基于MIKE 11的河网区域小型闸坝调控的水质响应模拟研究

闸坝运行是流域开发和利用中河流调节的主要形式之一,它改变了河流自然结构、流水过程及其相关环境.然而,目前很少有关于河网区域小型闸坝运行对水环境影响的分析.本研究利用MIKE11建立一维水动力与水质模型,以无锡市主要的污染物高锰酸盐指数,氨氮为指标,模拟闸坝调控模式下与无闸坝情景下无锡河网水质响应.研究表明：多个小型闸坝运行对河网区域内河流水质产生了负面影响,使城市河流高锰酸盐指数(COD_Mn)和氨氮(NH₃-N)浓度都有所上升;其中,闸坝调控对区域内河流上游水质的负面影响更为明显,对下游的则相对较小.在多小型闸坝运行下,河流上游的COD_Mn和NH₃-N总体浓度分别上升了12.89%和11.11%,下游的二者浓度分别上升了5.38%和7.27%.研究结果可为今后小型闸坝群的生态调控以及相关水环境响应研究提供了理论支撑和新思路.     

闸坝调度对污染河流水环境影响综合实验研究

为了研究闸坝各种调度方式下河流污染物的时空变化规律,探索了闸坝调度对污染河流水环境的作用机理,在槐店闸前期研究和实验的基础上,设计了不同闸坝调度方式对污染河流水环境影响的综合实验方案,并开展了现场实验,研究了槐店闸浅孔闸在现状调度、闸门不同开度和闸门全部关闭3种调度方式下的水体、悬浮物及底泥污染物变化规律.结果表明:闸坝调度会对河流水质产生一定的影响,其影响过程呈现出复杂的非线性关系;闸坝调度也会对水体、悬浮物和底泥中的污染物产生不同程度的影响,并促使污染物在不同介质中进行转化;流量和水深等因素会对底泥和悬浮物中污染物的释放产生影响.研究工作为构建闸坝作用下河流水环境模型、研究闸坝作用规律、实施闸坝科学调度奠定了实验基础.     

闸坝河流河道内生态需水研究——以淮河为例

提出了一种估算闸坝下游河道内生态需水的方法--改进的生态水力半径法（AdaptedEcologicalHydraulicRadiusApproach,AEHRA）,该法能够同时计算输出相应河段的生态水位,方便对闸坝进行调度。将其应用到淮河,以鱼类作为生态保护目标,估算了上、中、下游共4个典型闸坝下游河段的生态需水和生态水位,结果表明:①鱼类产卵期内需要较大的生态流量,其顺序为:蚌埠>周口>颍上>白龟山,下游大于上游,中游居中,受断面影响显著;非产卵期则为:周口>颍上>蚌埠>白龟山,中游大于上下游,受河流鱼种影响较大。周口闸下河段全年各月生态需水量相同,需加强上游闸坝的联合调度满足冬季12~-月的生态需水;②要维持河道内生态流量,需进行闸坝调度调整下游水位,保证生态水位;③淮河受人类活动影响剧烈,河流的连续性被切断,生态需水变化没有连续性,只有根据最小生态水位通过闸坝调度,维持河道生态系统最小生态需水,才能逐步恢复淮河健康生态。     

乌江中上游段河水主要离子化学特征及控制因素

开展人类活动影响下乌江中上游段河流水化学特征研究,有助于流域地表水资源有效开发利用和保护.本文采用主成分分析法对乌江中上游段的六冲河、三岔河、猫跳河、清水河的主要离子化学特征及控制因素进行了定量评价.结果表明,乌江上游段4条河流优势阳离子均为Ca~(2+)、Mg~(2+),两者占全部阳离子的70%以上,阴离子以HCO~-_3、SO~(2-)_4为主,两者占总阴离子的85%以上.与乌江1999年水化学数据相比,本次样品的阴阳离子浓度出现了明显增加,主要表现在NO~-_3、SO~(2-)_4等受人为活动影响显著的离子方面.受流域碳酸盐岩地层的控制,4条河流水化学类型以HCO_3~-Ca为主,少部分样点为HCO_3·SO_4-Ca型,反映出部分样点可能受到人类源的SO~(2-)_4影响.河水中Na~+、K~+、Cl~-主要来源于大气输入,Ca~(2+)、HCO~-_3、Mg~(2+)主要来源于碳酸盐岩的溶解;NO~-_3和SO~(2-)_4主要来源于人为活动.主成分分析法和相关分析得出:六冲河、三岔河、清水河上游水化学成分主要受大气降水及碳酸盐岩的溶解因子的控制,向下游受人为活动因子影响均增强;猫跳河上游、下游水化学组成主要受大气降水及碳酸盐岩的溶解控制,而中游湖泊受人为活动影响明显.清水河支流南明河中下游水化学组成主要受人为活动因子控制.     

