渭河关中段生态基流保障的水质水量响应关系研究

以渭河关中段为研究对象,结合渭河关中段的水文和水质特征,建立了渭河关中段水质水量响应关系计算程序.设置现状年(2007年)生态基流调控方案,通过渭河关中段生态基流保障调控模型计算渭河关中段各断面调控后的流量.将调控后的各断面流量输入渭河关中段水量水质响应关系的Visual Basic程序中,计算得到各断面水质与枯水期平均流量、最小流量及90％基流保证率流量的响应关系.结果表明,林家村断面至常兴桥断面水质相对较好,且优于地表水环境质量标准(GB 3838-2002)V类水标准,兴平断面至新丰镇桥断面之间水质相对较差.本文可为渭河关中段枯水期生态基流保障及水质改善提供技术支持.     

干旱半干旱地区重污染河流水质水量响应关系预测研究

通过建立渭河关中段水质水量响应关系程序,对渭河关中段规划水平年(2020年)不同来水频率(P)条件下丰水期、平水期、枯水期的水质水量响应关系进行定量化分析研究.结果表明,规划水平年丰水期、平水期、枯水期同一断面在不同来水频率下COD和NH+4-N从小到大的排序均为:P=25%、P=50%、P=75%、P=95%.规划水平年丰水期、平水期、枯水期的COD在林家村断面至兴平断面较小,低于地表水环境质量标准(GB3838—2002)Ⅴ类水标准,而后逐渐开始升高,南营断面COD涨幅较大,至咸阳断面升至最高,后又逐渐减低;规划水平年丰水期、平水期、枯水期的NH+4-N在林家村断面至兴平断面较小,低于地表水环境质量标准Ⅴ类水标准,而后逐渐开始升高,咸阳断面NH+4-N增幅较大,至树园断面升至最高.     

渭河流域鱼类群落结构特征及其完整性评价

于2011—2013年在渭河流域进行了4次鱼类调查,分析渭河流域鱼类群落结构特征及人类活动影响下渭河流域鱼类群落结构的完整性. 调查共采集到鱼类51种,隶属于5目10科33属,其中鲤科和鳅科鱼类最多,分别占43.14%和29.41%,是渭河流域鱼类群落结构的主要组成. 流域上、中、下游鱼类分别为32、39和42种. 采用MIWB(改良健康指数)评价渭河流域鱼类完整性. 结果表明,渭河流域鱼类完整性较低,秋季35.60%的采样点为较好和健康水平,而春季仅有15.00%的采样点为较好和健康水平,秋季鱼类完整性明显好于春季. 空间上,渭河源头至宝鸡干流及南岸支流(藉河和黑河)、北岸支流(通关河和千河)的鱼类完整性较高,渭河关中地区、泾河中下游和北洛河源头与下游鱼类完整性较差.      

渭河关中段典型支流非点源污染监测与负荷估算

2009年,对渭河关中段3条典型支流泾河、沣河和灞河进行了洪水期和非洪水期水质水量同步监测,水质监测指标包括COD、DP、TP、NH4+-N和TN.根据监测结果及水文站实测流量资料,分别采用水文分割法和平均浓度法对各条支流的非点源污染负荷进行了计算,分析了非点源污染的特点.结果表明：①3条河流洪水期间各指标的平均浓度基...     

渭河浮游细菌群落结构特征及其关键驱动因子

基于T-rflp技术和高通量测序技术,分析了渭河在平水期、枯水期和丰水期的浮游细菌群落变化特征,并采用冗余分析和典范对应分析识别了不同水文时期影响细菌群落的关键环境因子.结果表明,渭河水体浮游细菌群落空间和季节差异明显,且季节性差异比空间差异更加显著.平水期、枯水期和丰水期渭河(陕西段)干流浮游细菌群落Shannon多样性指数分别在2.13~2.82、2.05~2.84和2.61~2.91之间.平水期浮游细菌多样性指数空间差异最大(RSD=16.75%),样点间群落结构相似度最低(26.8%),流域优势T-RF片段数最多(23种);丰水期浮游细菌Shannon指数空间差异最小(RSD=9.27%),样点间群落相似度最高(62.6%),且检出的优势片段数最少(12种).咸阳-西安段是浮游细菌群落多样性最低、优势菌群结构最单一的河段.河流水体细菌群落在不同时期的关键环境驱动因子不同,而其中悬浮颗粒物(TSS)浓度是不同水文时期都不可忽视的关键影响因子.高通量分析结果表明,丰水期渭河水体浮游细菌物种涉及21个已知细菌门类和26个候选门类,其中,变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)共同的相对丰度占比达到75%以上,是最主要的细菌类群.汛期渭河干流各样点浮游细菌群落特征趋于一致,物种结构与泾河相似而与黑河存在明显差异.     

