典型湖库富营养化的模糊综合评价研究

随着氮磷等营养盐类的不断排入湖库中,导致了水体的富营养化,使得水体透明度下降,产生异味,对人们的身体健康造成威胁。通过采用合适的水体富营养化评价模型,可以对水体的污染现状进行评价,得出正确的结论,以便采用适当的处理方式及时处理富营养化状况,减少对水环境和人体健康的危害。采用模糊综合评价法,将评价指标进行层次分析,并根据指标的相互关系,确定了各指标的权重,建立了模糊综合评价的数学模型。最终根据建立的评价指标体系、确定的评价标准和实测的湖库（巢湖、洱海和微山湖等）水质资料,得到了我国典型湖库的富营养化评价结论。评价结果与实际状况相吻合,说明该模型适合广泛应用     

南水北调东线工程徐州段河流生境质量评价

河流生境质量评价是河流生态系统健康评价的关键之一。本文评价自然和人为作用下的河流生境质量,以南水北调东线工程徐州段丰县、邳州两市输水通道上的河流为研究对象,结合环境特点,选择了反映河道生境、河岸生境和滨岸带生境的10个指标,给出了每个指标的评价方法和5级标准特征值,建立河流生境质量评价体系,确定评价指标的等级标准,对研究区内16个河段的生境质量状况进行综合评价。结果表明:(1)河流生境质量指数(IRHQ)综合得分介于33~91。根据评价等级划分标准,其中有50%的河段生境质量达到"优"等,其余介于"良"等到"劣"等,河流生境质量整体状况良好。(2)河流生境质量指数与NH_4~+-N、COD、TN呈负相关,与DO呈正相关,多项生境指标也与水质指标具有相关性,表明生境质量与水质的相互影响。     

淀山湖浮游植物营养限制因子的研究

通过藻类增长的生物学评价(Nutrient Enrichment Bioassay)研究淀山湖浮游植物生长限制性因子,并采用析因方差分析和事后比较方法分析营养盐（PO^3-₄P、NH₃N、NO^-₃N）对浮游植物生长速度、平均最大现存量和平均最大特定增长率的影响。研究表明：磷对浮游植物生长有明显的促进作用,能提高浮游植物的生长速度和现存量,且促进作用随磷浓度（0.13～0.53 mg/L）的增加而加强,磷是淀山湖浮游植物增长的第一限制性因子;低浓度硝氮（2.91～5.91 mg/L）对浮游植物生长有微小的促进作用,但高浓度（5.91～8.91 mg/L）的硝氮表现出抑制作用;氨氮对浮游植物生长有抑制作用,并随浓度（1.25～7.25 mg/L）的增加而增大;添加磷+硝氮能明显促进浮游植物生长,磷与硝氮之间存在一定的交互作用.     

富营养水体中浮游植物生长的营养限制研究

选取位于武汉城郊汤逊湖畔的30个养殖池塘作为研究对象,运用营养盐加富试验评价了浮游植物生长的氮磷限制类型。研究发现这些池塘的氮磷含量均较高,尤其是TP,绝大部分都在0.4 mg/L以上,TN/TP(原子比)变化范围为1.7~20.3。相关分析显示,浮游植物的生物量与氮素(TN,TDN,NO3-,NH4+,NO2-)显著正相关(r=0.402~0.677,P<0.05);但与磷素(TP,TDP,PO43-)无显著相关性(P>0.05)。营养盐加富试验显示浮游植物群落对加N的响应程度要显著大于加P;受N限制的池塘数量占50%;P限制的占13.3%;N、P共同限制的占23.3%;而不受N、P影响的仅占13.3%。这些结果表明:在富营养的水体中,当TP浓度>0.4 mg/L且TN/TP<20时,N是限制浮游植物生长的主要因子,P处于第二位。     

