调水对汉江中下游水质和水环境容量影响研究

南水北调中线工程拟从位于汉江上游的丹江口水库调水 ,研究采用一维圣维南非恒定流方程和一维对流扩散方程模拟预测汉江中下游干流的总体水质状况 ,对多年平均流量条件下汉江中下游的现状水环境容量及调水工程实施后的水环境容量损失进行了预测 ,为南水北调中线工程提供了科学的决策依据。     

汉江中下游干流水质状况时空分布特征及变化规律

汉江是南水北调中线工程的水源区,其中下游水质状况是国家和湖北省政府重点关注的饮用水安全问题.研究南水北调中线工程影响区汉江中下游干流的水质状况和特征,为进一步分析工程运行对汉江中下游水质的影响奠定基础.收集了汉江中下游干流11个水质监测站2011—2014年pH、ρ（DO）、ρ（COD_Mn）、ρ（BOD₅）、ρ（NH₃-N）、ρ（TP）、ρ（TN）等7项水质指标,应用水污染指数法和层次聚类分析法,综合辨识2011—2014年汉江中下游干流的水环境时空变化特征.结果表明:①2011—2014年汉江中下游干流水质整体上为GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类~劣Ⅴ类水体,超标指标为ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（BOD₅）,其中ρ（TN）超标最严重.②为深入辨识TN负荷对研究区域水质的影响,通过情景分析发现控制ρ（TN）可有效改善汉江中下游干流水质状况.③汉江中下游干流水质状况层次聚类分析表明,在时间上将研究时段分为2类,基本对应于汉江中下游的汛期和非汛期;在空间上将水质监测断面（沈湾、泽口、新沟、宗关、转斗、皇庄、汉南村、石剅、白家湾、余家湖、罗汉闸）分为3类,其中第3类可细分为3个子类,各子类所对应的水质监测断面与其空间分布基本对应.④汉江中下游干流富营养化严重,其中ρ（TP）和ρ（TN）在非汛期分别呈显著降低和增加趋势,汛期无明显变化.研究显示,江汉中下游污染严重,营养盐尤其丰富且ρ（TN）为主要影响因素.      

基于QUAL2K模型的钱塘江流域安全纳污能力研究

针对钱塘江流域污染物总量控制的纳污能力定量问题,选择非感潮河段干流和一级支流,基于QUAL2K模型和一维水质模型,研究了BOD安全纳污能力.研究结果表明,钱塘江流域纳污能力QUAL2K模型计算值大于一维模型计算值;基于QUAL2K模型的m值水体纳污能力计算法,结合了总量控制与浓度控制理念,适用于钱塘江流域水体纳污能力计算;流域各行政区BOD安全纳污能力从大到小依次为:杭州＞金华＞衢州＞绍兴＞丽水.     

南水北调对汉江下游藻类生长的影响及对策研究

采用水质生态模型 ,模拟分析因南水北调中线工程导致水量的变化以及河道内营养负荷的改变 ,引起汉江下游水体藻类生长速率的变化 ,并对藻类生长的规律做了分析 ,结果表明 :要有效地控制汉江中下游“水华”的发生 ,在现状水量和营养负荷条件下 ,需削减营养负荷 5 0 %;实施设计方案调水 1 45亿m3且有引江济汉配套工程条件下 ,需削减现状营养负荷 80 %;调水后控制污染负荷至现状的 5 0 %,要消除因调水产生的负面影响 ,则需将引江济汉水量增大 30 %。由此可减轻因南水北调中线工程对汉江中下游造成的负面影响 ,但“水华”发生机率仍比不调水年程度严重且历时长久。因此 ,首先必须治污 ,控制沿江的污水排放 ;其次在藻类大量繁殖的春季 ,结合丹江口水库和引江济汉工程的合理调度 ,确保汉江中下游工农业生产和生态环境需水。     

QUAL2E模型在长江重庆段水质模拟中的应用研究

QUAL2E模型是美国国家环境保护局(USEPA)推出的一个河流综合水质模型。三峡成库后,由于河道的水文特性将发生重大变化,长江重庆主城区段水环境也将发生变化。但成库后长江重庆主城区段水文特征与目前平水期相当。因此,以长江重庆主城区段平水期水质为原型,应用QUAL2E模型对成库后的水质进行了模拟和预测。选用水温、溶解氧、叶绿素a作为模拟预测指标,并对模拟结果进行了验证,结果表明预测值与实测值的相关性较好。为QUAL2E模型在长江的多参数水质模拟上进行了探索,可供参考。     