水文变异条件下的黄河干流生态径流特征及生态效应

黄河流域地表水文过程受气候变化与如水库拦蓄等人类活动的严重影响,发生显著变化,多次出现断流现象。深入理解水文变异条件下的径流特征及生态效应,对于黄河流域水资源管理及水资源可持续开发利用具有重要意义。基于此,论文利用多水文指标研究水文变异过程,结合基于流量历时曲线（FDC）的生态剩余和生态赤字等生态径流指标以及水文变异总体评价指标D_o和DHRAM（Dundee Hydrological Regime Alteration Method）来描述黄河干流大中型水利工程对下游河道水文情势的改变程度,并根据多样性指标SI和IHA（Indicators of Hydrologic Alteration）的拟合关系,进一步分析水文变异的生态效应。研究表明：1）水文情势变异后,FDC整体下移,低于25% FDC流量部分大幅增加,产生生态赤字;2）从上游到下游,降水对各站生态径流指标的影响逐步减小,水库对生态径流指标的影响愈益增大;3）各生态径流指标与大部分IHA指标具有较好的相关关系,能够体现IHA参数的主要信息,可作为衡量黄河流域年和季节径流变化的生态径流指标;4）综合D_o和DHRAM的评价结果,径流过程变异对各站生态风险的影响为：花园口、孙口和利津站为高风险,头道拐和兰州为中等风险,唐乃亥和龙门为低风险;各水文站SI值在20世纪80年代之后均出现下降趋势,其中花园口、孙口和利津3个站的下降幅度较大,生物多样性锐减。     

渭河流域河流着生藻类的群落结构与生物完整性研究

以渭河流域为研究范例,调查了全流域范围河流内45个样点的着生藻类群落和水环境理化特征,并在此基础上应用着生藻类生物完整性评价指数(P-IBI),对渭河流域水生态系统进行健康评价.同时讨论了水环境理化因子与着生藻类群落结构的相互关系,并对比分析了渭河流域不同区域水生态系统健康水平差异的原因.结果表明,渭河流域着生藻类群落结构具有明显的空间异质性,典范对应分析结果显示,驱动着生藻类群落结构形成的水环境因子为电导率和流量.P-IBI结果表明,渭河干流的上游及渭河干流的右岸支流健康状况较好,而渭河干流中下游区域及左岸支流的健康状况较差.泾河全流域及洛河下游地区健康状况较差,而洛河中上游区域永生态系统着生藻类生物完整性较高.     

IPSO-BP神经网络在渭河天水段水质评价中的应用

水质评价是进行水环境容量计算和实施水污染控制规划的重要基础,能为改善河流水资源污染程度,保护河流水资源提供方向性、原则性的方案和依据。文章通过改进的PSO算法优化BP神经网络的权值和阈值,获得最优权值和阈值后建立IPSO-BP神经网络水质评价模型,针对关中-天水经济区中天水段地表水质,利用2003-2009年渭河天水段4个控制断面的监测数据,选取BOD5、DO、氨氮、总磷、高锰酸盐指数5个指标进行综合评价,并分析了污染现状及时空变化规律。结果表明,改进的PSO-BP神经网络泛化能力强,评价更客观;7年间水质有一定程度的改善,但总体变化不大,水质类别主要为Ⅱ类和Ⅲ类,其中北道桥断面污染最为严重。研究旨在有效控制渭河流域天水段污染,为渭河水资源的保护提供科学依据。     