三峡水库干流与香溪河库湾水体营养状态及其对水文条件的响应

基于三峡水库干流和香溪河库湾2003年7月至2013年7月10年间的水质数据,采用Carlson营养状态指数营养状态指数及差值二维坐标评价方法,阐述三峡水库干流和香溪河库湾在蓄水前后10年以来的营养水平,评价其水体营养状态及其限制限制因素,通过建立干支流中营养状态与水动力条件的关系,判断在干支流上水动力条件是否是富营养化的限制因子.结果 表明:蓄水10年来,三峡水库水体营养状态没有出现显著的上升或下降趋势.在三峡水库长江干流水动力条件对营养盐利用几乎没有调控作用.与水库干流不同,在香溪河支流库水动力条件在一定程度上能影响藻类对营养盐的利用,即可通过调节香溪河支流库湾水动力条件来控制藻类水华的发生.     

湖库水环境质量评价及其变化趋势分析

为了全面掌握湖库的水质状况与污染现状,本文对其进行了水质污染特征、水质现状和湖泊富营养化状况3个方面的水环境质量评价。采用秩相关系数法对其进行了变化趋势分析。结果显示:影响湖库水环境质量的主要污染因子为总磷,枯水期水质状况为良好,平、丰水期水质状况为轻度污染,营养状态属中营养。对湖库的3个断面的高锰酸盐指数进行趋势分析得出:断面1在枯水期呈下降趋势,平、丰水期无明显变化(波动);断面2和断面3在枯、平、丰水期均无明显变化(波动)。     

长江中游潜沼化土壤的限制因子及其对策研究

研究表明，地下水和单一的种植结构与利用方式，是长江中游地区潜沼化土壤生产力的主要限制因子，在调查和田间试验的基础上，在国家目前难以实现配套水利工程设施的条件下，提出了以生物措施为主，结合小型工程措施进行综合改良利用，治渍改土的切实可行的方案，在优化农业结构的前提下，比较了诸多优化模式，通过田间试验，筛选出诸如退田还湖，种植水生经济植物，垄稻沟鱼及各种轮作方式，同时适当引进耐潜作物品种，实行配方施肥     

滆湖轮虫群落结构及其与水环境因子的关系

为研究滆湖轮虫群落结构特征及其与环境因子的关系,于2013年对该湖轮虫群落和相关环境因子按季度进行了调查研究。共鉴定出轮虫23属55种,富营养化指示种44种。全年优势种为:矩形龟甲轮虫、螺形龟甲轮虫、广布多肢轮虫、长肢多肢轮虫、萼花臂尾轮虫、角突臂尾轮虫、长三肢轮虫和前节晶囊轮虫。轮虫年均密度和生物量分别为1 820.0 ind./L和2.93 mg/L。季节上,秋季密度(3 555.0 ind./L)最高,春季生物量(6.31 mg/L)最高;空间上,南部密度(2 655.0 ind./L)最高,北部生物量(3.26 mg/L)最高。轮虫群落在季节上差异较大,而在空间上差异不明显。相关性分析和多元回归分析显示总氮和COD_(Mn)是对滆湖轮虫群落结构变化起关键性作用的非生物因子。另外,通过轮虫优势种指示种和轮虫多样性指数等参数,得出2013年滆湖营养程度为富营养水平。     

武汉沉湖湿地水鸟群落特征及其与富营养化关系研究

富营养化是水中氮、磷等营养物质大量积累引起的水质污染现象,直接导致水体群落结构的改变,这一定程度上引起了以水生生物为食的水鸟的群落特征的变化。为找寻水鸟群落特征与富营养化两者的关系,2010年1月~2013年1月3年内按春夏秋冬4季对武汉沉湖湿地自然地保护区水鸟进行了调查,沉湖和张家大湖的水鸟多样性有明显的周年变化规律,多样性指数冬季最高,最高值分别为12.19和9.89;春夏季最低,最低值分别为7.53和2.45;对比分析了两个子湖,沉湖湖区与张家大湖湖区富营养化指数TLI分别为64和78,沉湖水鸟种类、数量和多样性指数皆高于张家大湖,湖泊富营养化会影响水鸟多样性。     

