河湖水系连通的理论探讨

在全球气候变化和水资源形势日趋严峻的背景下,为了从根本上提高水资源统筹配置能力、改善河湖健康状况和增强抵御水旱灾害能力,河湖水系连通作为国家新时期的一个治水方略被提出。当前关于河湖水系连通的理论基础研究要落后于实践,尚在探索之中。论文尝试从河、湖与水系等水循环基本概念入手,探讨水系的结构、特征和连通性,揭示水系连通的水循环物理机制,并进一步分析河湖水系连通的战略思想,探明其中涉及的几个关键水循环基础问题,包括水量平衡、能量平衡、水资源可再生性、水循环尺度等问题,为河湖水系连通战略的实施和理论体系的建立奠定基础。     

河湖水系连通分类体系探讨

河湖水系连通是保障国家水安全的治水新方略,科学的分类体系是开展河湖水系连通研究和生产实践的必然要求。论文结合河湖水系连通特点和内涵,提出五项分类原则:科学性、系统性、主导性、区域性和可操作性。综合考虑河湖水系连通的自然属性和经济社会属性,遵循五项分类原则,从连通性质、连通功能、连通区域、连通尺度、连通对象、连通时效、空间格局和连通方向等方面进行分类,初步构建了河湖水系连通分类体系,并对国内典型案例进行了归类;选择基于连通性质的分类、基于连通功能的分类和基于地区水资源特征的分类等三个主要分类展开分析,探讨了三种类型的连通特性、连通目标等主要问题。     

人工净化系统对尚贤湖水质变化分析与建议

尚贤湖位于无锡市新城区,是典型的封闭型人工湖泊,采用人工净化系统投入运行以维持改善湖水水质。根据近30个月湖水总氮、总磷监测分析,结合雨水和自然蒸发对尚贤湖水质的影响,研究人工净化系统对湖水总氮、总磷的削减功能。结果表明,近年来尚贤湖湖水总磷含量维持在较低水平,总氮含量持续升高,湖水有富营养化的趋势。总氮、总磷浓度呈现夏季、秋季较高,而冬季、春季低的特点。尚贤湖内人工净化系统运行初期对尚贤湖湖水总氮的削减起到了重要作用,在冬季和夏季表现出良好效果,但系统对总氮的去除效能波动较大。结合雨水和湖水蒸发的影响,人工净化系统对尚贤湖总氮年削减量为353.94 kg,总磷年削减量为20.69 kg。通过与无锡市五里湖湖水修复现状的对比发现采用单一的人工净化系统可以在短期内维持湖水水质,但对湖泊的长期治理与改善仍需要结合底泥清淤、生态修复等方法,最终达到在湖中建立稳定生态净化系统的目的。     

城乡河湖水系连通工程的生态环境效应

城乡河湖水系在防洪排涝、水量保障、水质改善、景观文化等方面发挥着巨大的功能和价值。在高强度人类活动和气候变化影响下，河湖水系受到了多重胁迫，严重影响了河湖生态功能的正常发挥。为了复苏河湖生态，国内外开展了大量的河湖水系连通工程实践。尽管城乡河湖水系连通工程取得了系列成就，但其直接或间接带来的滞后性的生态环境负面影响也相继显现，在部分区域加剧了原有的生态环境问题。因此，以城乡河湖水系演变与驱动为切入点，重点关注城乡河湖水系连通工程对水量、水质、水热、水盐、水生态等带来的正负生态环境效应，并提出了未来的主要研究趋势。研究可为未来城乡河湖水系连通工程减缓或消除负效应、强化正效应提供科学基础。     

