汉江流域水资源现状及承载力研究

汉江流域特别是中下游分布着较为发达的农业区或产业区,其自身经济总量在长江流域举足轻重,若干产品在全国占有突出地位,尤其是粮食生产在全国粮食生产战略中具有重要地位。伴随着汉江经济社会发展快速增长,尤其是本世纪以来,对汉江水资源的需求也日益增长,水生态环境压力日益加大,流域水安全面临较大挑战,本研究依据汉江流域的水资源现状,通过指标分析法展开对汉江流域承载力的研究,为合理开发利用汉江流域的水资源提供借鉴意义。     

汉江流域粮食生产碳排放与经济发展的脱钩关系研究

汉江流域水资源丰富,是我国重要的粮食主产区,研究汉江流域粮食生产碳排放对促进农业绿色高质量可持续发展具有重要意义。采用排放系数法测算汉江流域2008—2021年时空尺度下的粮食生产碳排放总量和结构,并通过Tapio脱钩模型分析其与经济发展之间的脱钩关系。研究发现,2008—2021年碳排放总量年际间虽存在一定波动,但总体呈现上升趋势;农业生产要素中土地翻耕和化肥使用所产生的碳排放量比重较大;汉江流域整体呈现弱脱钩状态,上游以强脱钩状态为主,下游为弱脱钩状态;汉江流域各县区的经济发展与粮食生产碳排放脱钩状态存在时空差异,2014—2017年多地呈负脱钩状态。汉江流域粮食生产碳减排效果显著,粮食生产能力有效提升,农业经济发展也取得一定成效。     

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.     

汉江流域水资源可持续利用的对策研究

水资源的可持续利用是经济社会发展可持续的前提和基础。随着经济社会的快速发展,汉江流域地区水资源紧缺矛盾日益突出,从汉江流域水资源开发利用现状及其存在的问题出发,提出促进汉江流域水资源可持续利用的建议,从而加强水资源管理,保障汉江流域地区经济社会发展、水环境保护协调发展。     

汉江流域水污染现状及污染源调查

评价了汉江流域水质污染现状：汉江流域干流水质好于支流,从上游至下游污染状况逐渐上升,主要污染物为COD、TP、NH3-N,污染特征为有机污染型。对汉江流域污染源进行了调查：汉江流域面源污染大于点源,排放负荷较大的是农业地表径流、城镇生活污水、畜禽养殖。     

汉江水污染控制信息系统GIS数据库的设计

利用组件MapObjects开发汉江水污染控制信息系统,在系统的数据库设计中,采用了异构数据模型,这种数据的组织方式,很符合所研究流域信息管理的特点,更能发挥汉江流域水环境专题GIS管理流域水环境信息的优势。该系统综合运用计算机信息技术,实现了汉江流域的水环境信息的集中、高效管理,以及流域水污染的预测、评价。为及时制定汉江流域的水污染预防和控制策略提供参考信息。     

基于GIS的汉江水污染信息管理系统的结构设计

介绍了基于GIS开发的汉江流域水污染信息管理系统的结构设计 ,本系统可实现对汉江全流域的基础地理信息、用水信息、污染信息的输入、输出、查询 ,进而利用水文水质预测模型作出评价、预测 ,为有效控制汉江流域水污染 ,促进全流域的社会经济可持续发展提供一定的决策支持。     

基于MapObjects的汉江水污染控制决策支持系统

利用组件MapObjects开发汉江水污染控制信息系统。该系统综合运用计算机信息技术 ,实现了汉江流域的水环境信息的集中、高效管理 ,以及流域水污染的预测、评价。为及时制定汉江流域的水污染预防和控制策略提供参考信息。     

湖北汉江流域环境管理探讨

文章对现代流域环境管理的基本概念和内涵予以介绍,对汉江流域环境管理存在的问题、流域环境管理应遵循的原则与政策以及应采取的对策并参照欧美流域环境管理的经验,笔者提出参考的观点与建议,旨在促进与保护湖北汉江流域水资源的可持续利用,实现流域经济社会与环境又好又快地协调发展。     

汉江中下游流域降水时空规律分析及干旱预测

近年来汉江中下游流域连续发生干旱,随着越来越多跨流域调水工程的实施,势必加剧该流域的旱情。所以,研究汉江中下游流域降水序列及干旱预测显得尤为重要。应用汉江中下游12个站点50年(1963—2012年)降水资料,通过克里金插值法和一元线性回归方程分析其降水的空间分布及时间变化规律。选取1963—2006年的数据建立灾变预测模型GM(1,1),预测该区域未来一定时期内可能发生干旱的年份。经过多种检验,模型精度较高,预测结果也基本与实际相符。     