基于探索性数据分析的汉丰湖富营养化驱动因子研究

为了探究汉丰湖富营养化驱动因子和营养状况,基于2014年水质监测数据,应用探索性数据分析方法初步研究了汉丰湖水动力条件与环境因子的相关性、水质主成分、相关环境因子熵权和营养健康指数。回归分析结果表明：水位与透明度呈正相关,流量与DO呈负相关,与流速呈负相关的因子为Chla、CODMn、NH+4-N和DTP;主成分分析提取的3个主成分分别反映了营养盐、有机污染以及藻类信息;DO、TN和TP的熵权表明汉丰湖水体的富营养状况受制于耗氧有机污染和氮、磷营养盐;营养健康指数S1>S3>S6（湖心）>S7（湖尾）>S5（湖首）>S4>S2。汉丰湖水体营养状况介于中营养到轻富营养,其中南河营养状态较高,湖心营养程度高于湖首和湖尾。减少有机污染物、营养盐的输入和改善局部水域的水动力条件可抑制藻类生长,有利于防治富营养化。 关键词： 探索性数据分析;汉丰湖;富营养化;驱动因子;水动力条件;主成分;熵权;营养健康指数     

Environment and sustainability of the Middle Route,South-to-North Water Transfer Project in China: a close look

In many arid and semiarid regions, water scarcity, population increase and frequent droughts are exerting great pressures on water resources. Presently, the Mid-route of the South-to-North Water Transfer Project (MRSN) was built to mitigate the water crisis in the north of China by long-distance transfer of water from the Yangtze River in southern China. This study investigated the running condition of the MRSN, including operation management, freezing situation and water quality. Water samples were also taken from different sites and then analyzed in laboratory. Results suggest that the project was reasonably designed and the project management was excellent. Closed management was adopted in the project to protect water quality. The sediment concentrations and water turbidities of the water samples were in the range of 0.2–0.8 kg/m³ and 0.8–1.7 NTU, respectively, which met or were close to the standards of drinking water in China. Water freezing is also not a problem, since the thickest ice was only 0.9 cm even in the coldest season as the authors measured the investigation, and at the same time, the ice booms worked well. In the future, it is promising that to effectively integrate the methods of self-rescuing and water importing could fundamentally conquer water shortage, reasonably allocate water resources and finally achieve the harmonious development of economics, ecology and society.     

"南水北调"中线水源区可利用降水量时序分析——以十堰市为例

可利用降水量的盈亏程度对于"南水北调"输水工程水源区和受水区的水资源、水环境和社会发展具有重要意义.基于4个气象站逐日数据计算地处"南水北调"水源区的十堰市1980～2019年可利用降水量,并利用Mann-Kendall方法和小波分析探讨40年间可利用降水量变化特点.研究表明:受十堰市40年间降水量减少和潜在蒸散发增多的影响,可利用降水量呈减少趋势,变化倾向率为42.796 mm/1Oa;年均和各季节可利用降水量均发生过突变,年可利用降水量突变发生在1991年前后;十堰市全年和各季节可利用降水量的显著变化周期均在5年以内.十堰市可利用降水资源日趋紧张,应充分利用好客水资源,提高水资源利用效率,保障"南水北调"输水工程平稳运行.     

基于全排列多边形综合图示法的水质评价

针对水质评价指标的多样性和由单指标给出评价结果的不相容性,为对各级指标进行综合评价,提出了全排列多边形综合图示评价方法.该方法综合考虑了各级指标临界值对综合指标的放大和紧缩效应,反映了整体大于或者小于部分之和的系统整合原理.该方法与主成分分析法相比,能够克服主成分分析法要求影响水质的各项指标之间的关系都为线性关系的缺点.为有效地评估南水北调东线源头承质情况,建立了基于全排列多边形综合图示法的南水北调东线源头水质评价模型.最后,以长江芒稻河断面和中泓两个断面2001-2008年的水质监测数据为例对模型进行验证,结果表明:2001-2008年中泓断面的水质基本满足《地表承环境质量标准》(GB3838 - 2002)中第1类水质评价标准,而芒稻河断面的水质基本满足第Ⅱ类水质评价标准.总体上,中泓断面的水质优于芒稻河断面的水质,近年来,由于受工业或生活污水影响,两断面的水质状况都呈逐年恶化的趋势.     

