基于遥感技术的水电梯级开发及对生态系统影响遥感监测

本文对遥感技术在梯级开发水电站识别和对生态系统的影响中的应用技术进行研究,结果表明:(1)根据水电站类型和规模特征,选择合适分辨率的遥感影像,可以对河流梯级开发水电站进行遥感识别,进而开展河流梯级开发水电站对区域生态系统影响动态监测;(2)梯级开发水电站建设对生态系统的影响可从大坝枢纽区和整个库区两个方面开展分析,大坝枢纽建设区对生态系统的影响主要表现在植被破坏、区域土壤侵蚀风险增加;对整个库区生态系统的影响则主要表现在淹没大量农田、林草、滩地、城镇和农村居民点,移民数量大,水域大幅增加但河流形态发生很大变化,建筑及道路增长迅速。     

东北某河流水节霉高发区微生物生长变化

采用聚酯薄膜,载玻片,PFU(聚氨酯薄膜塑料块)和PVC(聚氯乙烯网孔板)4种人工基质,对东北某河流B水节霉高发区的微生物生长变化情况进行了研究. 对各人工基质上生物量进行了测定和比较. 结果表明:河流B水节霉高发期高发区各采样点生物量随时间呈逐渐增加趋势;河流B和纳污河C交汇点上游100 m处(4#采样点)及河流B水节霉发生地蓄水大坝左侧(1#采样点)PVC上生物量分别为231和186 g/m2,明显高于蓄水大坝中间和右侧(2#和3#采样点,分别为94和117 g/m2),生物量的变化跟水质污染状况有关,污染严重的采样点生物量较高;污染源附近暗口(6#采样点)和暗井(5#采样点)聚酯薄膜上的生物量分别为331和242 g/m2,高于总汇入口处(7#采样点,142 g/m2);总汇入口处不同基质上生物量有所差别,其中PFU和载玻片上生物量较高(分别为622和471 g/m2),远大于聚酯薄膜(142 g/m2),可能与基质表面粗糙程度和流水冲刷有关.      

混凝土建筑物内部原型的安全监测

1引言我国幅员辽阔，有众多的山川河流。为了利用自然潜能，全国各地在有条件的地方建立了成千上万座水工大坝，用来蓄水灌溉和发电。为了保证这些大坝的安全，对它们进行必要的监测是各水库或电站部分工作人员的日常工作。同样，对众多的高楼大厦等巨形混凝土建筑物进行安全监测也是必须的。本文将首先介绍对这些建筑物内部原型进行安全监测的方法，然后以钢弦传感器的应用为例，阐述其研制的用于上述安全监测的智能式装置及其电路工作原理。2监测方法对混凝土内部原型进行观测的普遍方法，目前主要还是采用理设卡尔逊传感器，通过该传感器…     

筑坝对河流水化学和流域风化速率估算的影响——以乌江支流三岔河、猫跳河为例

利用水化学可以估算所在流域的化学风化速率,但筑坝对此的影响目前还不清楚。本研究以西南喀斯特三岔河和猫跳河河流-水库体系为研究对象,季节性调查了其水化学情况,并对其所在流域的岩石风化速率进行了估算,以评估筑坝对此的影响。调查水体的Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)的平均浓度分别为1 397、429、2 359、832μmol/L,表明其水化学组成主要受碳酸盐岩风化控制;这四种离子之和(MTDS)在水库中相对稳定且具有明显的季节变化,但河流MTDS变化相对复杂且无明显规律,表明筑坝显著影响了原有河流的水化学。河流筑坝后水流变缓,水深增加,生物作用增强,导致MTDS在水库剖面出现化学分层,而水库底层泄水的发电方式使得大坝下游水化学继承了水库底层水的特征,由此利用坝前坝后水化学数据计算出的化学风化速率差异在20%左右。     