汉江流域水资源供需平衡及其承载力研究

2020年南水北调中线一期工程及引汉济渭工程的实施将对汉江流域水资源形势产生影响,本文对汉江流域水资源的可供给量、需求量进行了分析,研究流域实际可供水量和余缺水量.水资源供需平衡计算表明:调水工程实施后,汉江流域上游供水可以满足需水要求,汉江中下游流域将缺水54.81×108m3;全流域将缺水10.41×108m3,南水北调中线工程及引汉济渭工程对汉江中下游甚至整个流域产生缺水性影响.从水资源条件、生态环境、社会经济3个方面选择评价指标,以层次分析法确定评价指标权重,采用距离指数法对汉江流域进行水资源承载能力分析,并对汉江流域水资源承载能力进行评价.评价结果表明,受调水及水利工程建设的影响,汉江流域水资源已处于不可承载状态.     

南水北调中线不同调水方案下的汉江水华发生概率分析

为评估南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响，从汉江水华的成因机理分析入手，提出了汉江水华发生概率的计算模型．该模型由河流一维水动力学模型、水体富营养化模型以及随机数生成模型组成，它不仅可以模拟汉江水华的发生机理，而且可以对诱发水华的各种因子进行随机抽样组合，从而求出中线调水不同方案实施后汉江水华的发生概率．计算结果表明，在现状情况下汉江水华的发生概率为9．2％，南水北调中线各调水方案（无引江济汉工程）实施后，汉江水华发生的概率将有一定程度的增加，而如果调水方案与引江济汉工程同时兴建将大大减少汉江水华发生的概率．最后提出建议，汉江自身的水污染治理是减少水华发生概率的最根本措施，而丹江口水库和引江济汉工程的联合调度将会减小汉江水华发生的概率．     

汉江中下游水质时空特征与土地利用类型响应识别研究

人类活动干扰下的水环境过程演变是当前全球水安全面临的难点问题.汉江作为南水北调中线工程的重要影响区和水源区,在气候变化和人类活动双重影响下近十几年来水华频繁暴发,科学辨析土地利用类型影响下的汉江水环境质量演变特征,对于政府制定和实施水污染防治政策具有重要的现实意义.基于2011—2018年汉江中下游8个监测站点的7个主要水质指标〔pH、ρ(DO)、ρ(COD_Mn)、ρ(BOD₅)、ρ(NH₃-N)、ρ(TP)、ρ(TN)〕448组连续野外监测数据,利用季节性曼肯达尔检验法、相关分析和冗余分析等多种数学统计分析方法,分析了汉江中下游的水质时空演变特征,分析了土地利用类型与水质变化的相关关系.结果表明:①时间特征上,2011—2018年汉江中下游总体水质呈好转趋势,丰水期污染物浓度高于枯水期,2013—2014年出现峰值,2015年以后水质逐渐变好.②空间特征上,水质从汉江中游至下游呈逐渐变差的趋势,由于2014年引江济汉工程的开通,水质在罗汉闸站点及下游有好转趋势.③总体上,农田和城镇用地与污染物浓度均呈显著正相关,最大解释度为0.27;林地、草地与污染物浓度均呈显著负相关,最大解释度为0.31.研究显示,汉江中下游水质有所改善,农田与城镇用地对于汉江中下游水质恶化影响较大,林地、草地等植被覆盖等由于存在一定的水源涵养功能和天然净化能力,可以对水污染起到一定的缓解作用.      

南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响及对策研究(Ⅱ)——汉江水华发生的概率分析与防治对策

为了评估南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响,根据汉江水华发生的成因和关键因子的分析结果,对汉江水华发生的概率进行了定性分析;应用水动力学模型和富营养化动力学模型以及随机模拟法对汉江水华发生的概率进行了定量计算,并提出了相应的防治对策。结果表明熏南水北调中线工程145×108m3方案实施后将增加汉江水华发生的概率,而引江济汉工程的兴建将极大地减少汉江水华发生的概率。汉江自身的水污染治理是减少水华发生概率的最根本措施。丹江口水库增加枯水期下泄流量和三峡电站减少枯水期下泄流量的联合调度将减小汉江水华发生的概率。     

基于纳污量的流域水环境管理模式——以金华江流域义乌段为例

为解决金华江流域义乌段水质与水功能区要求间失衡的环境问题,建立基于水体纳污能力的流域水环境管理模式.以QUAL2K模型为基础估算了金华江流域义乌段BOD和氨氮纳污能力;建立了同时考虑点源和面源的BOD、氨氮日最大排污量的管理模式.结果表明,流域BOD、氨氮纳污总量分别为4865.5 kg·d-1和431.20 kg·d-1;按照BOD、氨氮现状,其排放量分别削减49.63%和88.71%,才能基本满足流域水环境功能区要求.     