1951-2010年珠江流域洪水极值序列平稳性特征研究

水文序列的平稳性假设是传统水文统计学方法在水文序列分析研究中的基本假设,随着气候变化与人类活动对地表水文过程的影响,这种假设往往存在问题,使水文分析得出误导性结论。以珠江流域28个测站1951—2010年年最大洪峰流量序列为例,用Pettitt方法结合Loess参考函数检验序列中均值和方差变异,用Mann-Kendall(MK)和Spearman法检测时间趋势性,用广义可加模型(GAMLSS)和长期持续效应等具体分析序列的平稳性。研究结果表明:1均值/方差变异主要集中在西江和东江流域,变异时间分别集中在1990年左右和1968—1987年间;2变异点的存在与否对序列趋势检验结果有重要影响,在考虑变异点前提下,珠江流域年最大洪峰流量序列基本无显著趋势性;3在GAMLSS模型中,对于不具有和具有突变点序列,Gamma分布均为选择次数最多的最优极值分布,不具有突变点序列分布参数θ1或θ2非平稳模型与平稳模型差距较小,具有突变点序列则相反;4统计上检测出具有突变点或者显著时间趋势性的测站,同样检测出高Hurst系数,反之亦然。Hurst系数估计因样本容量较小具有较大不确定性。东江流域受流域内水利工程的剧烈影响,尽管检测出高Hurst系数,但仍认定为非平稳序列;西江干流主要受支流汇流和气候变化影响,高Hurst系数表明其水文过程可能是长期稳定过程中局部波动的结果。     

渭河流域西安段水体中DBP污染特征及生态风险评价

为了解渭河流域西安段地表水中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的污染状况,采用高效液相色谱法(HPLC),于2018年1、5和8月检测分析了渭河流域西安段地表水中DBP的含量和污染分布特征,并采用物种敏感分布曲线法(SSD)对水体中的DBP进行生态风险评价。结果表明:2018年1、5和8月流域水体中DBP浓度分别为nd～58.28("nd"表示未检出)、2.78～42.61和1.45～39.34μg/L,平均浓度分别为15.60、12.87和12.71μg/L。受点源污染和地表径流带来的污染物影响,泾河水体中DBP含量最高。生态风险评价结果表明,渭河干流及4条支流全年水体中DBP存在的风险大小为泾河﹥皂河﹥渭河干流﹥灞河﹥沣河。与国内外其他流域水体中DBP含量比较,渭河流域西安段地表水体中DBP含量处于较高水平,污水厂废水排放、工业污染和地表径流带来的污染物是流域水环境中DBP的主要来源。     

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.      

黄河流域分布式水文模型开发和验证

研究目的是开发和验证大流域分布式水文模型,为黄河流域水资源评价和演化规律分析服务。在综合了分布式水文模型和陆面过程模型各自优点的基础上,开发出模拟对象为“天然-人工”二元水循环系统的WEP-L模型。该模型以“子流域内等高带”为计算单元,并用“马赛克”法考虑计算单元内土地覆被的多样性,避免了采用过粗网格单元产生的模拟失真问题。针对各水循环要素过程时间尺度不同的特点,计算时采用了1h至1d的“变时间步长”,既合理表述了水循环动力学机制又提高了计算效率。将全黄河流域划分为具有空间拓扑关系的8485个子流域和38720个等高带,采用45年(1956～2000年)水文气象系列数据及相应下垫面条件进行了模拟计算,并根据黄河流域主要水文站逐月和逐日径流系列进行了模型校验。验证结果表明,所构建的模型具有较高模拟精度,可应用于黄河流域二元水循环过程模拟和水资源演变规律分析。     

土地利用变化及流域尺度大小对水文类型分区的影响

以海河流域为研究对象,根据1956-2005 年的年降雨量和水面蒸发资料以及DEM、土地利用和土壤的遥感资料,采用地理信息系统和多元统计分析的方法,划分一定单元流域,对海河流域进行水文类型分区划分,并讨论了土地利用转移变化及单元流域尺度大小对水文类型分区的影响。结果表明,不同土地利用情况下水文类型分区的结果是不同的,土地利用的变化会直接或间接影响流域水文类型分区的空间分布,土地利用变化越大,水文类型分区的转移变化也越大。单元流域尺度较小时,水文类型分区分布较为离散,反之,单元流域尺度较大时,水文类型分区的分布则较为连续。当单元流域平均面积变化小于150 km²时,分区分布虽然有一定的变化,但总体来看分区结果相对比较稳定,当单元流域平均面积变化较大,并达到250km²以上时,分区结果会发生较大变化。     

西安市对渭河水质的影响分析

根据渭河西安段各代表断面的水质监测结果和该流域不同代表年径流量,通过平均浓度法计算各污染物负荷量,得出渭河干流以点源污染为主,支流非点源污染较干流严重.基于2009～2011年实测污染物浓度数据,由物料衡算法计算得到咸阳至临潼断面间西安地区对渭河干流的污染物输入量,分析西安段各项污染负荷占下游监测断面临潼的比例,量化西安对渭河水质所造成的影响程度.计算结果显示,渭河临潼断面污染负荷主要来自于咸阳断面上游,TN、COD及NH4+-N输出入量均占下游断面的40%以上.其次来源于西安地区,除TP占下游断面53%外,其余污染物占30%以上,且西安地区非点源污染比其上、下游断面严重,点源负荷约占总负荷63%.     

