湖北丹江口水库主要离子化学季节变化及离子来源分析

2004～2006年对丹江口水库中的5个点位水质的 t 、pH、EC、TDS、ORP、SO^2-₄、Cl^-、NO^-₃、HCO^-₃、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺和Si进行了测定.综合运用方差分析及主成分分析对它们的季节变化及其来源进行了研究.结果表明,丹江口库区水体呈弱碱性,属于弱矿化度水,水质类型为HCO^-₃-Ca型水.主要阴、阳离子浓度范围为：Cl^-,（4.0±0.5～6.9±1.8）mg·L^-1;NO^-₃,（4.6±0.9～6.8±1.7）mg·L^-1;SO^2-₄,（24.3±2.7～35.4±6.9） mg·L^-1;HCO^-₃,（133.0±11.7～153.5±29.6）mg·L^-1;Na⁺,（2.0±0.3～5.3±1.0）mg·L^-1;K⁺,（0.7±0.09～1.6±0.7） mg·L^-1;Ca²⁺,（33.0±2.1～46.6±0.8）mg·L^-1;Mg²⁺,（8.0±2.5～10.5±3.2）mg·L^-1.方差分析显示除HCO^-₃和Si外,t、pH、EC、TDS、ORP、SO^2-₄、Cl^-、NO^-₃、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺都表现出了显著的季节性差异,主要离子化学汛期浓度均小于对应的非汛期浓度.Na⁺和Mg²⁺的浓度只表现出秋汛<秋季,NO^-₃和SO^2-₄浓度却呈现出秋汛>秋季,这主要归因于降雨的大气沉降对水化学的贡献不同.HCO^-₃占主要阴离子的75%～88%,Ca²⁺和碱土金属分别占主要阳离子的60%～80%和87%～96%,表明碳酸盐岩风化是水体质子的主要来源及主要化学风化类型.参照我国及世界卫生组织饮用水标准,主要离子的浓度并未对人体产生危害.     

汉江上游金水河流域氮湿沉降

汉江上游金水河流域是南水北调工程的重要水源涵养区,但是氮污染已成为该流域水质的主要威胁因素.该研究对汉江的金水河流域开展了为期1 a(2012-02~2013-02)的氮湿沉降观测,并利用氮输出模型估算了氮湿沉降对河流氮负荷的贡献量.结果表明雨水中总氮(DTN)的浓度在0.24~2.89 mg·L-1之间,铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3N)及有机氮(DON)分别占42.8%、13.3%和43.9%;雨水氮浓度随降雨量增大而变小,明显受到降雨的稀释作用.流域内氮湿沉降主要来自人类活动,沉降负荷在4.97~7.00 kg·(hm2·a)-1之间,受降雨量的主要影响,上游地区的氮湿沉降负荷>下游地区>中游地区,春夏两季约占全年氮湿沉降的81%.流域氮湿沉降对河流氮负荷贡献量约为34 000~46 000 kg,只占流域氮肥贡献量的5.05%~6.78%,远小于流域内农业活动化肥氮的贡献量,不是河流氮的主要来源.     

汉江堵河流域地表水质时空变化特征

对汉江堵河流域9个点位为期1年的地表水水质理化特性进行时空特征分析，应用〖WTBX〗t〖WTBZ〗检验进行水质季节性变化分析，聚类分析进行空间相似性分析以确定空间尺度的分类情况，判别分析识别显著性指标，并以此反映上述空间聚类分析结果的差异性。结果表明:①Cl-、总溶解性固体（TDS）及浊度（Turbidity） 3项指标没有表现出显著的时间差异性；②温度、pH、NO-3、TP表现为丰水季显著大于枯水季，而SO2-4、HCO-3、NH+4、 DO则表现出相反的变化趋势，即枯水季显著大于丰水季；③空间聚类分析将采样点分为4类；④判别分析体现出良好的指标降维能力，仅需4个指标（NO-3、TDS、SO2-4、HCO-3）即可反映整体水质的空间差异性。     

湖北宣恩七姊妹山天师栗(Aesculus wilsonii)群落特征

天师栗（Aesculus wilsonii）是我国特有的珍稀树种，其天然分布比较零散，极少有大面积的自然群落存在。对湖北宣恩七姊妹山天然分布的天师栗群落采用相邻格子法进行调查，研究了群落的物种多样性、空间格局、群落结构和种群径级结构等群落特征。结果表明：（1）天师栗是群落的主要优势树种，其重要值为22.7，远大于重要值排在第二位的红枝柴（重要值为13.7），且在群落中呈聚集分布类型；（2）群落物种比较丰富，相对于灌木层和草本层，乔木层丰富度指数和均匀度指数较低，优势度指数较高，说明乔木层物种没有灌木层和草本层多，且分布不均匀，但优势种作用显著，成层现象明显；（3）群落的年龄〖JP2〗结构显示，该群落虽然目前处于稳定阶段，但群落中5个优势种群的幼年个体补充都严重不足，潜在的影响群落以后的生存和发展。应采取保护措施，促进群落的自然演替.     

