南水北调工程及其生态安全：优先研究领域

南水北调工程的实施将大幅度增加黄河上游径流量，并同时减少长江尤其是其上游及汉江下游的径流量，从而导致两条主要河流及其支流的水环境改变。中线工程从汉江上游丹江口水库调水，库区上游90 000余km2内的非点源污染和1 300万人口的生活污水处理设施的缺乏对水质将产生重大影响;调水引起水文节律的改变从而对东线沿途的湖泊生态系统产生重大影响;黄淮海平原受水区可利用水量的增加也可能导致该地区的盐渍化。介绍了南水北调工程并讨论了其必要性，提出了工程对生物迁移的影响、水环境及水生态安全、水资源保护的流域生态系统管理和西部退化生态系统的恢复和重建等优先研究领域，并提出结合“中国生态系统研究网络”、“生态环境国家野外科学观测研究站”的建设和长期监测来保障工程生态安全的策略。     

南水北调西线一期工程大渡河流域减水段生态水文浅析

南水北调西线一期工程调水前河流生态水文特征、调水对生态影响的研究对于进一步探讨有利于生态保护的水利工程调控措施具有重要意义。采用IHA方法分析大渡河流域调水区河流调水前的水文资料,提取对基本生态条件维护具有重要意义的月基流量作为特征流量,采用Tennant法评价基流量对生态的有利程度,以历史上曾经发生过的特征流量对生态的意义作为参照,对比分析一期调水工程实施后水文站月平均流量对生态的有利程度,间接推求坝址下游近坝段特征基流量,探究调水后月均流量对生态的有利程度。结果表明：随着沿程流量的恢复,绰斯甲站、足木足站河道水量得到恢复,调水后月平均流量对生态有利程度能达到较好状态;坝址下游河段调水后月平均流量的生态有利程度汛期较差,珠安达和霍那坝址下游6月份甚至为“极差”水平     

中线调水工程实施后汉江下游水运条件与沿江地区发展——以荆门市为例

南水北调中线一期调水方案,拟定在汉江中下游建设系列补偿工程,即兴隆枢纽、引江济汉、局部航道整治和部分闸站改建4大工程,以减少因调水可能给汉江中下游造成的不利影响。补偿工程实施后,不仅会改变汉江下游水文条件和湖北中部河网格局,而且使汉江下游水运条件也发生新的变化：一方面可一定程度地提升河道的通航能力,另一方面开辟了新航道,改变下游水运格局。汉江中下游水运条件的变化,给沿江地区经济发展必将带来新的影响。荆门是汉江中下游交接处临江最大的省辖市,针对目前面临的发展水运的机遇及汉江水运存在的问题,应采取有力措施,振兴汉江水运,构建地方经济发展的新支点     

水电工程干扰下饮用水水源地的水质风险评估

采用数值模拟方式预测和评估水电工程对其影响区内饮用水水源地的水质风险,其目的在于辨析工程对取水水质安全的影响。以汉江上游待建旬阳水电站库区内水源地为例,建立二维水流和水质数学模型,分析了水域水动力学和水质变化特征,选取最不利方案进行水质风险评估,并从水体水动力特征和营养状态判别了富营养化风险程度。研究表明：工程兴建后水源地水域水流变化和取水口临近支流潜在污染源的威胁,水质遭受污染的风险增大,在月河水质超标及特定水库运行条件下许家台取水口水质无法保障。同时,水域富营养化水平相比建库前并没有显著的提高。研究可为水电开发涉及水源地项目的水环境影响分析提供理论依据     

南水北调中线工程中的引江济汉补偿工程

引江济汉是南水北调中线引汉调水的补偿工程,按总体规划应结合当地水利规划建设,不宜修成封闭的“高架”水渠只向汉江下游补水。遵循节约资源、保护环境、推动发展的思路,引江济汉应以江苏江水北调模式,扩展和延伸为引江入汉济黄,取代南水北调中线二期扩建工程。①引江入长湖利用沮漳河下游河道输水,并改造荆州城市水系,破解血吸虫病传播扩散、泥沙入湖和水源污染三大环境风险;②引江入汉利用长湖调蓄提水至兴隆水库,节省渠道长度;③碾盘山梯级采取一级二站抽水蓄能开发方式,简化汉江干流反向输水工程,抽江至崔家营水库,引清调度改善汉江中下游水质,又为黄河下游增加水资源量提供稳定可靠的水源;④从“南襄隘道”唐河东侧修建鄂豫运河,将长江水不经丹江口水库直接送达方城去郑州济黄,推进构建一条纵贯南北的水运干线。     