渭河流域关中段城镇污水处理厂污泥处理技术调查与分析研究

根据渭河流域关中段的污染状况及《(渭河流域水污染防治三年行动方案(2012-2014年)》对科技攻关的实际需求,采用资料搜集、实地调查、问卷发放、数理统计等方式对渭河流域关中段55座城镇污水处理厂的污泥处理情况进行了调查与分析。根据调查分析结果,提出了渭河流域关中段城镇污水处理厂污泥处理技术在应用过程中存在的一些问题,并结合该流域实际情况提出了相应建议,期望能够对该流域污泥处理技术的良性发展提供"第一手"的参考资料。     

引汉济渭调水工程水资源配置研究

为解决关中地区水资源短缺问题,陕西省规划实施南水北调引汉济渭调水工程。在分析调水工程受水区用户、供水系统的基础上,构建了水资源配置网络图,并建立了该系统的水资源配置仿真模型,确定了配置原则。结合调水工程,设定了7种方案,通过长系列计算,得出了各方案的水资源利用情况。2020水平年,调水15.5×10⁸ m³后可增加供水10.69×10⁸ m³,占需水量的38.76%;调水15.5×10⁸ m³与调水10.0×10⁸ m³相比,工业供水保证率提高32.75%。计算结果表明,实施调水工程后可有效缓解受水区水资源短缺,调水量在保证城市用水、改善渭河河道生态环境方面发挥着主要作用。     

城镇污水处理厂污水资源化调查与分析研究

根据渭河流域关中段污染状况及《(渭河流域水污染防治三年行动方案(2012-2014年)》实际需求,采用资料搜集、实地调查、问卷发放、数理统计等方式对该流域城镇污水处理厂污水资源化企业(工程)进行了调查与分析。同时,提出了污水资源化企业(工程)存在的若干问题,并结合该流域实际情况提出了若干措施,期望能对该流域中水回用事业的健康发展提供帮助并对其隶属课题(2011KTZB 03-03-03)的基础性内容提供直接技术支持。     

渭河咸阳段水环境有机污染负荷与环境容量分析

以COD为有机污染负荷指标,分析了渭河流域咸阳段有机污染负荷现状;同时根据该河段功能区划对应的地表水环境标准,核算了流域咸阳段现有排污口稀释混合区河长,以及该河段的水环境容量,最后讨论并制订了渭河流域咸阳段各排污口有机污染负荷削减方案:流域南岸1号和2号排污口在执行地表水IV、V类标准时,需要削减的COD污染负荷分别是147.095t/a和94.54t/a、130.05t/a和83.22t/a;北岸3号和4+号两个排污口需要关闭。     

1965—2013年渭河流域降水时空变化分析

利用1965—2013年渭河流域及其周边22个气象站点的降水数据,采用线性回归、经验正交函数(EOF)分解和Mann-Kendall突变性检验等方法,分析了渭河流域近50 a降水的时空分布特征。结果表明:1)从时间变化来看,在0.05显著性水平上,除春季降水呈现明显减小趋势外(-6.23 mm/10 a),其他季节和全年降水量的变化均不明显。同时,突变分析表明春季降水存在明显的突变,1991年为其突变点,其他季节和年降水均不存在显著的突变。2)渭河流域降水空间分布不均,总体呈现由东南向西北减小的趋势,从变化趋势空间分布来看,上游的减少趋势大于中游地区。3)EOF分解结果表明,渭河流域全年和四季降水的空间分布存在总体一致型和东南—西北区域反位相型的分布类型。     

黄河径流序列标度不变性分析及趋势预测研究

长期以来，影响黄河干流梯级电站可持续发展的因素，除了关键技术因素、经济因素和环境因素，还有对未来径流趋势的认知不足。可见研究黄河干流径流变化趋势，对于黄河干流梯级电站可持续发展具有重要的现实意义。论文利用非趋势的波动分析法，对黄河干流贵德、头道拐和花园口3个水文站径流的标度不变性和未来变化趋势进行了分析和预测。结果显示，3个水文站的径流量将会减少，这将对黄河干流梯级电站可持续发展不利。