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。     

蚌埠城市水生态安全动态变化的定量评价与分析

以淮河中游蚌埠城市水环境系统为主要研究对象,采用因子分析法对淮河蚌埠段水生态安全的年际变化进行综合评价,结果表明:1985-2003年间蚌埠城市水生态安全总体呈好转趋势,城市社会经济发展、工农业污染源状况及水污染治理与控制能力等是影响水生态安全变化的主要因素,并提出建立生态安全预警体系、开展水生态环境规划及推进产业生态化等保障城市水生态安全的主要对策措施.     

应用SPSS研究淮河干流蚌埠闸上2006-2010年水质状况

本文主要应用SPSS软件的箱线图和正态分析的方法,研究2006-2010年淮河干流蚌埠闸上断面的流量、溶解氧、高锰酸盐指数和氨氮等水质指标的变化状况,并对各年的水质指标超标率进行统计分析,通过研究可知,枯水期蚌埠闸流量值远低于丰水期;丰水期水中DO含量低于枯水期;枯水期水中的氨氮含量高于丰水期;各水质指标在各年内均存在非常显著的差异;近两年来,蚌埠闸水质状况已有较大的改善。     

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.     

辽河干流闸坝回水段自然湿地恢复技术研究

针对辽河干流水污染加剧,水生态系统遭受严重破坏的现状,为恢复辽河河流型湿地状态,进一步改善干流水质,开展了辽河干流闸坝回水段自然湿地恢复工程。通过在辽河干流构筑橡胶坝,提高生态水面,及在闸坝回水段开展河道底泥生态清淤、河滩地平整、水生植物群落重建等工程措施,进行湿地自然恢复,并起到改善水质的作用。石佛寺生态蓄水工程净水效果明显,2011年5月和7月,工程下游的马虎山断面COD Cr比上游断面分别下降了55%和41%。     

金沙江下游水生态状况评价及保护战略

金沙江下游是典型的生态脆弱区,同时也是长江流域的重要生态屏障,在金沙江进行水资源开发利用,更应该注意生态安全问题。通过2008-2012年对金沙江下游的水生态调查,用层次分析法建立评价体系,对金沙江下游的水生态状况进行评价和分析。金沙江下游水生态状况为亚健康状态,主要制约因素是水生生物与河岸带状况。金沙江下游的工程建设等人类活动造成了鱼类资源的衰退,使珍稀特有鱼类濒临灭绝。河岸带的脆弱对水生态状况造成了一定影响,说明在生态脆弱区开发建设更应注重生态保护。针对金沙江现状提出了生态保护战略。     

蚌埠城市水生态环境预警研究

基于水生态系统的"社会-经济-自然"属性,构建了蚌埠城市水生态环境评价指标体系,利用层次分析法确定各指标权重后对蚌埠城市水生态环境的状况进行了评价、预测与预警分析,结果表明,蚌埠城市水生态环境目前总体状况较好,未来3a发展态势良好.     

蚌埠城市水生态环境预警研究

基于水生态系统的“社会-经济-自然”属性,构建了蚌埠城市水生态环境评价指标体系,利用层次分析法确定各指标权重后对蚌埠城市水生态环境的状况进行了评价、预测与预警分析,结果表明,蚌埠城市水生态环境目前总体状况较好,未来3a发展态势良好。     

北方地区中小河流水生态特征与主要评价因子的研究

分析了北方中小河流的水生态现状和特点,针对北方中小河流水生态特征确定其质量评价的要素和重点水质考核指标、水生态特征指标等重点评价因子,结合沈阳市城乡典型天然河流受社会经济发展影响的实际情况,提出了中小河流水生态质量综合评估的方法,为北方水系的污染控制和生态修复提供了参考依据。     

基于水量-水质耦合过程的流域水生态承载力优化方法与例证

水质与水量是影响水生态系统健康的重要因子,开展以生态需水和功能区水质达标为核心的水生态承载力研究对改善流域生态用水不足和水污染具有重要意义.当前流域水生态承载力优化方法将水量和水质作为独立系统处理,忽视了其耦合关系.基于河流水质模型和水资源模型,建立了流域水环境容量与环境流量的函数关系,并作为水生态承载力优化模型的约束条件,构建了以人口与产业规模最大化为目标的水生态承载力的优化模型.最后,对水污染严重且水资源短缺的盘龙江流域进行了实证研究.结果表明:建立的水生态承载力模型能够反映水量与水质的耦合作用,从而提高了流域水生态承载力决策的科学性;盘龙江流域的水生态承载力为20.56万人和119.24亿元GDP,2014年的流域现状值超载了234%;流域水生态承载力与环境流量比例具有显著的补偿关系,呈现倒V型非线性变化过程;当外流域调水的水质高于或等于受水区水质时,受水区的水生态承载力可得到一定程度的提高.     