金水河流域矿物元素生物地球化学交换模式

通过对金水河流域矿物元素生物地球化学交换模式的研究,得到以下结论：（1）在不同空间位置的矿物元素对河水的水质贡献率不相同。河水成分贡献主要来源于硅酸盐风化,在金水河流域生态系统不同空间位置矿物元素对河水水质贡献率方程为：YRiverwater=0.242＋0.203 XRain＋0172 XLitter＋0.471 XSoilwater（r2=0.55）。（2）固-液相界面（土壤-土壤水溶液）离子交换过程拟合表明：离子交换过程符合二、三次曲线模型。（3）区域内碳酸盐岩含较少的Na＋和K＋,且受酸雨等影响。Na＋在土壤-土壤溶液之间的分配行为可能加重土壤盐碱化的趋势。土壤和枯枝落叶层HCO3-和TDS值均处于稳定的范围内。（4）输入性污染分析表明,流域内土壤基本表现出物理性质改善;但却表现出贫养化和生物地球化学性质恶化的极化趋势。人为活动输入污染物影响显著,在全球变化背景下,酸雨和干旱加剧了水溶液组成的变化。     

南水北调中线工程总干渠沿线经过河流水质评价

选取南水北调中线总干渠工程沿线的19条河流,对其水环境特征进行了为期1年的动态监测。利用单因子污染指数评价每条河流的污染因子和污染源类型,在此基础上,由综合污染指数评价得知,河南的赵河、贾鲁河、河北的孟良河,北京的琉璃河水质为Ⅳ类中度污染;河南的卫河、河北的洨河、天津的北运河水质为Ⅴ类重度污染,天津的独流碱河水质为劣Ⅴ类严重污染。评价Ⅳ类、Ⅴ类、劣Ⅴ类河流水质指标污染分担率确定污染水体主要污染物及其来源。总体来看,水质沿工程总干渠由南到北逐渐恶化,污染类型也由农业型转向工业型。研究结果可为中线工程的水资源合理配置与沿线河流污染的有效控制提供科学依据.     

汉江堵河流域地表水质时空变化特征

对汉江堵河流域9个点位为期1年的地表水水质理化特性进行时空特征分析，应用〖WTBX〗t〖WTBZ〗检验进行水质季节性变化分析，聚类分析进行空间相似性分析以确定空间尺度的分类情况，判别分析识别显著性指标，并以此反映上述空间聚类分析结果的差异性。结果表明:①Cl-、总溶解性固体（TDS）及浊度（Turbidity） 3项指标没有表现出显著的时间差异性；②温度、pH、NO-3、TP表现为丰水季显著大于枯水季，而SO2-4、HCO-3、NH+4、 DO则表现出相反的变化趋势，即枯水季显著大于丰水季；③空间聚类分析将采样点分为4类；④判别分析体现出良好的指标降维能力，仅需4个指标（NO-3、TDS、SO2-4、HCO-3）即可反映整体水质的空间差异性。     

基于GIS和USLE的小流域土壤侵蚀定量评价

通过气象数据分析、实地调查、野外采样及室内分析、DEM计算、遥感解译等,建立了南水北调中线水源地丹江口水库区典型小流域地理数据库,确定了计算USLE因子指标的方法。在ArcGIS支持下,模拟了小流域土壤侵蚀强度的空间分布。将模拟结果分为微度、低度、中度、强度、剧烈侵蚀5级,建立土壤侵蚀与土地利用/土地覆盖类型及坡度之间的关系。结果表明：研究区年均土壤侵蚀量2414 t/hm2,远超该地区容许土壤流失量5 t/（hm2·a）。96%的侵蚀区及95%的土壤侵蚀总量位于<25°区域。就土地利用/土地覆盖类型而言,陡坡耕作区是主要的土壤流失区。研究结果为水源区的土壤侵蚀治理提供参考意见,同时为USLE在无土壤类型图地区的应用提供一种方法借鉴     

基于Landset TM/ETM 和HJ 1A/B影像的丹江口水库水域变化监测研究

位于湖北和河南两省交界的丹江口水库是南水北调中线工程的水源地,水库的水域变化监测与评估,对保障水库调水能力具有重要意义。收集了2002~2011年47幅Landsat TM/ETM和HJ 1A/B卫星遥感影像,采用基于阈值分割的归一化水体指数法（NDWI）提取了过去10 a的水库水域动态信息。结果表明：水库各月份平均水域面积从12月至次年3月,呈现下降趋势,而从3月到12月,呈现波动上升的趋势,最小水域面积出现在3月份,最大水域面积出现在12月份;由于受上游明显季节性降雨及水库运行管理的影响,丹江口水库丰水期（7月~次年1月）水域面积较枯水期（2月~6月）波动更为明显。而四季之中,春夏季节水库水域面积相对稳定,秋冬季节水域面积波动较大。针对枯水季节水库水量少的情况,管理部门应该加强监测力度,合理调蓄,保证水库的供水能力。从过去10 a整体来看,水库水域面积基本维持在300 km2以上,通过分析水库水域面积波动较小、影像积累最多的5月份遥感影像,发现水库水域面积呈现增长趋势,并且在枯水期、丰水期和过去10 a整体上都呈现了不同程度的增长趋势;此外,水库蓄水新增的水域面积主要集中在水库东、北部地区,应加强对这部分地区的生态恢复和环境监测