提升水库下游河流水质的生态放流量确定和可行性分析

大型水利枢纽工程在防洪、发电、供水、航运等诸多方面发挥巨大作用的同时,也改变了河流的天然水文情势,导致下游河流流量减少,削弱了河流水体的自净能力,威胁河流生态系统功能和物种多样性.在此背景下,选定松辽流域石头口门水库及其下游饮马河为研究对象, 首先分析了饮马河主要污染组分COD和NH₃-N浓度的变化趋势以及前期石头口门水库的生态放流措施对下游河流水环境质量的改善效果,然后基于河流水动力和水质模型,通过目标水质反推水库的生态放流量,从而拟定了一套进一步提升河流水环境质量的水库生态放流方案.最后基于水库均衡分析论证了方案的可行性.研究结果表明,原有的水库生态放流计划实施后,劣V类水体同比减少54.55%,效果较为明显.为了满足“十四五”水质目标,进一步提升河流水质,除10月和12月以外,其它月份的生态放流量均需要提高,年生态补水量增加1425万m³,能够满足水库的供水、灌溉需求和蓄水计划,方案具有可行性,能够有效缓解河流水体污染,提升水质.     

夜郎湖水库水体甲基汞的分布模式初步研究

本文通过对贵州夜郞湖水库水体的2006年7月、2007年1月及3月三次采样,研究了甲基汞的时空分布模式,并探讨影响其分布的不同控制因素。比较发现,夏季水体所有形态甲基汞(总甲基汞、溶解态甲基汞、颗粒态甲基汞)均显著高于其他两季(p<0.001),而冬春两季甲基汞浓度没有明显差异。空间分布表明,夏季总甲基汞平均浓度从水库上游至下游大坝处呈现稳步上升的分布趋势,大坝处总甲基汞是上游库体的1.72倍,是同期监测入库河流的2.58倍,这说明河流经水库蓄水后,甲基汞浓度在夜郞湖水库库体内升高和蓄集,并且下游水体具有更强的甲基汞蓄集能力。研究进一步发现,水质参数悬浮颗粒物(SPM)、水温(T)和硝酸盐(NO3-)与各形态甲基汞之间存在显著的正相关关系,表明这些参数对于各形态甲基汞的季节分布起着重要作用。在夏季丰水期,河流由于雨水带进大量的农田和土壤颗粒,而成为夜郞湖水体甲基汞的一个重要输入源,同时夏季相对活跃的农业耕作活动带来表层土壤的扰动增加,这可能是引起夜郞湖水体甲基汞水平升高的一个重要原因。     

三峡大老岭保护区生态系统遥感监测与分析

基于2000、2010年Land TM/ETM数据和生态系统分类体系,分析三峡大老岭保护区内生态系统格局变化。文章通过运用ALOS 2.5 m高分遥感卫片进行人工目视解译,全面分析研究区域内的人为活动干扰情况,并且综合评估珍稀野生动植物的保护效果。遥感监测分析结果表明:受三峡大坝建成后蓄水的影响,三峡大老岭保护区湿地生态系统的面积大幅增加。保护区南部由河流型生态系统转为湖泊型生态系统,且转化强度较大,河流两岸的耕地和森林被淹没后也转为湖泊型生态系统。三峡大老岭保护区景观破碎化程度略有下降,景观格局结构向着有利的方向发展。三峡大老岭保护区人类活动类型以农田、旅游用地为主,人类活动干扰强度属于一般水平,10年内保护区内的生态环境维持较好的原生性。     

香港石岗——小溪磷、氮浓度的变化及影响因素

研究香港石岗一条小溪在1991年夏雨季溪流中氮和磷的浓度及其在暴雨过程中的变化。结果表明:在基本径流中的氮、磷浓度很低,而在暴雨期间,溪流的氮、磷浓度随水文过程线的上升而增加,但随着暴雨时间的延长,氮、磷浓度随水文过程线增加的趋势会逐渐减弱。与小溪下游汇入的河流比较来看,人为活动对河流的氮、磷浓度影响较大,如不加以控制,将会引起水质恶化。      