海河流域河流生态系统健康评价

随着经济发展,人类活动对河流生态系统的胁迫日益强烈,生态系统健康状况受到严重威胁.本研究以海河流域2010年73个采样点的水质、营养盐和底栖动物指标为例,采用指标体系法,从化学完整性和生物完整性两方面评价了流域内河流生态系统健康.结果表明,海河流域河流生态系统健康状况整体较差,有72.6%的样点处于"极差"健康状态,同时表现出明显的地区集聚效应;河流水质与人类活动强度密切相关;海河流域水体富营养化趋势明显;流域内底栖动物多样性低,清洁物种较少.氨氮、总氮、总磷等营养盐指标是影响河流生态系统健康的关键因子,应从控制上述指标入手,遏制海河流域河流生态系统健康恶化.对于河流生态系统健康评价,多因子的综合评价法优于单因子评价法.     

Multi-scale evaluation of river health in Liao River Basin, China

Previous studies on river health evaluation mainly focused on characterizations at a river-corridor scale and ignored the complex interactions between the river ecosystem and other components of the river basin. Based on the consideration of the interactions among rivers, associated river basin and habitats, an assessment framework with multi-scale indicators was developed. An index system divided among these three scales to characterize the health of river ecosystems in China’s Liao River Basin was established. Set pair analysis was applied to integrate the multi-scale indicators and determine the health classes. The evaluation results indicated that the rivers in the western and eastern zones of the Liao River were classified as sick, and rivers in the main stream of the Liao and Huntai rivers were classified as unhealthy. An excessive level of disturbances, such as large pollution loads and dense construction of water conservation projects within the river basin, were the main causes of the river health deterioration.     

基于生态系统水平的河流风险评价

现有的生态风险评价方法主要围绕特定物质或特定受体,难以用于以生态系统为对象的管理.本研究依照系统生态学与复杂系统的理论概念,采取以“生态系统服务”作为生态系统水平的风险评价终点的做法,通过量化外界压力与生态系统服务的“压力-响应”模式,建立了基于生态系统水平的生态风险评价方法,并以黄河为案例说明这一方法的应用.结果显示,黄河生态系统的保护需要重点关注中下游河段,主要的风险源为城市和农业面源,需要重点保护生境及生物类目标.结果表明所建立的评价方法可为促进基于生态系统的河流管理提供技术支持.     

太子河流域水库建设对河流水文情势的影响

水库建设所导致的河流水文情势变化是造成河流生态系统退化的重要原因之一.在河流水文指标生态学意义分析的基础上,建立了反映基流量、断流、高流量及涨退水率等特征的指标体系,提出了各类指标的计算方法.利用太子河53 a的日流量数据,计算并分析了水库建设前后水文指标的变异,反映水库建设对河流水文情势乃至生态系统的影响.结果表明:①太子河流域水库建设改变了河流的基流过程,减少了汛期基流,增加了汛前基流;②增加了辽阳河段断流的频率和历时;③减少了汛期洪水的发生次数,增加了汛后中小型脉冲流频率和历时.太子河水库建设导致了显著的水文变化,具有负面生态效应.      

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。     

淮河干流及主要支流夏季浮游植物群落生物多样性评价

浮游植物是水生态系统的重要组成部分,其群落变化与水体环境条件密切相关,是反映河流健康的主要生物指标.为揭示淮河流域浮游植物群落特征及其与水质的相互关系,于2015年夏季对淮河流域典型水体—淮河干流、沙颍河、涡河和淠河进行系统的水质及浮游植物调查,探明浮游植物群落及其空间分布特征,并结合水体理化指标和生物指数进行水质评价.结果表明,淮河干流及主要支流27个点位中共获得浮游植物8门71属153种,主要隶属于绿藻门(Chlorophyta)、硅藻门(Bacillariophyta)、蓝藻门(Cyanophyta).浮游植物密度为0.019×10~5~131.824×10~5ind·L~(-1),不同河段浮游植物分布表现出较为显著的空间差异性,平均密度大小呈现沙颖河淮河干流涡河淠河的特点.非参数多维尺度分析(Non-metric Multidimensional Scaling,NMDS)表明,淮河干流、淠河和涡河的浮游植物群落组成和结构的相似性较高,而与沙颍河的浮游植物群落存在一定的差异.Shannon多样性指数H'介于0.78~3.21之间,Margalef丰富度指数D介于1.03~4.79之间,Pielou均匀度指数J介于0.12~0.73之间.水质生物评价结果显示,淮河流域大部分水体处于中等污染状况,部分点位处于重污染状况,其结果与水质综合污染指数评价结果具有较好的一致性.研究结果可为淮河水污染防治和水生态修复提供基础依据.     

