南水北调中线工程对汉江中下游生态环境影响研究

研究了南水北调中线工程实施后对汉江中下游地区造成的生态环境影响和经济损益。由于汉江水流量和水环境容量减小 ,将引起汉江水生生物种群和数量的减少并给两岸工农业生产和人民生活带来很大影响 ,经济损失约在 12 0 .5 2亿元左右。提出了相应的补偿措施 :加大沿岸城镇入江废 (污 )水的处理深度 ,以补偿水环境容量的损失 ;兴建碾盘山梯级 ;实施引江济汉工程。     

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．     

南水北调中线工程水源环境保护

北方地区缺水问题日趋严重，不仅制约当地国民经济和社会的发展，也引起一系列生态与环境问题，因此，实施南水北调中线工程进行跨流域调水已成为一项紧迫的任务，同时，随着水源地经济的快速发展和南水北调工程本身对水源地提出了相对较高的水质要求，因此，应该采取措施，加强对丹江口市流域的水资源，水环境的保护，这将直接影响到该工程的调水数量和质量，以及该地区的经济发展。     

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。     

南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响及对策研究(Ⅰ)——汉江水华发生的关键因子分析

为了评估南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响,在广泛现场监测、资料收集、调查论证工作的基础上,应用水动力学模型和富营养化动力学模型对汉江水华发生的成因和关键因子进行了分析。汉江水华发生的主要原因有3个:汉江中游进入城区的排污量日趋增大,藻类等生物所需的氮、磷等营养物质严重过量(此乃根本原因);汉江水枯同时长江水位增高使汉江流速变缓,产生类似于湖泊的水流特性;春季气温偏高。在已满足藻类生长需求的营养条件下,流量和流速是制约汉江水华发生的关键(敏感)因子,南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响将主要体现在水文因子上。     

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.      

汉江下游河流型水华暴发的多影响要素特征识别

水体富营养化通常发生于湖泊和水库等闭合水域,在大型流动性河流中通常较少发生.然而,随着近年来人类活动的干扰,汉江中下游水华事件频繁暴发,给沿岸居民的饮用水安全带来了严重隐患.科学辨识可能导致汉江下游水华暴发的多要素变化特征,是揭示河流水华成因和优化上游水利工程调度的重要依据.基于收集的汉江流域下游气象、水文、水环境和水生态长序列数据,系统检测了可能导致汉江河流型水华暴发的多要素特征和不同时期的变化差异.结果表明:①汉江中下游降雨量（1961-2015年）下降、气温（1961-2012年）显著上升,汉江流域近50年气候逐渐呈现暖干的变化趋势.②1992-2013年汉江中下游径流变化呈显著下降趋势,在水华严重暴发的2008-2011年,汉江干流中下游主要断面年均流量和水位均处于历史上相对较低的一段时期.③2004-2014年汉江下游主要水环境指标变化趋势不显著,但总体水质状况较差,水华年ρ（COD_Mn）和ρ（TP）明显高于非水华年.④汉江水华暴发季节时间自2008年后有明显前移趋势,每年春季的2月中下旬-3月中旬将是水华暴发的重点防控时段.研究显示,汉江下游藻密度的变化相对于营养盐和水文情势要素更加敏感,在不同水华暴发时期的差异也最为显著,是导致河流型水华暴发的主要驱动因素.      

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。     

关键词:南水北调中线通水

<正>12月12日,南水北调中线一期工程正式通水,长江水一路北上,奔向北京团城湖。南水北调工程功在当代,利在千秋,习近平总书记的评价,道出这一战略性基础设施建设的重大意义。而如此大的工程,也引来了人们的议论纷纷。     

南水北调中线工程水源区的环境评价与预测

南水北调中线工程近期规划是把丹江口水库作为其水源区 ,建成后预计年均从丹江口水库调水将达 14 5× 10 8m3 ,为此大坝将增高 14 .5m。工程对该区域环境影响不可避免 ,因此进行该区域的环境评价和预测是必要的。本文用定性和定量结合的方法 ,分别对该区域水环境、气候和水土流失情况进行了评价和短期预测 ,并得出如下结论 :(1)该区域水环境短期内具有局部改善整体恶化的趋势 ;(2 )气候会向冬暖夏凉逐步转变 ,这种转变对降雨和洪水过程、洪水频率的影响 ,还有待进一步研究 ;(3)水土流失程度会在目前的基础上在库区上游有所降低 ,库区下游加剧。     

Computing payment for ecosystem services in watersheds: An analysis of the Middle Route Project of South-to-North Water Diversion in China

An improved watershed criteria model was developed in light of research on payment for ecosystem services outflows theory.     

