河流多生境自然塑造技术在北运河流域再生水河道修复中的应用研究

遵循"基于自然的解决方案(Natural based solution)"理念,本研究开发了由渗滤型边滩、生态跌水和近自然河溪构成的河流多生境自然塑造技术及系统,并在北运河流域的再生水河道台头沟实施了工程应用与示范.结果表明,该技术与系统具有良好的水质净化效果,对氨氮、总氮、总磷和化学需氧量的平均削减率分别为62.15...     

基于MIKE耦合模型的入河污染模拟与控制效能研究

为解决沙河水库流域河道水质差、水环境退化等问题,以主要超标污染物COD_Cr、NH₃-N和TP为指标,应用MIKE11、MIKE SHE及ECO Lab构建流域水文水动力及水质耦合模型,探究污染物的迁移转化规律,并进一步评估不同控制措施下的河道水质改善效能.研究表明：耦合模型在研究区具有良好的适应性,水动力模拟精度良好,水质模拟PBIAS均小于40%;通过提高居民生活污水处理率、排口截污等措施削减点源污染入河是提升考核断面水质的关键,总量控制措施下,3条考核断面COD_Cr、NH₃-N和TP年平均浓度分别减少6.91~22.82、0.66~2.70、0.09~0.30 mg·L^-1,降幅明显,逐渐满足V类水质考核标准,并最终达到Ⅲ~Ⅳ类水平;同时,针对北沙河朝宗桥断面1—6月NH₃-N和TP超标的状况,可在总量控制方案不足的基础上,采用组合引水方案.     

基于SWAT模型以北运河上游流域氮负荷削减为重点的山水林田湖草修复措施配置研究

利用SWAT模型对北运河上游流域进行模拟分析,评估了 4类10项24种山水林田湖草生态治理措施对氮负荷的削减效果及山水林田湖草系统治理措施效果.结果表明,径流率定及验证纳什系数(NSE)＞0.50,相对误差(PBIAS)≤±40％,泥沙量、氮负荷总体PBIAS≤±40％,SWAT模型对径流、泥沙、总氮的模拟值与实测值展...     

多空间尺度景观格局与地表水质响应关系研究

截至2020年底,北京市已建成466条生态清洁小流域,其中,密云水库上游(北京境内)179条小流域,将于2022年底全部达到生态清洁小流域标准.本研究对密云水库流域进行子流域划分并创建缓冲区,通过汛期水质监测,结合统计分析和景观格局指数计算,量化不同空间尺度景观格局和水质的响应关系.结果表明:①密云水库主要河流水质除总...     

北方平原区中小河道生态治理技术筛选

北方平原区中小河道生态退化问题突出,筛选适宜的生态治理技术,有利于提高河道生态修复的针对性与科学性。归纳总结了5大类,共21项河道生态治理技术,建立包括技术可行性、经济合理性、治理效果3要素、9个指标的指标体系,提出基于综合指数的筛选方法,确定"极适宜、适宜、较适宜、不适宜"四级筛选标准,筛选出生态治理技术,为河道生态治理提供支撑。     

基于小流域山水林田湖草一体化保护修复的北运河上游生态修复专栏序言

北运河上游流域(沙河水库以上)地处山区源头和城乡结合部过渡区,面临着农业和村镇面源污染风险、河沟道生态系统退化等问题,其水环境治理和水生态修复是北运河流域水生态环境改善的重要环节.本专栏是"北运河项目"中"北运河上游水环境治理与水生态修复综合示范"课题团队近年来的代表性科研成果,遵循以小流域为单元的山水林田湖草一体化保...     

