武汉市东湖水质污染状况计量模型研究——基于环境库兹涅茨曲线（EKC）特征

根据武汉市1991～2004年经济状况（以人均GDP表示）与东湖主要污染物指标的监测数据，分析了武汉市人均GDP与东湖主要污染物指标之间的相关关系，建立了计量模型。研究发现：武汉市东湖主要污染物指标（高锰酸盐指数、BOD、溶解氧、总磷、氨氮）除溶解氧、BOD指标存在近一步恶化的危险外，其余的指标都在一定程度上呈现出好转趋势，说明武汉市东湖水质污染状况开始向良性化方向发展。东湖水质的EKC不完全符合典型的环境库兹涅茨倒“U”型特征，而是呈现出倒“U”、正“U”和“N”型3种曲线特征。分析表明，引起上述变化和出现非典型EKC特征的原因与武汉市的经济发展、环境政策取向、环境保护投资力度等因素有明显关系。     

Landsat7 ETM+ SLC-OFF数据的修复及其在武汉东湖水质反演中的应用

自从2003年5月31日,从陆地卫星 7发回的ETM+图像数据就存在缺陷。这是由于增强专题制图仪的扫描线校正器发生故障引起的。这些称为SLC OF数据的图像有一些黑色的不存在任何数据的扫描行。丢失的数据约占全景数据的25％,使它们难以正常使用。但是,数据本身仍然保留了良好的辐射和几何性质,如加以妥善修复,仍可以在一些特殊领域中使用。首先介绍了如何使用自适应局部回归算法(ALR)恢复这些图像,然后使用修复后的图像反演武汉东湖的水质参数。结果表明：ALR算法可以对SLC OF图像进行较好的修复,而且利用修复后的图像和东湖的地面水质监测数据,通过多元逐步回归分析,可以建立很好的叶绿素a、透明度、总磷以及总氮等水质参数的经验遥感反演模型,模型的相关系数R²分别为0.86、0.75、0.73和0.71。反演得到的水质参数分布与实际情况符合。这些数据有许多优点,如空间分辨率高、存档数据非常丰富、可以从NASA的服务器免费下载等。在其他遥感数据不足或无法获得的情况下,这些数据经过适当的修复,可以作为补充或替代数据使用。〖     

汉江下游河段水质生态模型及数值模拟

基于包含浮游动物作用的一维水质生态数学模型，考虑了长江水位的顶托作用，采用有限体积法，建立了汉江水质生态数值模型，用1992年的实测资料进行参数识别，对汉江1995年至1998年的水动力、氨氮、硝氮、凯氏氮、总磷、溶解氧（DO）生化需氧量（BOD），以及浮游植物的迁移转化规律进行了数值模拟，模拟结果与实测资料吻合较好，说明所建的模型符合汉江下游河段的实际情况。数值模拟结果表明：当汉江下游水体机物含量较高，水温6℃以上和光照充足时，汉江下游河段适宜藻类生长，易发生“水华”现象。特别在枯水季节，在流量较小和流速低的情况下，水体中藻类会过快生长。藻类的生长速度因各断面的流速、水深和水面宽的不同而不同。     

苏州河环境整治二期工程水质影响数值模拟

简述了苏州河概况、苏州河环境综合整治工程和一期工程所取得的成果,提出二期工程重点。为论证二期重点工程及其目标的合理性和可达性,应用苏州河水系水动力水质模型对二期工程措施的水质影响进行了数值模拟,模拟方案包括截污、底泥疏浚、综合调水等。通过计算和分析对二期工程目标的设定进行了论证,结果表明,二期工程实施后,苏州河水质总体上可以实现既定目标。     

北大港水库水质模拟及分析

建立水动力、水体污染物输运及底泥污染物输运数值模型,采用有限差分与有限体积相结合的方法,对北大港水库氯离子进行动态数值模拟。通过对计算值和实测值的比较分析,验证了模型的可靠性。模拟了水库5种蓄供水方案,得到各方案流场及水体和底泥氯离子浓度动态变化规律,同时分析了流速、水体氯离子浓度与底泥氯离子浓度差对底泥氯离子释放速度及释放总量的影响。揭示了北大港水库各运行方式流场及水质变化规律,为更好地发挥引黄济津及南水北调东线工程调蓄水库作用提供保证。     