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。     

南水北调中线北京段水质状况分析

水质是水资源管理部门关心的核心问题,北京市南水北调水质更是关系到北京市生活用水安全和社会稳定.收集了南水北调中线北京段通水以来大宁调压池和大宁调蓄水库两个监测点位的总氮、硝氮等10项月水质监测数据.采用方差分析法从不同角度分析了北京南水北调来水水质差异,采用因子分析法识别了大宁调压池和大宁调蓄水库的水质风险因子.结果表明,南水北调中线北京段冀水全年硝氮、总氮、氟离子、氯离子、硫酸盐含量高于江水,江水水质优于冀水.LSD差异性检验结果显示:冀水溶解氧、硝氮和总氮汛期和非汛期差异性显著(P0.05),江水pH汛期和非汛期差异性显著,水质较冀水更为稳定.无论在汛期还是在非汛期,江水和冀水在pH、溶解氧、高锰酸盐指数、总磷、氨氮这5个指标上差异性不明显(P0.05),而硝氮、总氮、氟离子、硫酸盐及氯离子则存在显著性差异(P0.05).大宁调蓄水库硝氮、总氮、硫酸盐及氯离子含量2015年(冀水+江水)全年低于2012~2014年(冀水),江水进京后在水库对冀水起到了很好的稀释调节作用.2012~2014年及2015年水库汛期和非汛期水质差异性检验结果均显示,硝氮、总氮、氟离子、硫酸盐和氯离子存在显著性差异(P0.05),非汛期水质2015年优于2012~2014年,其他pH、溶解氧、高锰酸盐指数、总磷、氨氮这5个指标差异性不明显(P0.05).调压池、大宁水库冀水汛期和非汛期差异性比较结果显示,高锰酸盐指数、总氮、氟离子、硫酸盐及氯离子差异性显著,其中高锰酸盐、氟离子、硫酸盐和氯离子水库高于调节池.因子分析的结果表明,大宁调压池和大宁调蓄水库潜在水质风险因子主要是氮元素,包括氨氮、硝氮和总氮,大宁调蓄水库水质潜在风险因子还包括总磷.     

南水北调典型受水区浅层地下水水化学特征及成因

以邯郸黑龙港平原作为典型受水区,运用描述性统计、Piper图、离子比例分析、饱和指数和氯碱指数等方法,开展浅层地下水水化学变化特征及其成因分析研究.结果表明:南水北调中线工程通水后浅层地下水总体上由咸水向微咸水转化,浅层地下水水质的改善与水位恢复存在密切的相关性;6月和12月浅层地下水主要水化学类型分别是Na-SO₄-Cl型和Na-HCO₃型.蒸发岩(岩盐、石膏和芒硝)和碳酸盐岩矿物(方解石和白云石)的溶解/沉淀作用控制着浅层地下水主要离子浓度的变化.大部分区域发生了正向阳离子交换作用,而地下水位降落漏斗区或钠离子浓度相对富集区域则主要发生了反向离子交换作用.工业和生活污水排放、农业化肥使用可能在一定程度上造成部分浅层地下水的污染.研究结果对南水北调中线受水区地下水资源可持续开发利用和环境保护具有重要意义.     

黄河上游西线调水工程对调出区气候影响的初步分析

在分析南水北调西线工程水量调出区气候特征的基础上,采用定性与定量相结合的方法,重点分析了调水工程对库区与坝址下游临近河段局地气候的影响,以及调水对引水坝址下游“干旱河谷”区的可能影响,并对干旱河谷的分布及其成因进行了较深入的分析。结果表明:调水对库区气候影响不大;对坝址下游临近地区的气温、降水等将不会造成明显的影响;对干旱河谷区的局地气候虽有影响,但很微弱。     

南水北调中线总干渠水体耗氧特征及成因

为揭示南水北调总干渠水体耗氧物质的种类及其潜在来源,对总干渠沿线进行了水样采集,并分析了总干渠水体的耗氧因子的分布及其耗氧成因.结果表明,从渠首到北盘石监测断面,高锰酸盐指数低于国家地表水Ⅰ类水质标准值（2 mg·L^-1）,北盘石以北（除惠南庄断面）几乎全部高于2 mg·L^-1.溶解性有机质（DOM）、NH₃-N和NO₂^--N浓度在总干渠沿程呈波动特征;Fe²⁺和Mn²⁺浓度在北盘石以南断面较为稳定,之后分别呈降低和升高趋势.基于上述物质耗氧的化学计量关系,DOM耗氧量均值为1.86 mg·L^-1,对高锰酸盐指数的平均贡献率超过了70%;无机物质中NH₃-N耗氧量最高,平均为0.134 mg·L^-1,而NO₂^--N、Fe²⁺及Mn²⁺的耗氧量均低于0.1 mg·L^-1.对主要耗氧因子DOM的三维荧光分析结果表明,荧光指数（FI）、自生源指数（BIX）、腐殖化指数（HIX）变化范围分别为1.68~3.62、0.68~1.22、1.47~3.04,表现出较强的自生源特征,DOM内源输入占比达到了71.63%~80.94%,并且在藻类爆发期,藻密度突变点与高锰酸盐指数的突变点高度吻合.上述结果表明主要来源于自身藻类和微生物的DOM是导致总干渠沿程高锰酸盐指数升高的主要原因,干渠自身生物化学过程对水质的影响值得长期关注.     