北沙河上游流域氮、磷污染风险空间分布特征解析

非点源污染是全球水环境污染治理面临的严峻挑战之一,氮（N）、磷（P）污染是非点源污染重要的组成部分,解析N、P污染风险空间分布特征是非点源污染治理的关键.本研究以北沙河上游流域为例,采用输出系数法综合估算区域不同土地利用类型、畜禽养殖和居民生活的N、P污染负荷,将其视为污染源因子指标以替代潜在非点源污染指数（Potential Non-point Pollution Indicator,PNPI）模型中的土地利用指标,利用改进后的PNPI模型解析该流域N、P污染风险空间分布特征.结果表明：(1)研究区N、P污染风险皆呈东南部居民区高、西北部山区低的空间分布特征;(2)P污染主要源自居民生活,N污染主要源自土地利用输出,各土地利用类型中耕地输出的N、P污染量最多;(3)N、P污染极低风险区面积占比最大,面积占比分别为59%和56%,极高风险区面积占比最小,分别为5%和3%.研究结果有望为北沙河上游流域非点源N、P污染防治提供依据,为流域综合治理提供参考.     

基于“源-流-汇”的非常规水源补给河流水质改善与水生态修复专刊序言

北运河是北京市重要的绿色生态走廊，贯穿联络京津冀协同发展多个关键节点.北运河主要由来自于城市污水处理厂排水等非常规水源补给，其水环境治理和水生态修复不仅是支撑京津冀生态文明建设的核心，而且是支撑北京城市副中心等重点区域水生态环境改善的重要环节.本专刊是国家水专项"北运河项目"团队近年来科研成果的总结，从"源-流-汇"全过程污染防控的角度出发，在"源削减"-多源污染防控、"流改善"-河流水质改善与生态修复、"汇景观"-库区水质改善与生态修复三个方面对研究和实践进行了梳理总结，以期为北运河流域绿色生态廊道构建提供科技支撑.     

北运河上游非点源污染风险空间分布特征研究

非点源污染是流域水环境污染的重要原因之一,非点源污染风险分区是有效治理水污染的重要前提.本文采用指数函数法改进潜在非点源污染指数（Potential Non-Point Pollution Index,PNPI）模型基于专家评价法主观赋权的不足,并采用改进后的PNPI模型解析北运河上游流域非点源污染风险空间分布特征.结果表明：①指数函数法通过构建土地利用指标、径流指标和距离指标的指数函数描述污染源因子与运输因子之间的关系,能够直观反映研究区内非点源污染风险的空间分布特征;②研究区2017年非点源污染风险呈现出东南高西北低的空间分布特征,极低、低、中等、高和极高风险区面积占比分别为52.4%、0.5%、12.4%、25.1%和9.6%;③研究区非点源污染极高风险区主要集中在人口密集的东南平原区河道两侧,主要土地利用方式为城镇用地;极低风险区则主要分布在人口稀疏且距离河道较远的西北山区,主要土地利用方式为有林地.PNPI模型模拟结果可为北运河上游流域非点源污染防治和生态清洁小流域分区治理提供科学参考.     

基于不同赋权方法的北运河上游潜在非点源污染风险时空变化特征分析

非点源污染已成为影响水生态环境和人类健康的重要因素之一,而解析非点源污染风险时空变化特征是非点源污染治理的重要前提.基于1980~2020年土地利用数据,采用潜在非点源污染指数（potential non-point pollution index,PNPI）模型探究基于不同赋权方法的北运河上游潜在非点源污染风险时空变化特征.结果表明：①流域潜在非点源污染风险呈东南部高西北部低的空间特征.研究时序内流域潜在非点源污染极高和高风险区面积呈减少趋势,极高和高风险区主要土地利用类型由旱地、水田和果园逐渐变为城镇用地和农村居民地.②均方差决策法、熵值法、变异系数法和专家打分法均得出土地利用指标权重最大,平均权重分别为0.46、0.53、0.45和0.48,而不同赋权方法确定的径流指标和距离指标权重差异较大,得出的各非点源污染风险等级区的面积占比差异也较大.③指数函数法通过构建土地利用指标、径流指标和距离指标的指数函数描述源因子与运输因子之间的关系,输出结果更符合流域非点源污染风险空间分布特征,极低和极高风险区面积占比分别为54.22%和6.23%.以上结果可为流域非点源污染风险分析及治理提供科学参考.