湖泊水质模型研究进展

湖泊是最重要的淡水资源之一，对社会和经济的发展起着不可估量的作用。保护和改善湖泊水环境问题已成为当前世界关注的一个焦点。湖泊水质模型是一种利用数学语言来描述湖泊污染过程中的物理、化学、生物化学及生物生态各方面之内在规律和相互联系的手段。作为湖泊水环境污染治理、规划决策分析中的一个重要工具，它可以为湖泊的综合整治和科学管理提供科学的依据，在环境保护领域中发挥着举足轻重的作用。分别介绍了湖泊水质模型国内外研究动态、类型、常用软件（WASP、EFDC、CE QUAL W2、CE QUAL R1、CE QUAL ICM、MIKE、SMS等）和应用实例，并综观湖泊水质模型的研究历史和应用前景，系统分析了湖泊水质模型研究的发展趋势。     

用Markov模型预测长江水质

由于长江水质的污染程度日益严重,为了说明治理长江对长江水质进行了简单的评价,保护长江迫在眉睫,首先,根据长江流域的17个观测站近两年多的水质检测数据统计,说明了近两年多来长江的防污治理工作有一定的效果。然后,根据1995~2004年长江流域水质的数据报告,考虑各类水之间的相互转化,构造了马尔柯夫(Markov)转移矩阵,建立了马尔柯夫预测模型,通过已有的观测数据验证了该模型的正确性及有效性。运用该马尔柯夫模型预测未来10年水质的变化趋势,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类水逐年减少,而Ⅴ、劣Ⅴ类水逐年增加。到2014年,长江的第Ⅰ类水只有0.4 059%,劣Ⅴ类水达到26.2 714%,不可饮用水（即第Ⅳ,Ⅴ,劣Ⅴ类水）将达到47.468%,为此应采取更加有效的治理措施,控制长江水质的恶化。最后,通过计算,得到了每年需要处理污水的最小百分比,才能杜绝劣Ⅴ类水,将第Ⅳ、Ⅴ类水控制在20%内,从而才能保证我们有足够的饮用水     

东湖典型区域间隙水中营养盐的时空分布

以富营养化程度严重的浅水湖泊东湖为研究对象,通过持续采样调查,分析并比较了3个典型采样点柱状沉积物间隙水中营养盐的垂直分布和季节变化特征,结果表明东湖沉积物间隙水中营养盐浓度最高值一般出现在-5 cm以上,-5～-10 cm之间有一个快速降低的过程,-10～-26 cm之间趋于稳定,但也有小幅的波动;冬季间隙水中营养盐浓度明显低于其他季节,夏秋两季略高。分析认为沉积物间隙水中营养盐浓度受附近污染源直接影响较大,与上覆水水质有一定相关性,但不显著。间隙水中营养盐的季节变化主要因为冬季污染排放减少加速了间隙水中营养盐向上覆水的扩散、减少了水中营养盐在沉积物表层的沉积,以及温度降低导致微生物活动减少进而降低了有机物的矿化分解量。并且认为常规疏浚深度就可以有效移除东湖表层污染严重的沉积物     

三峡水库水质模型的选取和系统集成

水环境信息系统与水质模型在水环境保护中具有互为补充的作用,将它们有机结合,对水环境的预测和管理具有重要意义。根据三峡水库水污染控制的特点和水环境管理的需要,选取了5个不同的水质模型,在讨论水质模型不同集成模式的基础上,采用半紧密内嵌集成模式实现了所选水质模型与三峡水库水环境管理信息系统的有效连接。最后以分层三维模型为例,通过开发水质模型的前处理模块、后处理模块以及计算模型接口模块,完成了模型与三峡水库水环境管理信息系统的集成,并将集成后的水质模型成功应用于三峡水库万州段水流及水质的预测模拟。结果表明,通过GIS、数据库、图形界面等技术手段,实现了水质模型数据准备的自动化和计算结果快速分析,它不仅增强了系统的水质预测和分析能力,还强化了水质模型的易用性,提高了模型的应用范围和预测效率,为库区的水污染控制和水环境保护提供了有力的技术支持。     