乌江梯级筑坝对河流碳酸氢根的影响机制

梯级筑坝显著改变了河流碳的生物地球化学循环。为了了解梯级筑坝对河流HCO_3~-的影响,本文对乌江中上游梯级水库的HCO_3~-浓度、溶解无机碳同位素(δ~(13)CDIC)及相关的环境参数进行了长时间跨度的分析。乌江中上游梯级水库-河流体系HCO_3~-浓度为1 42154～3 38752μmol/L,平均值为2 36321μmol/L;δ~(13)CDIC为-1066‰～-452‰,平均值为-854‰;梯级筑坝导致河流具有下游HCO_3~-浓度升高的变化趋势。河流筑坝发电,易形成峡谷型深水水库。碳同位素证据和相关性分析表明,上层的光合作用和下层的呼吸作用成为控制发电水库碳循环的主要因素。这导致HCO_3~-浓度在水库剖面上呈现出由上层至下层逐渐增高的变化规律,再加上水库底层泄水的发电方式,最终导致梯级筑坝河流下游HCO_3~-浓度逐渐升高。本研究将加深梯级筑坝对河流碳循环影响机理的理解。     

普定水电站观测孔水文水化学特征及其潜在风险评估

在喀斯特地区建设和管理水电站难度较大,不但要考虑水库蓄水、岩溶的发育、以及大坝的安全稳定等因素,还需要考虑水文水化学对大坝和机组安全运行的影响。通过对贵州普定水电站大坝的坝底廊道和左右坝肩廊道水的监测和取样,对水温、水位、电导率、Ca2+、Mg2+和HCO-3进行了对比初步分析。得出以下认识:从水温和水位上看,其对大坝安全运行产生风险的可能性不大;根据对Ca2+、Mg2+和HCO-3的分析结果,发现三个廊道内水对大坝都具有不同程度的侵蚀作用,对帷幕灌浆的砼结构有不同程度的破坏,对冲沙闸附近的混凝土的侵蚀程度比其他位置要大;同时发现所有水的Ca2+浓度都较高,很可能对发动机安全运行造成影响,需要定期维护消除。     

三峡库区堆存垃圾浸出污染物的水质影响模拟

以三峡库区坝前水位135～175m范围的生活垃圾为研究对象,调查分析了其堆存量、空间分布和理化特性;通过污染物溶出动态模拟和放大实验研究,估算了生活垃圾中有机污染物的溶出源强,并运用河流岸边稳态衰减模式计算了不同处置方案对库区水质的影响程度.针对基准方案和135m蓄水期处置方案,分别对库区局部河段水质和干流水质的影响进行了分析比较.结果表明,若采用基准方案,即将淹没区内约600×104t的生活垃圾就地处置,淹没于水中,将会对库区水质安全构成较大的威胁;若采用135m蓄水期处置方案,则水体中CODcr值增加不超过0.03mg·L-1,对库区干流水质的影响较小.     

乌江中上游段河水主要离子化学特征及控制因素

开展人类活动影响下乌江中上游段河流水化学特征研究,有助于流域地表水资源有效开发利用和保护.本文采用主成分分析法对乌江中上游段的六冲河、三岔河、猫跳河、清水河的主要离子化学特征及控制因素进行了定量评价.结果表明,乌江上游段4条河流优势阳离子均为Ca~(2+)、Mg~(2+),两者占全部阳离子的70%以上,阴离子以HCO~-_3、SO~(2-)_4为主,两者占总阴离子的85%以上.与乌江1999年水化学数据相比,本次样品的阴阳离子浓度出现了明显增加,主要表现在NO~-_3、SO~(2-)_4等受人为活动影响显著的离子方面.受流域碳酸盐岩地层的控制,4条河流水化学类型以HCO_3~-Ca为主,少部分样点为HCO_3·SO_4-Ca型,反映出部分样点可能受到人类源的SO~(2-)_4影响.河水中Na~+、K~+、Cl~-主要来源于大气输入,Ca~(2+)、HCO~-_3、Mg~(2+)主要来源于碳酸盐岩的溶解;NO~-_3和SO~(2-)_4主要来源于人为活动.主成分分析法和相关分析得出:六冲河、三岔河、清水河上游水化学成分主要受大气降水及碳酸盐岩的溶解因子的控制,向下游受人为活动因子影响均增强;猫跳河上游、下游水化学组成主要受大气降水及碳酸盐岩的溶解控制,而中游湖泊受人为活动影响明显.清水河支流南明河中下游水化学组成主要受人为活动因子控制.     

