生态水利研究的理论基础与重点领域

生态水利是近些年来涌现出的新兴学科研究领域.论文结合国内外相关研究进展和国家重大需求,总结了生态水利的概念内涵和学科发展特点,从系统理论、二元结构和安全边界角度阐释了生态水利研究的理论基础.在此基础上,进一步从水与生态系统的相互作用、水利工程的长期生态效应、河湖连通与湿地水系网络构建、受损生态系统的恢复、生态需水与生态...     

基于VC++的地表水环境预测评价系统开发——河流模块的设计与应用

以我国地表水中的河流水质预测评价为例,采用VC++设计开发了适用范围较广具有可操作性的决策系统。结合水环境预测方法和导则标准,对本系统可操作的污染因子进行了选取,设计了持久性污染物、非持久性污染物、酸碱污染物的预测模块;采用综合水质评价方法中的水质质量系数法模型,设计了水质质量系数评价模块;根据最新的农村饮用水安全卫生评价标准,设计了系统的特色模块,感官性状及一般化学指标评价模块和毒理学指标评价模块。利用湖南常德澧县环境监测站所提供的数据,用模块计算值与实测值进行了对比检验,结果表明,本系统功能基本可实现,预测及评价数据可信,为完善环境决策管理软件做了新的研究尝试。     

湖泊富营养化评价模型的发展和应用

以湖泊富营养化模型研究的发展为主线,着重介绍了四类富营养化模型,即：营养盐模型,浮游植物生态模型,生态动力学模型和人工神经网络模型。通过对目前国内外常用富营养化模型的建立思路和应用实例进行概括和描述。对不同模型的优缺点和适用范围进行了分析比较,对水体富营养化研究的最新发展趋势进行了预测和展望,为湖泊水库综合管理提供了有效参考。     

基于水动力过程的湿地生态补水优化机制：以北京汉石桥湿地为例

湿地具有涵养水源等重要生态服务功能,但在人类活动与气候变化的多重胁迫下出现萎缩与退化,其中湿地补给水量不足是其主要生态问题之一。随着跨区域、跨流域调水工程的实施运行,生态补水目前已成为湿地修复与水资源配置的关键技术组成。因此,关注多水源补给湿地的补水路径优化,基于湿地补水水动力过程提出了生态补水方式的优化方案。2021年在潮白河流域全线通水的背景下,以北京市仅存的大型芦苇沼泽湿地——汉石桥湿地为案例区,构建了潮白河流域SWAT模型模拟径流变化规律,利用MIKE21模型模拟湿地补水水量-水动力耦合过程,比较了6种湿地补水情景的水动力变化特征。结果表明：汉石桥湿地内部水系连通受阻造成的湿地南部与北部分隔是限制生态补水效率的主要瓶颈,湿地南北区多流路同时补水,以及改造湿地水文连通结构是改善补水水动力条件,提升生态补水效应的优化方案。该研究结论可为湿地的长期管理和生态修复提供参考,有利于首都城市生态水系建设。     

化工污染场地氟污染土壤的稳定化技术研究

通过以某电解铝厂内的氟污染土壤为研究对象,添加钙、镁、铝剂及碱性材料共8种不同材料作为稳定剂开展稳定化修复技术研究,分析不同稳定剂对土壤pH值和氟化物浸出毒性的影响,探讨稳定剂对氟化物的稳定效果。结果表明:钙剂、镁剂、铝剂均降低了土壤pH值和氟化物的浸出浓度,其中氯化铝的投加量为3%时稳定效果最佳,氟化物浸出浓度下降了90.32%。土壤氟化物浸出浓度在pH值于6.5~12.5变化时,以pH=9.5为拐点,在pH=6.5时稳定效果最佳。     

黄河三角洲湿地生物多样性保护工程植被修复效果评估

开展修复效果的跟踪监测和评估是湿地生态修复的重要环节。跟踪监测可以观察湿地恢复状态和过程,找出修复过程潜在问题以便及时调整修复手段和技术的运用,从而提高修复效率,亦可为评价湿地修复效果提供数据支持。通过野外生态监测、遥感反演等手段,对黄河三角洲湿地生物多样性保护工程的植被修复效果进行评估。结果表明：南、北岸修复区土壤含水率分别提升45.86%和25.17%,土壤盐度分别下降70.51%和64.71%;南、北岸修复区的植被盖度分别提升5%和54%;NDVI指数分别提升48.4%和44.1%,修复区植被种类趋于多样,植被群落结构得到改善。不同生态修复措施对植被恢复均有效,效果差异不显著。修复区植被以芦苇为优势种,优势度为0.748,其他植被的优势度较低,植被总体盖度、芦苇密度和株高与未修复区相比差异不大。总体来说,北岸修复区植被尚未恢复至较高水平,南岸修复区植被恢复效果良好。建议在生态修复工程实施时应减轻对原生物种的破坏,实施后应关注植被恢复的滞后性,加强湿地管理以及外来物种入侵防治。该成果将为我国滨海湿地生态修复提供数据和技术参考。     