常见沉水植物对东湖重度富营养化水体磷的去除效果

采用人工模拟方法,选取武汉市东湖的春季优势种金鱼藻、伊乐藻和菹草,夏季优势种类金鱼藻、狐尾藻和苦草,在春夏两个季节分别对东湖重度富营养化水体磷的去除效果进行了比较研究。结果显示：5种沉水植物在春夏季节生长良好,其中金鱼藻生物量增长率最高（春季为12888％,夏季为5833％）。5种沉水植物均能较好地吸收上覆水中的磷,其中金鱼藻在春夏两季对水体总磷的去除率均为最高（春季为9175％,夏季为9244％）。同时5种沉水植物还可抑止底泥中磷的释放,均使上覆水中各形态磷浓度保持较低水平。结果表明,金鱼藻在春夏季节均表现出较好的生长和净化水体磷的能力,且其耐污能力强,有可能成为以东湖为代表的重度富营养浅水湖区植物修复的先锋种之一。     

引水调控改善太湖湖湾水环境及其效果预测

在总结太湖水污染问题的基础上,分析得出水流缓慢、动力掺混能力弱、水流交换不畅、水体自净能力差、纳污能力小、入湖污染负荷量大且远超过湖湾的纳污能力是梅梁湖湾水污染严重的主要原因,提出区域水污染综合治理、入湖污染物总量控制、引水调控等水污染防治策略及其关键控制技术,利用数值模拟技术给出了太湖梅梁湖湾入湖污染物排放总量控制定额,并结合引江济太调水试验,采用平面二维水流水质数学模型模拟预测引水调控对梅梁湖湾的水环境改善效果及大流量集中调水和小流量维持性调水的水环境     

揭开武汉东湖蓝藻水华消失之谜

水华（亦称湖靛）是湖泊富营养化最恶劣的表征之一。武汉东湖７０年代至１９８４年间每年夏季出现蓝藻水华,１９８５年起突然消失,至今已有１４年没有重现,原因何在？通过三次设在湖里的围隔试验,证明鲢鳙的大量放养,是水华消失的决定性因素。     

截污工程完成后武汉东湖自然净化速率探讨

根据几十年来武汉东湖水质监测资料和数据 ,在东湖截污工程完成后 ,没有新的污染物进入水体的前提下 ,对东湖水体通过自然净化恢复到健康状态所需要的时间进行了详细的数学推导和科学论证。结果表明 ,在不考虑地泥营养物质的情况下 ,东湖水体通过工业、农业、生活用水以及收获鱼类和高等植物造成的营养物的输出 ,只需要 3a左右的时间就能恢复。然而如果考虑地泥的影响 ,几十年沉积在地泥的营养物质持续向水体中释放 ,然后再通过用水及生物输出 ,东湖水质需要35a以上才能得到恢复。可见 ,截污后东湖在相当长的时间内还将处于富营养化状态 ,地泥是造成东湖长期富营养化的关键。解决东湖污染问题的关键是清除地泥 ,因此得出结论 :挖底泥后引入长江水源来加速东湖水体改善的最佳途径     

武汉东湖富营养化现状分析及治理对策

随着人口的增长和经济的快速发展,东湖的水环境污染日益严重,尤其以富营养化的危害最大。采用营养状态指数法,对武汉东湖十个湖区进行了富营养化评价,得出富营养化的水体占到整个面积的62.21%,中营养的水体占到37.79%。磷是东湖富营养化的主控因素,在明确水体中磷富集的主要原因是点源污染的前提下,分析了东湖现有治理措施和存在的问题,建议东湖富营养化的治理要因湖区而宜,在彻底控制点源污染的同时,结合生态建设,用人工湿地的方法控制面源污染,并对富营养化严重的湖区,采取底泥疏浚工程削减内源营养盐。在东湖富营养化治理的同时,必须加强对东湖的管理,健全环境立法,强化环境监督,将东湖污染的控制纳入法制化轨道。     