三峡工程对河流生态系统服务功能影响预评价

根据三峡工程对河流生态系统服务功能影响的特点,建立了评价指标体系,预评估了三峡工程全面竣工正常运行后,对河流生态系统服务功能的6项正面影响和5项负面影响。结果表明,防洪和发电是三峡工程的主要功能,年功能价值分别为106.84×108元和211.70×108元;旅游、减少有害气体排放、改善川江航道和水库养殖也是三峡工程的重要功能;6项正面影响的年功能价值总计489.70×108元。库区污染、泥沙淤积和水库淹没是三峡工程的主要负面影响,年损失值分别为24.06×108、7.22×108和6.27×108元;对生物的影响和对河流生态系统的占据,也是不容忽视的负面影响;5项负面影响的年功能损失值总计37.83×108元。     

澜沧江小湾水坝运行前后大型底栖动物群落及水质评价

为探究大型河流建坝前后大型底栖动物群落动态及水生态系统的变化情况,选取澜沧江中游小湾水坝库区及下游河段为研究区,结合流域梯级水坝建设规划,分别于2008年、2010年、2011年和2016年开展大型底栖动物定点采样调查,分析水坝运行前后大型底栖动物群落物种组成、密度、生物量、功能摄食群的变化,并开展水质评价和库区总生物量分析.结果表明:大型底栖动物群落优势种由适应自然河流急流生境的昆虫纲蜉蝣目、襀翅目和毛翅目（EPT种类）演变为适应水库静水环境的双翅目摇蚊科和寡毛纲种类;密度和生物量与蓄水前相比显著降低,表现为坝前静水区低于上游过渡区的分布格局;功能摄食群由掠食者种类占优势演变为收集者占优势;基于Goodnight-Whitley指数的水质评价结果表明,库区水质相比蓄水前有逐渐变差的趋势,坝前静水区与过渡区相比水质相对较差;库区大型底栖动物总生物量显著低于蓄水前自然河流时期.研究显示,由于澜沧江小湾水坝蓄水后生境条件的变化,库区大型底栖动物群落及其分布格局发生了明显变化,同时受澜沧江上游河段梯级开发的影响,库区大型底栖动物群落还处于动态变化过程中.      

当前长江生态环境主要问题与修复重点

几十年来,长江流域治理和开发取得了巨大成绩,同时也对河流造成了趋势性的改变,生态环境问题十分突出,当前生态环境状态主要是大型水利水电工程等人类活动改变了河流自然属性、降低了环境容量。作为长江保护的重点,生态环境修复必须抓住重点,要避免造成新的破坏。提出以"水资源工程"重新定位上游大型水电工程,修复河流水文状态;"水库挖泥"消除淤积,修复河流物质通量;增加"引清水入洞庭",提高洞庭湖环境容量;加强长江中下游河道维护和分蓄洪区建设,提高防洪能力;以"调峰调能"定位梯级发电,捆绑开发水库水面光伏电力,降低水库群热效应等建议。     

海河流域河流空间分布特征及演变趋势

海河流域涵盖我国"京津冀"经济圈,河流对流域内人类生存和经济发展具有重要支撑作用,研究河流空间分布及演变趋势对于合理利用河流水资源、保护河流生态和实现经济可持续发展具有重要意义.本文运用遥感资料的GIS分析方法,对海河流域的河流地貌、水系结构、河流曲率和河网密度、闸坝等指标进行分析,发现:1海河流域河流地貌划分为上游山区段、中部平原段和下游滨海段,3个区段水系形状依次为树枝状(受人为干扰小),编织状(中度人为干扰),稀疏编织状(人为干扰强烈);2流域水库和水闸修建阻断河流纵向连续性,五大水系(滦河、北三河、永定河、大清河、子牙河)连续性指标值低于5;320世纪60年代—80年代—2000年,流域河流平均曲率不断减小,河网密度呈现不定向波动,反映出人为控制对河道形态改变程度大.今后应减少人类活动对河流自然属性的改变,河流治理和修复过程中应充分考虑保护和改造河流地貌、水系结构、河流曲率和河网密度.     