河流健康评估的研究与应用进展研究

自20世纪50年代以来,河流健康越来越受到社会的广泛关注。河流健康的概念、评估方法、范围、内容和指标体系得到不断拓展和完善。目前常用的两类河流健康评估方法是综合指标评估法和指示生物评估法。综合指标评估法采用河流水文、水质、生态系统等多个指标,能较全面地反映河流生态系统的健康状况,但是存在指标数量不易精简、部分指标难以量化等不足支出。在实际应用中更为常用的是指示生物评估法,采用鱼类、大型无脊椎动物、浮游藻类等指示生物的动态变化反映河流健康状况,方法更为简单直观。     

塔里木河干流生态闸洪水漫溢过程分布式水文模拟——以灿木里克生态闸为例

随着人类活动对塔里木河流域水-生态环境的干扰范围不断扩大,闸、堰及堤防等水利工程在流域水资源管理与调控中的作用也日益增强。生态放水是塔里木河特有的一种水资源调配和生态恢复手段,其运行机制需要以生态控制区域水资源运移及空间分布为依据。论文选取塔里木河中游灿木里克生态闸为研究区,利用区域气象、水文及高分辨率地形数据,实现了生态洪水漫溢过程的分布式水文模拟,并通过统计回归分析得到淹没时间与淹没面积、生态放水量与淹没面积之间的定量关系。结果表明,将GIS与现代水文学相结合,建立塔里木河干流小尺度分布式水文模型,模拟生态闸的洪水漫溢过程是可行的;模拟结果与实测淹没范围在空间分布和面积上都实现了较好的拟合,为合理调配生态区域内水资源及制定科学的生态闸运行机制提供了理论基础。     

气候变化对淮河流域水量水质影响分析

气候变化对水量水质的影响是气候变化与水研究领域热点和难点问题之一,尤其是对水质的影响。论文以淮河中上游流域为例,利用德国马普研究所的气候模式（MPI）情景数据驱动已率定好的分布式水量水质耦合模型,模拟和分析了未来近期（2020年代）和中长期（2030年代）气候变化对流域出口断面水量水质过程、产流系数和污染空间分布的影响。此外,基于历史典型重大突发性水污染事件时期极端降水的时空分布特征,推测未来可能发生突发性水污染事件的频率和时间。研究表明：1）温室气体中等排放A1B情景下,相比于基准年（1990年代）,流域降水呈下降趋势,但气温增幅近2 ℃,势必导致出口断面径流量明显减少和流域蒸散发增加,也导致入河非点源负荷减少;此外气温升高导致水体污染负荷降解速率加快,因此出口断面的污染负荷也有所减少。2）从空间分布来看,未来流域产流系数将有所降低。受气候变化影响较高的地区为沙颍河上游和涡河上游地区。受产流系数降低的影响,流域水污染发生率将有所上升,影响较高的区域位于洪汝河上游、沙颍河上游和贾鲁河等水系。3）在排污水平和闸坝调度规则不变的情况下,2020年代和2030年代重大突发性水污染事件预测可能发生时间为2035年7月,约为20 a一遇,低于基准期间约3~4 a一遇。总的来说,相比于基准年,气候变化对淮河中上游流域未来水量水质的影响适中。     

大宁河水生态系统健康评价

随着人口增长及社会经济的发展,河流水生态系统健康受到严重威胁.为了解大宁河水生态系统健康状况,选取大宁河2011-2015年水体水质[水温、pH、SD（透明度）、ρ（DO）、ρ（COD_Mn）、ρ（TN）、ρ（TP）]与水生态[藻密度、ρ（Chla）]9个主要指标,构建了大宁河水生态系统健康评价指标体系,运用基于熵值法的综合健康指数法对其水体生态系统健康状况进行综合评价.结果表明,2011-2015年,大宁河水生态系统健康状况整体呈亚健康状态,有50.89%的监测样本处于亚健康状态,枯水期健康状态好于丰水期.大宁河各监测断面CHI（综合健康指数）值的季节变化特征为丰水期低于枯水期;年际变化特征为从2011-2015年CHI值呈先升后降的变化趋势,健康状态呈先转好后转差的变化趋势,大宁河水体富营养化趋势明显;空间变化特征为丰水期和枯水期CHI最低值主要位于中下游的白水河、龙门和菜子坝断面,河流水质与人类活动强度密切相关.研究显示,影响大宁河水生态系统健康的关键因子为营养盐指标[ρ（TN）、ρ（TP）]和有机物指标[ρ（COD_Mn）].