南水北调中线工程与汉江中下游地区农业的持续发展

南水北调中线工程是指从汉江的丹江口水库引水供给华北地区,同时考虑鄂,豫两省汉江唐白河流域和淮河流域的需水要求的战略性工程,是调整水资源的空白布局,解决我国北方缺水问题的紧迫任务。汉江中下游地区是湖北省的粮仓和重要的产业基地,是汉江流域经济发展的中心。由于调水的影响,汉江丹江口以下的流量及季节性分配将发生变化,航运,水质,农业灌溉,工业生产以及城市发展等将受到不同程度的影响,直接关系到汉江中下游地区     

长江中下游水土环境的主要问题及其对策

阐述长江中下游水土环境正面临洪涝灾害、湖泊萎缩、水域污染、土地潜沼化和盐渍化的严重威胁。有关调查表明,洪涝灾害已影响到沿江平原湖区210县,13.9×104km2的土地面积;长江干流沿江城市污染带已达500km;汉江下游出现了"水华"现象,几乎所有淡水湖泊都出现不同程度的富营养化;湖泊萎缩减少1.3×104km2的面积,沼泽化和鱼类资源衰退日益严重;长江中游的潜沼化,下游的盐渍化阻碍着农业生产的安全。所有这些已危及区域的可持续发展和长江经济带的建设,必须引起高度重视。对此,提出了若干相应的对策和建议,包括长江立法,建立流域管理机构,实行全流域水环境一体化管理模式,保护湿地,加强科学研究特别是调水对长江中下游生态环境影响评价等。     

应用生态系统方法研究鄱阳湖枯水调节

2003年以来,鄱阳湖枯水期水位连创新低,持续时间延长,导致水质恶化、湿地生态系统遭受破坏、候鸟栖息地受到威胁;生产生活用水、农田灌溉、航运和水产捕捞受到严重影响。为了改变鄱阳湖枯水期持续处于低水位状态,确保江湖水系健康,利用生态系统方法,提出了鄱阳湖枯水调节的基本原则：改善生态环境为主要目的,调枯不调洪;从整体出发,做到江湖两利;以简单工程进行调节,趋利避害;保持工程运用的灵活性,实施适应性管理。同时,初步规划了鄱阳湖枯水调节工程的地点、规模和运行方式。作为一个以保护和改善生态环境为主的水利工程具有改善水环境、保护水生态、维护水安全,保护鄱阳湖湿地的生态环境和候鸟越冬条件,缓解长江下游枯水期低水位状态和促进湖区经济社会发展等方面的效益。     

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)。     

汉水流域水环境安全管理对策探讨

汉水是长江中游北岸跨省级行政区的一级支流。汉水流域上游的丹江口水库为规划中的南水北调中线工程水源地 ;流域中下游工农业生产发达 ,人口密集。因此 ,汉水流域水环境安全问题备受人们关注。初步研究了汉水流域水环境安全管理问题 ,首先探讨流域水环境质量的时空变化特征 ,然后就流域水环境安全的主要点源和非点源压力因素进行了识别。结果表明 :在时间上 ,汉水流域水质总体上有逐年恶化的趋势 ,枯水期存在点源污染问题 ,丰水期存在点源和非点源污染问题 ;在空间上 ,上游干流个别江段和整个流域多数支流水质污染严重 ,丹江口水库水质良好 ,中下游干流水质时有污染现象 ;河南 -湖北省界水体存在水质污染问题。最后 ,根据汉水流域水环境质量特征及存在的问题 ,从流域水资源保护体制、法制建设、管理的理论与方法、监测和评价的内容与方法、流域水环境规划与科研、流域生态建设、行政区之间利益分配、现代高新技术的应用等方面提出了国家层次和流域层次的水环境安全管理对策     

中国水资源状况与水资源安全问题分析

根据最新的水资源调查评价结果，分析了中国水资源的现状和特点：总量丰富，但人均占有量低；年内年际分配不匀，旱涝灾害频繁，水资源供需矛盾突出；地区分布不均，水土资源不相匹配；水资源利用率低，污染严重。在此基础上，分析了我国水资源安全目前存在的主要问题：水资源时空分布不均严重阻碍社会经济发展；水资源供需矛盾严重，水资源利用效率低下；水质危机导致水资源危机，生态环境恶化严重；水资源管理缺乏科学体制。认为21世纪中国的水资源矛盾将进一步加剧，我国必须进行大规模的改革和强有力的措施，包括节约用水，建立节水型工业，提高用水效率，加强水污染防治，引入市场机制，加强科技创新，树立可持续发展的思想，实行水资源的统一科学管理，维护我国的水资源安全，以缓解我国水资源的供需矛盾，实现经济和社会的可持续发展。     