城市湖泊地区的土地利用变化--以武汉东湖为例

利用1986、1993、1999年的Landsat TM卫星遥感影像和1981年地形图,借助GIS技术分析了城市湖泊地区—武汉东湖流域1987～1999间土地利用的时空变化及景观结构的变化。土地利用分为水体、针叶林、阔叶林、灌草、裸地、农业用地和城镇用地七种类型。各时期遥感影像分类精度都在85%以上。该流域土地利用变化以城镇大幅度扩展（从占全流域面积的9.1％到29.6％）、农业用地增加(从7.0％到13.9％)和由此引起的林地（从占全流域面积的33.6％到24.3％）、水体（从30.4％到23.8％）面积减少为主要特征。同时流域整体的景观多样性下降、优势度提高,但不同景观组分的碎裂化程度的变化趋势不同。其中,城镇用地等优势景观组分的分布趋于聚集,其他类型多趋于碎裂化。流域的城市化具有方向性。城市的快速扩展对林地、灌草、水体等城市湖泊地区的自然生态系统产生显著影响。流域的土地利用及变化受多种自然、社会因素影响。     

武汉城市湖泊水环境现状及综合整治途径

近十几年来,随着人口的增长,现代工业和农业的发展,湖泊的老化过程受到人类活动的影响而大大加速。过量营养物质的富集,使水体产生了一系列的变化。结合武汉市湖泊水环境现状分析,指出了武汉市湖泊当前存在的三个突出的问题,即污染严重、湖泊萎缩和水量锐减、湖泊生态系统遭破坏。在此基础上,提出了一套适合武汉湖泊整治的综合途径,具体包括以下四个方面的内容：①管理组织模式与政策法规;②提高工程的科技含量,重点实施湖泊生态修复工程;③发展水经济,形成新的产业增长点;④加强水文化建设,提高市民的环保意识。武汉市湖泊水环境作为修复对象,由此形成的适于国内城市严重富营养景观水体整治的技术和管理体系,具有十分重要的现实意义和推广应用价值。     

鄱阳湖水体污染现状与水质预测、规划研究

从鄱阳湖的自然景观特征着手，在介绍了该水体污染现状的基础上，对其到本世纪末水质进行了预测、规划。     

湖北东湖、梁子湖和洪湖颗粒物吸收光谱特征分析

通过对2007年9月底和10月初湖北东湖、梁子湖、洪湖水体中悬浮颗粒物的吸收系数进行研究,系统分析了3个湖泊水体中颗粒物吸收系数变化规律及影响因素。结果表明：总颗粒物吸收表现出明显浮游植物吸收特征,反映颗粒物中浮游植物贡献比较高;东湖和梁子湖吸收系数显著大于洪湖,表明东湖和梁子湖水下光场条件不如洪湖。武汉东湖各点颗粒物吸收系数变化不大,而梁子湖和洪湖各点则存在较大空间差异。3个湖泊非藻类颗粒物吸收光谱谱型一致,随波长增加大致按指数规律衰减。武汉东湖、梁子湖、洪湖指数函数斜率平均值分别为12.31±0.32 μm-1、1196±084 μm-1、1198±168 μm-1。浮游植物特征波长的吸收系数与浮游植物色素浓度具有显著性正相关,可以通过色素浓度测定反推浮游植物吸收系数。总颗粒物、非藻类颗粒物吸收系数与总悬浮物、有机颗粒物、无机颗粒物均存在显著性正相关。浮游植物吸收系数与有机颗粒物也有很好的线性相关,证明有机颗粒物主要以浮游植物为主。