南水北调西线工程水源区水资源的立体监测

随着全球变化和人类活动影响的加剧,以及水资源演变的"自然—人工"二元驱动特性凸现,传统的水资源监测难以满足现代水资源开发、管理与保护的需求,针对西线工程水源区现有水资源观测站网存在的地基站点稀疏、布局不尽合理、监测手段落后和信息共享不畅等问题,提出了客观性、整体性、共享性、信息化、经济性五大监测站网优化原则。以气象与水文监测发展规划,行业规划与标准,水文、气象及生态监测研究新成果为优化依据,以GPS水汽观测、AWS自动气象站观测网、风廓线仪、边界层铁塔、探空观测以及多普勒雷达系统等现代化观测手段对区域空中水资源进行监测,同时,新增地表水水质站31处、降水站54处、生态水文监测站14处、水位站7处、水文站25处和土壤墒情站14处,对四川省境内的陆面水资源进行监测,新增自动气象站观测站点18处、水文站7处和土壤墒情观测站7处,对坝址以上集水区的陆面水资源进行立体监测,形成空基—地基一体化的水资源监测网络系统,为工程建设与运行调度、区域生态保护、经济社会发展提供支撑。     

南四湖新薛河湖滨带湿地修复效果评价

通过对南水北调东线南四湖新薛河入湖口湖滨带人工湿地修复区的植物群落组成和物种多样性进行调查,采用Shannon-Wiener指数、Simpson指数、均匀度指数和丰富度指数对该地区的植物物种多样性进行分析,以评价退耕还湿措施对湖滨带退化湿地的生态修复效果.结果表明,经过2年的生态修复工作,湖滨带退化湿地中的植物物种数量由修复前的16科25种提高到修复后的24科47种.修复后的湖滨带湿地生态系统具有较高的生物多样性,其物种多样性明显高于未修复地区,其中,修复后的湿地高位台田区Shannon-Wiener指数、Simpson指数、均匀度指数分别为1.619、0.745和0.860,远高于未修复高位台田区的0.060、0.012和0.065.通过退耕还湿措施修复的湖滨带人工湿地系统对于恢复南四湖湿地的物种多样性、实现湖滨带湿地生态系统的自然可持续性具有重要的意义.     

南水北调东线Newsvendor优化模型

结合南水北调东线工程实际,对南水北调东线水资源供应链系统进行了界定,考虑准市场条件下南水北调东线供应链的优化问题,在降雨服从随机分布条件下分别建立了需求与降雨无关、需求与降雨相关情形下的南水北调东线供应链Newsvendor优化模型,并进行了算例分析,研究表明:需求与降雨相关情形下的最优生产量不高于需求与降雨无关情形下的最优生产量;无论是需求与降雨无关还是需求与降雨相关情形,江苏系统供销商的最优生产量对于本地终端零售价和本地缺水成本不太敏感,随着外地批发价和外地缺水成本的增大而增大,随着持有成本的增大而减小,随着供销商的降雨量利用比率的增大而减小;其中,需求与降雨相关情形,最优生产量还随着本地终端用户的降雨量利用比率的增大而减小。论文对于南水北调工程优化运营调度的理论和实践有一定的学术价值和应用价值,同时对于丰富Newsvendor优化模型的理论和应用推广有着积极的意义。     