温榆河流域闸坝群对河流水量水质影响分析

流域闸坝群对河流水文水环境的影响是目前变化环境下流域水循环研究中的热点和难点之一。论文从流域尺度上探讨了温榆河流域闸坝群对水文循环和污染物运移的作用,分析了闸坝群对温榆河干流水量和水质浓度的影响。研究表明：①闸坝群调蓄减小了温榆河的径流量,削减洪峰,调节非汛期径流,源头的水库对径流调蓄强,削峰显著,而中下游地区的闸坝对径流调蓄较弱,对汛期洪峰有削减作用,但增加了非汛期径流量;②对于河流水环境影响,源头水库库容大,纳污能力强,有助于消减坝上水质浓度,但在水库坝下以及中下游地区水闸,闸坝切断河流,降低河流流通性,水质浓度提高。研究将为认识温榆河流域水污染成因提供依据,同时也为流域水污染整治和水资源高效利用提供技术支撑。     

潮汐河流水环境容量的研究

本文介绍潮汐河流因吋变水流带来的非稳态水质变化情形下环境容量的计算方法。首先分析影响潮汐河流环境容量的主要因素,接着讨论潮汐河流环境容量要素的设计,建立相应的计算方法,并用苏州河资料进行实例计算和分析成果的合理性。     

高强度人类活动对水环境的影响评价指标体系研究

本次研究针对闸坝调控下尾水回用这类高强度活动对河流水环境的影响,构建了较为全面的评价指标体系。以研究区域水环境综合承载力为切入点,按照污水处理厂自身特点→排污及回用行为→河流自身→闸坝调控的研究路线,确立了四个子系统,并针对四个重点过程研究了高强度人类活动对水环境的影响,建立了该类活动对河流水文水环境影响的评价指标体系与系统评价技术,以期为评价人类高强度活动对水生态环境的影响及相关部门制定环保政策、措施提供有价值的参考。     

“季节变动分析”在评价环境污染规律性变动中的应用

受生产条件或自然条件因素的影响,环境污染这一社会现象常会在一年内至数年随时间的推移、季节的变换而发生比较有规律的周期性变动。如:在水环境污染中,潮汐河流水质常是枯、平、丰三个水期的周期性变     

永定河上游主要河流地表水水质时空变化特征

2022年冬奥会水质安全保障是目前永定河上游水环境保护的重要工作。通过对2013—2017年永定河上游张家口地区河流水质的长期监测,研究永定河上游张家口地区主要河流地表水水质时空变化及其主要污染物年通量。结果表明：（1）2017年永定河上游张家口地区洋河上游水质清洁,中下游水质中度污染;清水河上游水质清洁,下游水质轻度污染;桑干河水质清洁。（2）不同河流水质年际变化差异明显。其中,洋河上游年际变化较小,中下游水质趋于恶化;清水河和桑干河水质波动较小;全流域五年综合污染指数为0.82,对应水质级别为轻污染。（3）洋河和清水河水质季节变化明显,而桑干河水质季节变化不明显。洋河夏季水质较差,清水河上游春季水质劣于夏秋季。总磷和氟化物是永定河上游主要污染物,洋河是污染物主要贡献源,其中总磷贡献率为74%,氟化物贡献率为61%;且总磷是水污染主要的限制因子,一旦污染,治理十分困难,因此应引起相关部门的高度重视。     

