系.全氮、有机质和pH值是影响该流域农田土壤矿化的主要因子.     

近50a东江流域径流变化及影响因素分析

以1956—2005年降雨、径流与气象资料为基础,应用Mann-Kendall趋势检验、小波分析以及R/S分析等多种方法,探讨了东江流域径流年际变化特征及其对气候变化以及植被覆盖变化的响应。结果表明:①50 a来流域年径流序列变化趋势不明显,存在4 a、7~9 a、11~13 a、16~22 a等4类尺度的周期性变化规律;河源、岭下站径流序列具有较强的状态持续性,博罗站持续性很小。②厄尔尼诺现象出现的当年,东江流域年径流量普遍减少;厄尔尼诺现象出现的次年,年径流量普遍增加。太阳黑子数的急剧变化,与东江径流量的丰、枯也有良好的响应关系。③50 a来,在降雨量呈不显著减少趋势的背景下,河源、岭下站径流仍然呈不显著增加趋势的主要原因是蒸发量下降的缘故,是气候因素和流域植被退化共同作用的结果。     

灌溉管理改革的进展、特征及决定因素:黄河流域灌区的实证研究

论文采用两年的面板数据实证研究了我国黄河流域灌区灌溉管理改革的进展、特征及决定因素。研究结果表明,自20世纪90年代开始,黄河流域灌区灌溉管理改革取得了很大的进展,传统的集体管理已经逐步被承包管理和用水协会管理所取代,不同管理制度下农民参与的程度与管理的透明度都有所区别,政府的政策干预在促进灌溉管理改革上发挥了十分重要的作用,改革具有明显的政策导向性。在未来的灌溉管理改革中,政府部门应进一步出台相关鼓励改革政策,积极引导广大农民参与到改革的事业中,促进改革在更加广阔的农村地区的有效推进和良性发展。     

延河流域降雨侵蚀力时空分布特征

降雨侵蚀力(R)反映了降水引起土壤水蚀的潜在能力,其时空分布规律定量研究是进行土壤侵蚀预报的基础.利用延河流域22个雨量站24a逐日降雨资料,分析了该区降雨侵蚀力的时空分布特征.结果表明,降雨侵蚀力与降雨量、侵蚀性降雨量具有一致的年内年际变化趋势.降雨侵蚀力年内变化为单峰型,集中分布在5～9月,占全年R值的91.61%.降雨侵蚀力多年平均值为1580.58MJ.mm.(hm2.h.a)-1,最高值(1981年)为2417.70MJ.mm.(hm2.h.a)-1,最低值(1999年)仅585.29MJ.mm.(hm2.h.a)-1,年际间变化为中等变异,变异系数为0.32.烧房砭站多年平均R值最大,为2190.33MJ.mm.(hm2.h.a)-1,镰刀湾和杨山站多年平均R值最小,分别为1151.37MJ.mm.(hm2.h.a)-1和1146.87MJ.mm.(hm2.h.a)-1.R值与侵蚀性降雨量具有一致的空间分布格局,北部雨量站R值年际变化呈现轻微的增加趋势,其它站点R值年际变化相对呈现出轻微的减少趋势,总体上延河流域降雨侵蚀力呈现下降趋势,趋势系数为-0.004.