南水北调东线水资源配置中的期权契约研究

针对南水北调东线实际和传统水资源配置方法的局限性。借鉴金融工程的理念。引入水期权契约作为市场机制下水资源配置的一种方式．用以提高干旱年水供给保证率、规避水价波动风脸,从而提高东线水资源使用价值。分析期权契约理论用于南水北调水资源配置的可行性。并根据东线受水区流域水资源供求缺口的影响因素分析．得出水价的均值回复特性。在上述分析基础上引入多次执行期权契约。考虑应用动态规划方法对期权价值进行求解。并通过算例分析验证了该方法的可行性．最后根据南水北调东线实际构建了水期权契约在东线的应用流程。     

基于定额的南水北调工程两部制水价模型研究

南水北调工程是我国水资源合理配置的重要工程,水价问题是南水北调工程的核心问题,利用合理的水价机制调控水价,能有效减少我国水资源的浪费,促进水资源的合理配置.以南水北调工程受水区用水户用水定额为基础,考虑受水区不同的供水保证率和水源区不同供水年份的情况下,建立了基于定额的南水北调工程两部制水价模型.在该两部制水价模型下,既可以保证南水北调工程受水区各用户的基本定额用水需求,还可以在不同的丰、平、枯水年份,南水北调工程供水保持不同的水价:丰水年份水价低、枯水年份水价高.因此,通过该模型计算的水价,能使受水区用水户最大限度地合理使用南水北调工程供水,有利于南水北调工程的良性运行和工程供水资源优化配置,以及受水区多水源水资源的优化配置.     

南水北调东中线受水区水资源与社会经济和谐度评价

南水北调工程是解决我国北方水资源严重短缺的特大型调水工程,合理评价其受水区水资源与社会经济和谐状况,有助于该工程水资源优化配置和合理调度,充分发挥该工程的效益,促进受水区和谐社会的建设。本文在界定水资源与社会经济和谐内涵基础上,构建水资源与社会经济和谐评价指标体系及模型,并对南水北调东中线受水区典型城市进行了评价,本文在参考前人研究成果的基础上,界定水资源与社会经济和谐内涵,以水资源作为投入,社会经济作为产出,结合南水北调东中线受水区典型城市实际,选择供水量、人均GDP等指标,构建水资源与社会经济和谐度评价指标体系,运用数据包络分析方法,以东线受水区济南、天津等8个城市及中线受水区石家庄、北京等8个城市共16个城市为决策评价单元,构建水资源与社会经济和谐度评价模型,考虑投入产出滞后性,根据收集整理的数据对南水北调东中线受水区典型城市进行了评价,结果表明南水北调东中线受水区典型城市水资源与社会经济和谐度差异较大。建议天津、济南、北京、石家庄、徐州等和谐程度低且投入相对冗余、产出相对不足的城市应更加积极采取相应对策措施,尽快促进水资源与社会经济和谐发展。     

南水北调中线工程水源区水土保持治理成效

为评估南水北调中线工程水源区的水土保持治理成效,从而为现阶段制定水土保护措施提供科学依据,利用遥感数据分析了水源区39个区县2010～2015年的生态系统变化,基于InVEST模型研究了水源区的土壤保持功能及时空分布.结果 表明,通过实施水土保持林草措施、小流域综合治理等方式,2010～2015年水源区的自然生态空间面积、格局得到了提升优化,水土保持治理成效明显,主要表现在:(1)水源区湿地、灌丛、森林等减缓泥沙流失的“汇”景观类型的面积增幅分别为11.49％、0.29％、0.11％,同时连通性升高,破碎化降低;农田、裸地等促进泥沙流失的“源”景观类型面积减幅分别为2.24％、2.39％,同时连通性下降,破碎化增强;(2)整体上植被恢复显著,植被覆盖度均值从63.06％提高到72.33％;(3)单位面积生态系统土壤保持能力增加了2.74t/hm2,增幅为0.73％,总体上79.34％的区域土壤保持能力提升.值得重视的是,在人口分布较密集汉中盆地、丹江口库周、淅川中部和南部等农田平原地区,还需加强土壤保持治理,可通过在农业景观区域实施植物篱、栽植经济果林等措施,降低耕地、裸地的空间连接度,从而增强土壤保持能力.