海河流域河流空间分布特征及演变趋势

海河流域涵盖我国"京津冀"经济圈,河流对流域内人类生存和经济发展具有重要支撑作用,研究河流空间分布及演变趋势对于合理利用河流水资源、保护河流生态和实现经济可持续发展具有重要意义.本文运用遥感资料的GIS分析方法,对海河流域的河流地貌、水系结构、河流曲率和河网密度、闸坝等指标进行分析,发现:1海河流域河流地貌划分为上游山区段、中部平原段和下游滨海段,3个区段水系形状依次为树枝状(受人为干扰小),编织状(中度人为干扰),稀疏编织状(人为干扰强烈);2流域水库和水闸修建阻断河流纵向连续性,五大水系(滦河、北三河、永定河、大清河、子牙河)连续性指标值低于5;320世纪60年代—80年代—2000年,流域河流平均曲率不断减小,河网密度呈现不定向波动,反映出人为控制对河道形态改变程度大.今后应减少人类活动对河流自然属性的改变,河流治理和修复过程中应充分考虑保护和改造河流地貌、水系结构、河流曲率和河网密度.     

青藏高原清水河流域水化学特征分析

在野外实地调查的基础上,利用地球物理勘探、水化学分析等技术方法,对青藏高原融冻期内清水河源头上升泉的成因及清水河水化学类型进行了研究,初步探索了清水河流域河流、湖泊水化学特征的变化趋势。结果表明:清水河从源头至清水湖出口段河水的水化学类型由HCO3.Cl-Na.Ca型过渡为Cl.SO4-Na.Mg型;清水河中游的清水湖水化学类型为硫酸钠亚型,没有碳酸盐类型的水化学特征存在,表明清水湖正处于盐化浓缩阶段。     

基于模糊数学方法的清水河水环境安全分析

为了正确评估河流水环境安全状况及其演变规律,提出城区河流水环境安全管理的相关措施,通过调查黔中喀斯特地区清水河流经市区前后的花溪、水口寺、普渡桥三个断面河流水环境监测数据,构建9个参数的水环境质量安全指标模型,采用模糊综合评价方法,对清水河市区段的水环境安全进行综合评价分析。上游花溪断面在平水期和枯水期为非常安全,但丰水期稍差,处于安全状态,城区及其下游的普渡桥和水口寺两个断面全年处于极不安全状态。说明清水河经过贵阳城区的过程中水体受到污染而处于极不安全状态,甚至经过长距离的河段净化也没能使得水环境质量恢复到安全状态,根据此提出了城区河流水环境安全管理的相应措施。     

多级闸坝对大型底栖动物群落日漂流规律的影响

河流中底栖动物的漂流模式是维持群落动态稳定的重要因素,闸坝改变了河流原有的水文节律,阻隔了底栖动物纵向漂流的连续性,闸坝对河流大型底栖动物群落的影响机制是近年来河流纵向格局维持研究的热点问题.2018年8月选择神农架国家级保护区的九冲河,在上游参照点(S1)、第一级电站取水口下游(S2)和第二级电站取水口下游(S3)布设3个样点开展24 h的日漂流监测,研究多级闸坝对大型底栖动物漂流类群、漂流节律和β生物多样性的变化.结果表明:①九冲河漂流的主要优势类群为蜉蝣目和毛翅目.②受堰坝阻隔影响,各样点漂流最优势物种发生了变化,S1样点为四节蜉(Baetis sp.),S2样点为花翅蜉(Baetiella sp.),S3样点为舌石蛾(Glossosoma sp.).③尽管各样点仍然以双峰型漂流模式为主,但参照点S1为“alternans”型的夜漂流,而坝下S2和S3样点则为“bigeminus”型的夜漂流,前者漂流密度的最大值出现在黎明前,而后者则为日落后.④坝下(S2和S3)漂流底栖动物的物种数明显低于参照点(S1),单因素方差分析表明闸坝阻隔具有显著的累积效应,3个样点漂流底栖动物的生物量之间存在差异显著(P < 0.05),漂流密度在参照点S1和坝下(S2和S3)的差异显著(P < 0.05).⑤基于Bray-Curtis相似性的聚类分析表明,S2样点群落发生了明显的分化,其日间样品均与S3样点聚为一类,而夜间样品全部与S1样点聚为一类.⑥采用无度量多维度标定排序(NMDS)进行的β多样性分析表明,S1样点漂流群落的昼夜差异性最小,S3样点的差异性最大.研究显示,九冲河小水电梯级开发造成了漂流型大型底栖动物群落结构、漂流规律和β生物多样性发生变化,3个样点的漂流优势类群发生改变,β多样性的变化随梯级闸坝呈现明显的累积效应,从长期来看会对河流生态系统的稳定性和生态功能造成深远影响.      