河湖水系连通研究:概念框架

河湖水系连通已经成为国家江河治理的重大需求,提高国家水资源统筹调配能力、改善河湖健康保障能力、增强抵御水旱灾害能力迫切需要加强河湖水系连通研究,但相关的理论和技术尚处于探索阶段,远远落后于实践。论文根据新形势下保障国家水安全和提高生态文明水平的新要求,讨论了河湖水系连通的概念及内涵,并讨论了河湖水系连通的系统性、复杂性、动态性和时空性等特征,在综合考虑河湖水系连通目标和任务的基础上,提出河湖水系连通战略研究可从机理分析、系统辨识与评价、连通工程规划、系统控制与调整4个方面展开,明确了研究的总体思路,对尺度、过程、格局、功能与控制等研究的基本问题进行了初步讨论。     

河湖水系连通下郑州市人水关系变化分析

河湖水系是水资源的载体,也是人与水相互作用的媒介,河湖水系对人水关系的作用主要体现在河湖水系的连通状况上。河湖水系连通条件的改变在一定程度上能够引起人水关系的变化,开展河湖水系连通下人水关系的变化分析与研究十分迫切和关键。论文以郑州市为研究区域,在系统总结河湖水系连通条件和典型连通工程的基础上,对人水关系进行分析,通过不同时期人水关系对比,得出河湖水系连通条件下的郑州市人水关系变化情况。总结人水关系的变化规律和趋势,进一步揭示河湖水系连通演变与人水关系变化之间的内在联系机理,为未来进一步科学调控人水关系、实现人水和谐提供参考。     

星云湖浮游植物和水环境特征研究及相关性分析

于2010年9月(丰水期)和2011年3月(枯水期)对星云湖水环境特征进行调查研究。结果表明星云湖枯水期各营养盐分布较均匀;而丰水期藻类的大量繁殖打乱了水体中营养盐的均匀分布。对水生态调查结果显示,星云湖丰水期叶绿素a含量最高达到了736.56 mg/m3,位于螺狮铺和大庄河附近,浮游植物总量最高达到6.1×109个/L,蓝藻为优势种;枯水期叶绿素a含量最高达到了89.28 mg/m3,位于陈家湾和河咀附近,浮游植物总量最高达到1.04×109个/L。通过相关性分析和聚类分析可知,星云湖浮游植物总量与叶绿素a和总氮呈显著性相关关系,在丰水期和枯水期星云湖水环境状况存在较大的差别,水质易受外界环境条件的影响。在星云湖水华防治工作中,建议重点应关注各湖湾区域,尤其是南部区域的螺狮铺和大庄河附近。     

浅析我国内陆淡水湖库富营养化及防控措施

我国河湖水系众多,湖库水质直接关乎城市及农村用水安全。近40年以来随着我国工农业生产的快速发展,涉水污染也在逐步加剧,大量高营养盐来水汇入湖库,导致藻类及其他浮游生物大量繁殖,由此引发了一系列涉水环境事故,严重制约区域经济的健康发展并构成环境安全隐患。本文旨在通过对我国湖库富营养化发生发展趋势及主要防控措施的剖析,以期为湖库富营养化的针对性治理提供借鉴思路。     

深圳荔枝湖富营养化综合治理工程效果研究

分析和比较了深圳荔枝湖综合治理工程运行9个月内不同湖区水体的叶绿素a、总磷、总氮及透明度的变化,探讨了综合治理工程对城市富营养化湖泊荔枝湖的水质改善情况.结果表明,治理工程运行期间全湖湖水营养水平控制在较低水平(总磷＜0.1 mg·L-1,总氮＜1.5 mg·L-1),四湖区藻类水平北湖区(16.77μg·L-1)和东湖区(21.45μg·L-1)较低,南湖区(35.83μg·L-1)、西湖区(32.69μg·L-1)相对较高,全湖水体透明度提高(全湖平均＞0.5 m);治理工程将湖水水质由劣Ⅴ类改善为Ⅳ类,由重富营养化水平改善为富营养化水平.     