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。     

汉江中下游水质模拟与预测--QUAL2K模型的应用

南水北调中线工程计划实施后,对汉江中下游的社会经济和生态环境都将产生影响.本文运用美国环保局最新推出的QUAL2K模型,探讨了汉江中下游的水质变化趋势.QUAL2K模型进行了部分修改,以克服QUAL2E的缺陷.将QUAL2E和QUAL2K都应用到研究河流的同一河段并比较模拟结果发现,QUAL2K比QUAL2E能更好的拟合野外观测数据.水质预测为2010年,南水北调中线工程从汉江年调水145×108m3,汉江中下游水质变化情况,预测因子为BOD,结果表明:BOD在汉江中下游江段普遍升高,这说明汉江中下游的水质总体下降,最大浓度变化分别为19.8%和21.8%.     

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。     

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.      

对汉江两度出现“水华”污染的思考

通过汉江两次“水华”基本情况的调查，根据当时汉江的水文，地质，水温等数据，分析“水华”产生的直接原因，进而提出对南水北调中线工程的环境影响汉江水资源保护的思考。     

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。     

南水北调中线工程调水前后汉江下游水生态环境特征与响应规律识别

随着我国南水北调中线工程（简称“中线工程”）于2014年底正式通水运行,科学识别调水前后汉江下游水生态环境特征与响应规律,是国家重大水利工程优化调度的迫切管理需求.基于系统收集的2010—2017年汉江下游水文、气象、水质及水生态数据匹配资料,利用多种数据模型方法识别了中线工程调水前后汉江下游主要环境要素特征和响应规律,探索了导致河流生态退化的关键驱动因子及其贡献.结果表明:①中线工程开通后,受丹江口水库下泄流量减少的影响,汉江下游多年平均流量下降了11.5%,流量年内分配趋于不均匀,流量变幅增大,人类活动对汉江下游径流过程的影响更为显著.②调水后汉江下游ρ（TP）、ρ（TN）减小,武汉段ρ（Chla）和藻密度显著上升,汉江下游水华的发生对水文过程改变更加敏感.③基于GAM模型（广义相加模型）的相关分析,调水前后影响汉江下游藻密度变化的关键因子是流量和ρ（TP）,调水前贡献率分别为27.7%和20.5%,调水后贡献率分别为65.4%和20.5%,调水后汉江下游流量对藻密度变化的贡献率显著升高,说明上游调水引起的汉江下游流量减小对水华暴发的影响十分明显,而TP等营养盐的影响相对减弱.      

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(丹江口坝下-兴隆段)水体中微塑料的赋存特征

河流作为内陆微塑料进入海洋的重要途径,其微塑料污染问题受到广泛关注. 为了解南水北调中线一期工程调水及梯级水利枢纽运行条件下,汉江(丹江口坝下-兴隆段)水体中微塑料的赋存状况,以该河段河道的表层水体以及王甫洲、崔家营、兴隆水利枢纽库区的表层、中层、底层水体为研究对象,通过野外采样调查,分析水体中微塑料的赋存特征. 结果表明:①汉江(丹江口坝下-兴隆段)表层水体中微塑料丰度的范围为4 467~8 400 n/m3,平均值为(6 260±1 431) n/m3,崔家营和兴隆水利枢纽库区中层水体中微塑料丰度均显著高于表层和底层水体. ②汉江(丹江口坝下-兴隆段)表层水体中微塑料粒径主要分布在[200, 500) μm,占比为42.5%;且随水深增加,微塑料粒径有增大趋势,崔家营水利枢纽库区底层水体、兴隆水利枢纽库区中层及底层水体中微塑料粒径均以[500, 1 000) μm为主. ③汉江(丹江口坝下-兴隆段)表层水体中观测到的微塑料以纤维状为主,占比为65.2%,但微塑料形状在水利枢纽库区随水深发生显著性变化,即随水深增加,纤维状的微塑料占比下降,碎片状的微塑料占比增加. ④汉江(丹江口坝下-兴隆段)表层水体中微塑料聚合物类型以尼龙为主,占比约为65.9%,但王甫洲、崔家营、兴隆水利枢纽库区中层及底层水体中尼龙的占比均有所下降,平均值分别为57.3%和43.1%. 研究显示,水利枢纽库区中的微塑料有在水体中层聚集的趋势,其粒径、形状和材质在不同水层的分布也有所不同,今后还需要对微塑料在水利枢纽库区中的沉降机制进行深入研究,以系统揭示微塑料在水利枢纽运行条件下的环境行为与输移规律.