锡林河流域年均降水量与不同地貌下植被覆盖度的关系

锡林河流域的天然植被作为生态系统中的重要组成部分,是生态系统的主要生产者。水作为干旱草原区最为关键的生态因子,不仅是干旱草原区绿洲生态系统构成、稳定和发展的基础和依据,而且决定着干旱草原区绿洲化过程与荒漠化过程两类极具对立与冲突性的生态环境演化过程。选择锡林河流域草原作为研究区域,研究表明研究区河谷平原区和山丘区域植被覆盖度受降水量影响显著,降水量越大,植被覆盖度越好;山间河谷及阶地区域植被覆盖度在一定程度上受降水量的影响;沙地和高平原区域植被覆盖度受降水量影响较小,植被生长不仅依靠降水,还受其他因素的控制。     

淮河流域多闸坝河流COD综合衰减系数测算

提出在多闸坝河流上，利用枯水期断面化学需氧量同步监测数据测算COD综合衰减系数的方法，用该方法测算河南省辖河流域部分河流COD综合减系数在0．08－0．341/d。并用实际监测结果进行检验。     

渗流式生物床处理污染河水性能的研究

渗流式生物床是受严重污染小型河流强化治理的适宜技术,在中国北方河流污染的治理中有良好的应用前景。冬季由于水温较低带来的去除效果下降是北方河流污染治理的关键问题,本研究在现场中试基础上,考察了一年四季不同水温条件下渗流式生物床处理污染河水的性能。研究表明:渗流式生物床对河水中的CODCr、NH3-N、浊度有较好的去除效果。去除效果和去除负荷受水温影响较大。     

北京地区蜉蝣目（Ephemeroptera）稚虫的分布及与水质关系的研究

报道了北京地区几条主要河流蜉蝣稚虫的种类分布，探讨了其群落结构特征及其与水体环境质量之间的关系。运用种类多样性指数和聚类分析方法对各水体质量状况进行分类评价，结果表明白河和拒马河质量为最好，其余依次为永定河，清水河上游，潮河和清水河。     

张家口清水河拦沙坝对磷输移-滞留的影响

磷在河流中的输移-滞留过程是河流生态系统中营养物质循环的基本组成,也是评价河流生态系统健康的重要指标之一.为探究拦沙坝对磷输移-滞留过程的影响,选取张家口清水河流域内拦沙坝河段为研究区域,在4个代表性断面对地表水中各形态磷质量浓度和径流过程进行监测,并收集当地实时降雨数据.结果表明:①拦沙坝下游与上游的总磷(TP)、总...     

三岔河p_(CO_2)特征及水-气界面通量分析

为了解喀斯特中小型河流p_(CO_2)的分布及其影响因素,于2014年2月和8月调查了三岔河的温度、EC、DO、pH值和溶解无机碳(DIC),并计算水体CO_2分压(p_(CO_2)).结果表明:EC、pH、TDS和DIC均表现为枯水期丰水期,水体p_(CO_2)在300~10000μatm之间,年平均值3100μatm,枯水期丰水期.过饱和CO_2与表观耗氧量的相关关系分析发现,枯水期p CO_2与HCO_3~-含量呈正相关,表明枯水期主要受碳酸盐岩溶解控制的碳酸体系的影响;而丰水期河流水体高p_(CO_2)则主要受有机好氧呼吸作用和高浓度土壤CO_2进入到水体的影响.三岔河水-气界面CO_2交换速率为10.8~20.3MgC/(hm~2·a),CO_2释放通量约为0.9~1.7×109molC/a.对比分析发现,喀斯特中小型河流三岔河CO_2释放速率高于亚马逊河、长江、西江等大型河流,却低于喀斯特地区以及北欧等小型溪流,可见不同级别河流具有不同的CO_2释放通量,长期以来可能低估了中小型河流对区域CO_2循环的贡献.     

北京地区蜉蝣目（Ephemeroptera）稚虫的分布及与水质关系的研究

报道了北京地区几条主要河流蜉蝣稚虫的种类分布，探讨了其群落结构特征及其与水体环境质量之间的关系，运用种类多样性指数和聚类分析方法对各水体质量状况进行分类评价，结果表明白河和拒马河质量为最好，其余依次为永定河、清水河上游、潮河和清水河。