浅析抚仙湖主要入湖河流污染物特征

根据抚仙湖流域河流目标考核的要求,以及综合各污染因子的污染特征,选取了5个污染指标即高锰酸盐指数(I_(Mn))、化学需氧量(COD_(Cr))、氨氮(NH_3-N)、总磷(TP)、总氮(TN)对抚仙湖水质状况进行评价。通过分析,从首要污染因子的结果可以明确看出:抚仙湖17条入湖河流中,主要污染因子是总氮和总磷,绝大部分入湖河流综合水质总体上有逐年改善的趋势,其中山冲河水质好转最明显。     

黄河口滨海湿地水文连通对大型底栖动物生物连通的影响

滨海湿地处于海陆的交错地带,在人类活动和气候变化的双重作用下导致湿地水文连通受阻。选取黄河口滨海湿地三条水文连通强度差异明显的潮沟,调查不同潮沟的大型底栖动物群落,分析水文连通强度对大型底栖动物分布和生物多样性的影响。结果表明：记录到的大型底栖动物共有52种,优势类群为多毛类和软体动物;总体来看随着水文连通强度的增强,大型底栖动物的总密度呈上升趋势;中等水文连通强度的区域,生物多样性较高;大型底栖动物不同类群的数量和分布对水文连通引起的环境因子变化的响应也有很大的差异,多毛类和寡毛类在水文连通弱的区域占优势,软体动物在水文连通较强营养物质含量丰富的区域占优势,甲壳类在靠近潮沟源头水文连通最强的区域占优势。     

芳烃化合物水溶解度及分配系数的估算

将分子连接性指数法(Molecular Connectivity Index,MCI)与几何平均连接性指数法(Geometrical Mean Connectivity Index,GMCI)相结合,改进了GMCI的点价计算方法。使用新方法计算了34种芳烃化合物0～4阶指数的点价值,并分别通过对溶解度和点价值,分配系数和点价值进行逐步多元回归分析,建立了新的指数和溶解度、分配系数之间的定量关系模型,回归方程的相关系数为0.961、0.962,都达到了良好级,估计标准误差为0.3454、0.2674,优于MCI法和GMCI法。     

分子连接性指数法预测多氯联苯醚(PCDEs)的理化性质

通过计算多氯联苯醚(PCDEs)所有209种可能分子结构的分子连接性指数,以106种PCDEs理化性质的实验值为建模样本,建立并优选了PCDEs的饱和蒸气压(PO_L)、水溶解度(S_w)和正辛醇/水分配系数(K_ow)的定量结构--性质相关(QSPR)方程,检验结果表明方程相关性显著.在此基础上对其余103种文献中尚未报道实验值的PCDEs的上述参数进行了预测.利用得到的预测值,进一步给出了另外3种理化性质--亨利常数(H)、空气/水分配系数(K_gw)、空气/正辛醇分配系数(K_go)的计算结果.      

烷基苯磺酸盐类表面活性剂的QSTR研究

运用拓扑指数研究方法 ,对表面活性剂做QSTR—表面活性剂的急性毒性与其结构之间定量关系研究 ,证明烷基苯磺酸钠系列表面活性剂对蓝鳃鱼的急性毒性与其结构之间具有明显的相关性。通过回归分析得到其对鱼类的急性毒性 (Y)与分子二阶连接性指数 (2 Xn)的相关模型方程式为 :Y =0 .2 30 1 +0 .6573(2 Xn- 6 .6885) 2 ;其复相关系数R >0 .98,标准偏差E =32 .71 0 3,平均标准偏差D =0 .1 1 69。运用上述相关方程式计算一系列该类化合物的急性毒性 ,计算值与文献实验值吻合性好 ,表明计算公式可靠性较高 ,可以为众多的同名系列化合物急性毒性的预测和评价提供一种新的方式和手段。     

酚类化合物的生物吸附特征与其结构关系

选用经处理过的盐泽螺旋藻为吸附剂,研究其对10种酚类化合物的吸附行为。结果表明：盐泽螺旋藻对苯酚、邻苯二酚、对苯二酚、邻氨基酚、对氯酚和2,4-二氯酚6种酚均有不同程度的吸附,用Freundlich和Langmuir吸附等温方程描述时,均呈现良好的线性关系;该6种酚的吸附常数k的对数值与其分子连接性指数（²X^v）呈良好的线性关系;盐泽螺旋藻对其余4种酚（邻甲酚、间羟基酚、间氨基酚、间乙酰氨基酚）均不产生吸附。     