调水及梯级开发对汉江襄阳段水环境容量影响

汉江是襄阳市主城区唯一水源地和纳污水体,其水质状况对襄阳市和汉江中下游的社会经济发展和人民生活影响重大。对南水北调中线调水及汉江梯级崔家营建成后的汉江襄阳段环境容量进行了预测,为该区域的水污染物总量控制提供科学依据。结合汉江襄阳段的水质、水文条件以及排污状况,采用零维和二维水质模型相结合,对该江段的水环境容量进行了计算。结果表明:与现状相比,2015年汉江襄阳段主要污染物COD和NH1-N的水环境容量在多数江段呈下降的趋势,尤其是丰水期和平水期下降较为明显。     

汉江生态经济带水生态环境问题及对策

汉江生态经济带是国家战略水资源保障区、内河流域保护开发示范区、中西部联动发展试验区、长江流域绿色发展先行区,加快区域经济社会发展对于全国地区协调发展具有重要意义.多年的高强度开发和剧烈的人类活动造成汉江生态经济带水生态环境问题严峻,已成为制约汉江生态经济带迈向高质量发展的瓶颈.通过系统剖析发现,汉江生态经济带存在的主要水生态环境问题包括重要水源地丹江口水库水安全保障不足、汉江中下游水生态受损、汉江部分支流水污染严重等.丹江口水库总体水质良好,但水质保障工作存在部分入库支流污染形势依然严峻、支流库湾水华发生风险加剧、库周及上游面源污染未得到有效控制和消落带管理薄弱等不足.汉江中下游存在硅藻水华频发和鱼类资源量大幅减少等水生态问题,同时中下游部分支流水质不达标,严重影响汉江水质.在此基础上,提出相应对策建议,主要包括切实做好丹江口水库水质安全保障、科学开展基于生态流量保障的生态调度、建立生态环境协同保护机制、完善南水北调中线水源地生态补偿机制、加强生态环境保护科技支撑等.      

汉江中下游硅藻水华形成条件及其防治对策

文章总结了汉江中下游五次硅藻水华开始发生的时间、地点及范围、持续时间、浮游植物最高密度以及浮游植物群落结构特点,1992-2000年汉江中下游硅藻水华呈现加重趋势,2000年以后,硅藻水华发生范围有所减小,但发生频度明显增加。在对历次硅藻水华形成的气象条件、水文条件、营养条件和生物条件进行分析的基础上,从控制汉江污染途径、提高汉江中下游硅藻水华预警时效和生态调水方式等方面,提出了防治汉江中下游硅藻水华对策。     

南水北调中线工程对生态环境的影响及其对策

本文研究了“南水北调”中线工程实施之后,对被调水的汉江中下游及其它有关区域的生态环境所产生的影响,该工程实施之后,有可能使汉江中下游水位降低;加剧汉江中下游农业用水差值和缺水状况;可能使汉江中下游水质变劣,向北方调送污水;使汉江中下游淤积程度加重,治理投资加大,气候有所变异。据此,本文提出实施该调水工程时,应同步修建沙市-沙洋的“两沙运河”,加强对汉江中下游段水环境的综合整治两项对策,以最大限度地减少和消除该调水工程实施之后对生态环境的不利影响。     

汉江干流水质现状与变化趋势分析

对汉江干流水质现状进行了分析评价并探讨了主要监测指标的变化趋势。指出汉江水质以 、 类为主,总体较好,襄樊白家湾以上河段的水质明显好于下游河段,水质相对较差的断面主要是城镇控制断面。汉江主要污染物是总磷。水质在不同水期的变化为:平水期好于丰水期,丰水期好于枯水期。16年间,高锰酸盐指数和氨氮分别有37.5%和25%的断面年均值呈上升趋势。     

温榆河氨氮污染控制措施的效果模拟

以城市退水为主要补给水源的北京市温榆河呈现以氨氮(18.68 mg·L-1)污染为主的特征.针对温榆河的水质改善需求,本研究以氨氮为目标污染物,采用QUAL2K河流水质模型和情景分析方法,对温榆河污染防治与水质改善措施的效果进行量化评估.模拟结果表明,提高污水厂的处理量和排放标准是改善温榆河水质的关键,可降低温榆河北关闸断面氨氮浓度29.66％;建设旁路离线河流净化器可削减5.57％的氨氮污染,是温榆河水质改善的有效措施.本研究提出的包括改善上游来水水质、干流截污、支流污染控制、污水厂提标改造、建设旁路离线河流净化器和生态河道等措施在内的综合实施方案,可使得温榆河的水质全程达到地表水V类标准.