南水北调中线工程总干渠河南段原水中消毒副产物前体物变化规律

以取自南水北调中线总干渠河南段沿线10个分水口门的原水为研究对象,探究了原水中有机物的相对分子质量分布和亲疏水性分布规律;并且研究了原水在氯化和氯胺化条件下消毒副产物生成潜能的变化规律.分离实验结果表明,南水北调沿程原水中的有机物以小分子和强疏水性为主,1×103区间的溶解性有机碳(DOC)所占的比例最大,质量分数约为57%,强疏水性组分的DOC含量最高,占到总量的50%左右;氯化及氯胺化消毒副产物生成潜能分析实验结果表明,氯化及氯胺化后主要生成了两种含碳消毒副产物(三氯甲烷和一溴二氯甲烷)和两种含氮消毒副产物(二氯乙腈和三氯硝基甲烷).氯化三氯甲烷生成潜能约为120μg·L-1,与氯化生成潜能相比,氯胺化三氯甲烷生成潜能减少了90%左右,一溴二氯甲烷减少了84.9%左右,生成的两种含氮消毒副产物增加了,其中二氯乙腈的生成量增加了约2.3倍,但总含氮消毒副产物生成潜能仍旧较低,均小于6μg·L-1.本研究成果可为南水北调中线工程河南段沿线城市的水厂工艺选择和优化提供有效的理论和技术支持.     

调水工程生态补偿的分阶段推进战略

水质安全是调水工程顺利实施的关键,为此调水区背负巨大的调水工程的外部经济成本和社会发展代价,必须通过生态补偿政策进行内部化,然而调水工程涉及的范围广、时间长、利益主体多、资金投入大,难以通过一种手段或者现有某种方式建立长效的生态补偿机制。文章从调水工程生态补偿政策建立的目标、标准、责任分担与利益共享、补偿方式角度分析了生态补偿现状及存在的问题,提出了调水工程生态补偿的分阶段推进战略总体思路与实施构想,重点分析了各阶段生态补偿政策的制定标准和要求,为中线调水工程生态补偿政策制定提供了技术支持。     

南水北调东线山东境内调蓄湖库蓝藻种群分布特征及环境驱动因子

为掌握南水北调东线山东境内调蓄湖库在工程运行前后蓝藻种群的分布情况及其环境驱动因子,于2010～2019年的5～11月对南四湖、东平湖、大屯水库、东湖水库和双王城水库进行藻类和水环境调查.共检出浮游蓝藻44种,其中丝状蓝藻23种.湖泊假鱼腥藻、拉氏拟柱孢藻、铜绿微囊藻和惠氏微囊藻在各调蓄湖库的检出频次和密度均较高,是主要有害蓝藻种.通过分析各调蓄湖库蓝藻种群的分布特征,发现丝状蓝藻在水力扰动较大水体中的生长优势较为明显,应成为日后调蓄湖库蓝藻风险防控的重点.Pearson相关性分析和广义线性拟合曲线结果显示,总氮、总磷、水温和水深是影响调蓄湖库主要有害蓝藻种生长的主要环境驱动因子.氮磷营养盐对于有害蓝藻种的生长具有显著的促进作用.湖泊假鱼腥藻具有良好的温度适应性,在夏初秋末仍能成为优势种,而当水温大于25℃时,拉氏拟柱孢藻、铜绿微囊藻和惠氏微囊藻具明显的生长优势.此外,较小的水深更利于拉氏拟柱孢藻的生长.建议在加强控制湖库氮磷营养盐输入的基础上,在夏初和秋末对湖泊假鱼腥藻进行重点监控,并在高温时期密切关注浅水区拉氏拟柱孢藻的生长情况,保障水质安全.     

南水北调东线水源地的生态补偿问题探究

生态补偿机制及其建立是目前生态经济学领域研究的热点,尤其是流域生态补偿机制的建立更为重要。本文以南水北调东线水源地生态功能保护区建设为例,探讨了跨流域调水所涉及的生态补偿问题,并根据多种计算方法的加和,提出了建立南水北调水源地生态功能保护区建设流域生态补偿机制的思路和建议。