人为扰动下河流复氧激增现象及机制分析

为探究河流复氧规律及其机制,研制出改变河道局部水流流速的深控型水平推流曝气装置,并使用该装置在天津市外环河中进行原位试验,探究人为扰动对河流复氧系数的影响.试验结果表明,装置工作时纵向流速提高至40cm/s,最大增幅22倍;水体溶解氧浓度提高0.6~1.7mg/L,约10%.研究发现,经典的Owens等5组河流复氧系数经验公式均低估了扰动下的复氧系数,试验均值约为49.5d^-1,是理论值的10~100倍,即河流复氧在人为扰动下发生激增现象.分析成因表明,湍流动能与河流复氧系数显著正相关,区别于自然流动,人为扰动提升了水体纵向和垂向湍流动能,加速了中下层水体溶解氧扩散,提高了复氧率,进而发生了复氧激增现象.研究成果为提升城市河流水质的水力学方法提供了科学依据.     

贾汪区地表水环境现状分析

论述了地表水及地下水水质状况,区内主要河流的基本情况、蓄水能力,现在的污染状况,工业污染源、农业污染源对河流的影响,4个监测断面的水质达标情况.在此基础上对水环境现状进行评价,提出了建议,对今后的水环境保护工作具有一定的指导意义.     

新安江水库悬浮颗粒物时空分布、沉降通量及其营养盐效应

为分析降雨入流影响下水库悬浮颗粒物的时空分布及沉降特征,在华东地区最大水库新安江水库(千岛湖)的河流区、过渡区和湖泊区(分别对应街口、小金山和大坝这3个水质断面)布设水体沉降物自动捕获器和水质高频自动监测浮标,结合定期水样采集分析,开展了为期1 a的水体颗粒物沉降通量及其营养盐效应观测研究.结果发现,水库水体浊度、悬浮颗粒物浓度(SS)、颗粒物沉降通量与降雨量、入库流量极显著相关(P0.01),其中浊度与SS的相关性最好(R~2=0.86);在降雨较多的春夏季,SS空间差异明显(河流区过渡区湖泊区),而秋冬空间差异不大;颗粒物沉降通量具有明显的时空异质性,空间上河流区过渡区湖泊区[分别为27.82、 4.34和0.26 g·(m~2·d)~(-1)],时间上春夏季秋冬季;结合全湖60个点位四季悬浮物浓度调查估算,全库颗粒物沉降通量为2.57×10~6 t·a~(-1),其中春夏季沉降通量高于秋冬季;街口、小金山和大坝捕获沉降物中颗粒态氮含量(PN)分别为6 812、 15 886和21 986 mg·kg~(-1),磷含量(PP)分别为2 545、 3 269和3 077 mg·kg~(-1),自上游向下递增.统计分析表明,中雨以上降雨过程与河流区浊度增量呈指数相关(R~2=0.81),持续强降雨则对浊度有累加效应,但对过渡区影响不大;SS浓度自河流入库区至下游大坝随距离增加呈较好的指数下降特征(R~2=0.84),降雨较多的春夏季更为明显.结果还表明,新安江水库年均库容淤损率为0.07%,与全国其它大型水库相比较低,但是坝前沉降物营养盐含量较高,具有一定的内源释放风险;管理上应加强流域水土保持治理,降低降雨冲刷对水质的影响;同时关注坝前高营养沉积物的内源释放对水质的影响.     

大清河水系河流表层沉积物重金属污染特征

沉积物中重金属污染是影响河流水生态系统健康的重要因素.本文采集大清河水系河流表层沉积物,分析了沉积物粒径分布、沉积物中有机质及6种重金属的含量,并采用富集系数法和生态危害指数法进行了重金属的来源解析和风险评价.结果表明:大清河水系河流表层沉积物粒径分布以粉砂为主,占51.27%,砂、黏土所占比例较低,分别为38.56%和10.17%;沉积物中有机质平均含量达到3.94%,且平原/滨海段含量较高;6种重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量均值分别为0.68、110.28、73.91、34.74、32.01和227.88 mg·kg-1,均超出背景值.Cd、Cu和Zn的富集系数分别为5.90、2.69和2.15,以人为来源为主;潜在生态危害指数大小顺序为Cd(217.38)Cu(16.05)Pb(7.45)Ni(5.64)Cr(3.23)Zn(2.91),其中Cd呈很强生态危害;重金属综合潜在生态危害表明,大清河水系河流表层沉积物整体处于中度生态危害(RI=253.56).此外,随沉积物中有机质含量增加,Cu和Zn含量增加;随沉积物粒径中值增大,Cd含量增加.