大坝拦截对河流水溶解组分化学组成的影响分析——以夏季乌江渡水库为例

以乌江渡水库为主要研究对象，揭示了大坝拦截条件下的夏季水化学特征：阴离子以HCO-3,SO2-4为主，阳离子以Ca2+,Mg2+为主，其余离子含量低于10%，说明了碳酸盐岩的风化对水体化学组成起到了主要控制作用，蒸发盐岩石的风化对水体化学组成影响较小。水库水体存在温度分层现象，形成了不同层位的水体有着不同的水化学组成，即水化学分层。水化学的分层形成了溶解组分在水库垂直深度上的规律分布，比如受藻类的影响，Si和叶绿素随深度成相反的变化特征；HCO-3受光合作用和有机质降解的影响，30 m 以上随着水深的增加而递增，30 m 以下呈现相反趋势；水库泄水方式明显改变了水化学各种参数和离子在水体中的分配。乌江水库两主要支流（息烽河和偏岩河）分别对乌江渡坝前水体中的Ca2+,SO2-4,HCO-3,Mg2+和K+,Na+,Cl-有贡献。网箱养鱼、生活污水、农业施肥、酸性矿山废水以及酸雨沉降都会对水体造成不同程度的污染。     

南水北调工程实施后汉江水华发生可能性研究

南水北调中线工程对汉江中下游的生态与环境影响已有大量的研究成果,特别是对水华问题进行了更为深入的研究,但是其研究主要集中于仙桃至河口段,而沙洋以上河段还未进行过水华方面的研究工作。鉴于1998年及2003年两次发生的水华事件影响范围都达沙洋以上河段(已达湖北钟祥河段),以及南水北调中线工程实施后汉江河道流量减小,流速降低,水环境容量降低,特别是兴隆枢纽回水区的壅水作用使其水体流速大幅下降(经计算小于0.3 m/s),再加上汉江中下游水体中总氮、总磷含量普遍偏高,对兴隆枢纽回水区及襄樊市区段水华发生可能性分别应用加权灰关联度以及模糊数学中的隶属度概念进行了计算评价,得出结论为：在维持污染现状情况下兴隆枢纽回水区在枯水期(505.7 m\+3/s流量)具备水华事件发生的水文及营养物质条件;到2020年襄樊市区段也将具备水华事件发生的水文及营养物质条件。     

大宁河春季浮游藻类“水华”及其营养限制

报道了大宁河2004年春季和2005年春季浮游藻类的种类组成、垂直分布、数量、生物量以及C含量的调查结果，并应用多样性指数、丰富度指数和均匀性指数对其水质进行了综合评价；对大宁河蓄水后出现的富营养化现象和春季发生“水华”的原因进行了探讨，同时提出了控制水体富营养化的建议。2004年春季，藻类优势种为美丽星杆藻〖WTBX〗（Asterionella formosa）、卵形隐藻（Cryptomonas ovata）、里海小环藻（Cyclotella caspia）和新星形冠盘藻（Stephanodiscus neoastraea）；2005年春季的优势种为实球藻（Pandorina morum）、空球藻（Eudorina elegans）、里海小环藻(Cyclotella caspia)和卵形隐藻(Cryptomonas ovata)〖WTBZ〗。2004年和2005年的细胞密度、生物量和C含量分别平均为171.1×105 cells/L，12.2 mg/L，1 732.2 μg C/L和113.1×105 cells/L，10.1 mg/L，1 395.9μg C/L。对2005年春季熊猫洞采样点“水华”水进行生物测试的结果表明，P是藻类生长的限制因子。研究认为，控制大宁河沿岸带生活污水的排放量并减少由于农田地表径流所带来的营养输入是防止该河加重富营养化和发生“水华”的关键。     