有机氯化物分子连接性与毒性的相关性

导出了用一阶价分子连接性指数（Ｘ）预测有机氯化物对Ｊｉａ卑鱼毒性（ｌｏｇＬＣ５０）的相关方程。分子连接指数由化合物的分子结构很容易计算出。该相关性方程含有两个变量，预测有机氯化物的毒性范围达３．５个数量级。其相关系数和标准差分别为０．９８１和０．１９。应用该相关方法可以预测大范围有机氯化物的毒性。     

Short-term effects of drawing water for connectivity of rivers and lakes on zooplankton community structure

During 28-29,September 2005,water was drawn from Hanjiang River and Houguan Lake to the Yangzi River via Sanjiao Lake and Nantaizi Lake in Wuhan in order to provide favorable conditions for ecosystem restoration.To evaluate the feasibility and validity of drawing water as a means of ecosystem restoration,zooplankton populations were studied 3 times (before,immediately after finishing and a month after drawing water)at seven locations from 27 Sept.2005 to 2 Nov.2005.Water quality in the lakes was mostly improved and zooplankton species richness decreased as soon as drawing water had finished but increased a month after drawing water.Zooplankton density and biomass was reduced in the lakes by drawing water but was increased at the entrance to Sanjiao Lake because of landform geometry change.Before drawing water,most species in Sanjiao lake e.g.,Brachionus sp.and Keratella sp.were tolerant of contamination.After drawing water oligotrophic-prone species such as Lecane ludwigii and Gastropus stylifer emerged.We conclude that drawing water could be important for improving water quality and favour ecosystem restoration.Dilution of nutrient concentrations may be an important role in the effect.     

Short-term e ects of drawing water for connectivity of rivers and lakes on zooplankton community structure

During 28–29, September 2005, water was drawn from Hanjiang River and Houguan Lake to the Yangzi River via Sanjiao Lake and Nantaizi Lake in Wuhan in order to provide favorable conditions for ecosystem restoration. To evaluate the feasibility and validity of drawing water as a means of ecosystem restoration, zooplankton populations were studied 3 times (before, immediately after finishing and a month after drawing water) at seven locations from 27 Sept. 2005 to 2 Nov. 2005. Water quality in the lakes was mostly improved and zooplankton species richness decreased as soon as drawing water had finished but increased a month after drawing water. Zooplankton density and biomass was reduced in the lakes by drawing water but was increased at the entrance to Sanjiao Lake because of landform geometry change. Before drawing water, most species in Sanjiao Lake e.g., Brachionus sp. and Keratella sp. were tolerant of contamination. After drawing water oligotrophic-prone species such as Lecane ludwigii and Gastropus stylifer emerged. We conclude that drawing water could be important for improving water quality and favour ecosystem restoration. Dilution of nutrient concentrations may be an important role in the e ect.     

取代苯甲酸在天然河流中的生物降解及其定量结构--生物降解性相关研究

以天然河流水作为微生物源 ,采用碘量法测定了 2 0种苯甲酸类化合物的 5日生化需氧量 ,并以其占理论需氧量的百分数作为表征生物降解性的参数 ,得出各类取代苯甲酸类化合物的生物降解能力为 :羟基 >氨基 >羧基 >甲氧基 >氯基 >硝基 ;对于同一种取代基 ,对位取代基化合物生物降解能力最大 ,而邻位、间位取代基化合物生物降解能力大体相同。计算了苯甲酸类化合物的分子连接性指数 ,并以 5日生化需氧量占理论需氧量的百分数为参数建立了 QSBR模型。分析结果表明 ,分子连接性指数5Xvpc、5Xp- 5Xvp 能较好地反映取代苯甲酸的生物降解性