芘污染土壤的根瘤菌-植物修复效应研究

土壤多环芳烃(PAHs)的污染已经成为了全球性的热点问题,微生物-植物联合修复技术是解决土壤有机污染的一种低耗高效的新型修复技术。以往作为目标污染物,绿豆根瘤菌(Rhizobium leguminosarum),紫花苜宿根瘤菌(Rhizobium meliloti)为供试微生物,选用绿豆(Vigna radiata L.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.),黑麦草(Lolium perenne L.)和花生(Arachis hypogaea L.)作为修复植物。采用盆栽实验,研究在100 mg·kg-1污染条件下,接种根瘤菌对植物修复法污染土壤效果的影响。结果表明:培养60d后,4种植物均提高了芘污染土壤的pH,并提高了土壤脱氢酶的活性,其中种植绿豆的效果最好,其次为花生。此外,4种植物均提高了土壤中芘的去除率,提高幅度依次为绿豆(33.70%)花生(21.63%)黑麦草(10.55%)苜蓿(7.72%)。接种根瘤菌后发现,绿豆和花生根瘤数显著高于对照组,苜蓿与根瘤菌没有结合,而黑麦草则不和根瘤菌共生。根瘤菌对土壤中pH有一定的提高作用,但效果不显著。此外,根瘤菌提高了绿豆、花生和紫花苜蓿的生物量以及绿豆和花生处理组土壤的脱氢酶活性。并提高了绿豆和花生对土壤中芘的去除率,分别为4.10%和2.02%。研究表明:种植绿豆对土壤芘的去除率最高(94.63%),根瘤菌能与其根系结合良好,强化了绿豆修复芘污染土壤的能力,结果可为微生物-植物修复芘污染土壤提供新的参考。     

含氯有机污染土壤热脱附过程中二噁英的生成机理及抑制措施

利用热脱附技术处理有机污染土壤时可能会生成二噁英,而目前国内外普遍接受的关于二噁英的生成机理主要来自垃圾焚烧过程,并没有针对有机污染土壤热脱附过程中二噁英生成机理的分析。详细介绍了二噁英相关的理化性质、生成机理及影响因素并结合热脱附技术处理含氯有机污染土壤过程中的具体条件,分析了有机污染土壤热脱附过程中二噁英的可能的生成途径及影响因素,为热脱附过程中二噁英的合成提供了几种可行的过程控制方法。     

城乡河湖水系连通工程的生态环境效应

城乡河湖水系在防洪排涝、水量保障、水质改善、景观文化等方面发挥着巨大的功能和价值。在高强度人类活动和气候变化影响下，河湖水系受到了多重胁迫，严重影响了河湖生态功能的正常发挥。为了复苏河湖生态，国内外开展了大量的河湖水系连通工程实践。尽管城乡河湖水系连通工程取得了系列成就，但其直接或间接带来的滞后性的生态环境负面影响也相继显现，在部分区域加剧了原有的生态环境问题。因此，以城乡河湖水系演变与驱动为切入点，重点关注城乡河湖水系连通工程对水量、水质、水热、水盐、水生态等带来的正负生态环境效应，并提出了未来的主要研究趋势。研究可为未来城乡河湖水系连通工程减缓或消除负效应、强化正效应提供科学基础。     

滨海盐沼水文特征对盐地碱蓬定植过程的影响

为了揭示盐沼水文特征对植物定植的影响,选择黄河三角洲滨海盐沼无植被、具有一定水文梯度的区域,通过定点监测和野外控制实验展开研究。结果表明：（1）潮沟作为盐沼潮水的主要源汇通道,高程和水文特征在垂直潮沟方向上发生显著变化;在时间上,盐沼表面潮汐过程存在干湿季特点;在空间上,淹水频率和淹水时长随高程增加而降低。（2）土壤水盐特征与水文特征相关性不高,但趋势显著：盐度随着距潮沟距离的增加呈上升趋势,含水率则相反。（3）盐地碱蓬（Suaeda salsa）种子捕捉量、萌发率和幼苗存活率随距潮沟距离增加而下降,远离潮沟区域由于种子到达概率较低、萌发和生长条件较差,降低了植物成功定植的概率。