汉江堵河流域地表水质时空变化特征

对汉江堵河流域9个点位为期1年的地表水水质理化特性进行时空特征分析，应用〖WTBX〗t〖WTBZ〗检验进行水质季节性变化分析，聚类分析进行空间相似性分析以确定空间尺度的分类情况，判别分析识别显著性指标，并以此反映上述空间聚类分析结果的差异性。结果表明:①Cl-、总溶解性固体（TDS）及浊度（Turbidity） 3项指标没有表现出显著的时间差异性；②温度、pH、NO-3、TP表现为丰水季显著大于枯水季，而SO2-4、HCO-3、NH+4、 DO则表现出相反的变化趋势，即枯水季显著大于丰水季；③空间聚类分析将采样点分为4类；④判别分析体现出良好的指标降维能力，仅需4个指标（NO-3、TDS、SO2-4、HCO-3）即可反映整体水质的空间差异性。     

河流生态用水综合评价

为完善河流生态用水综合评价,从水循环中河流生态用水角度出发,以河流水量收支平衡规律为理论基础,考虑河流本底水质,采用本底水质、排放水质和河流控制目标污染物浓度表达河流生态新污径比,并推导出污水排放允许极限值,深入探讨了河流生态用水的质与量综合评价,改进了二元循环下河流生态用水的水量水质计算方法和河流生态用水的综合评价新标准,进一步完善了河流生态用水质与量综合评价模型。用此模型对黄河2002～2005年为例进行实力分析,结果表明：①在污水一级达标排放和不调水情况下,黄河生态用水水量比例在335%～545%,在Tennant等级中为较好状态,但水质不满足要求,bo>Blim;②在污水深度处理达到95 mg/L（COD）,不调水情况下,黄河生态用水质与量满足生态环境需水要求,综合评价合格;③在污水一级达标排放和南水北调调水40亿m3情况下,黄河生态用水水量比例有较大提高,综合评价合格。这说明,黄河生态用水问题不仅是水量短缺,而且水质问题更加严重。     

长江中游四大家鱼产卵场的生态水文特性分析

青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼是长江流域重要的经济鱼类,但近几年其资源量急剧下降,大量水利工程的修建及河道整治是导致其资源量下降的重要原因之一。为了保护四大家鱼种质资源,确定四大家鱼产卵、繁殖同水文情势的关系,为大型水利工程的生态调度提供依据,研究选取长江中游四大家鱼产卵期的9项相关生态水文指标,分析其在四大家鱼产卵场及非产卵场之间的差异。分析结果表明,所选取的9项生态水文指标在产卵场断面和非产卵场断面没有显著差异,它们只是刺激四大家鱼产卵的必要条件,而非充分条件。同时,选取葛洲坝下典型产卵场江口断面,对比分析该断面在三峡工程正式运行前后四大家鱼产卵期内生态水文情势的变化。结果表明,所选取的9项生态水文指标大多无明显差异,个别指标因三峡蓄水略有变化,但由于三峡蓄水后时间序列较短,且2004~2006年长江来水情况较为特殊,因而目前尚无法定量化三峡工程的修建对下游四大家鱼产卵场的影响。     

南水北调中线工程对汉江中下游工业发展的影响

南水北调中线工程计划从丹江口水库向我国北方每年调水１４５亿ｍ＾３,汉江丹江口以下地区的水资源量将随之相应减少。汉江中下游地区是湖北省盐化工、机械、石油、食品、化肥、电力的重要生产地区,是湖北省的汽车工业走廊,其经济在湖北省占有举足轻重的地位。由于经济的迅速发展,下世纪工农业生产和人民生活对水资源的需求将从现在的１４０亿ｍ＾３增加到２５０亿ｍ＾３以上,需水量将达到水资源量的５８％,潜伏着严重的水资源     

乌江干流中上游水电梯级开发水温累积效应

以乌江流域洪家渡库尾至乌江渡坝下的水电工程干扰典型段为研究区域，利用建坝前后的水温实测资料，采用建坝前天然水温和建坝后下泄水温比较法，对乌江干流梯级水库水温时空分布特征进行分析。研究结果表明：对天然水温改变最大的电站为洪家渡和乌江渡，前者是受水库水温结构自身影响，后者是梯级联合运行的结果；梯级联合运行使库区水温分层有所减弱，随着时间的推移或上游梯级电站的建成，电站下泄水温年变化过程趋于均化，与天然水温的延迟也越加明显；不同的水库水温结构对水温累积效应的影响也各不相同，稳定分层型水库对水温累积具有正效应，混合型水库具有负效应，过渡型水库处于两者之间，体现了梯级电站的水温累积影响，为研究减缓下泄低温水的对策措施提供依据和参考。     

大坝下游河段的河流生态径流调控研究

了分析大坝工程对河流径流情势的影响,以三峡大坝下游河段的宜昌站为例,计算了三峡坝下河段的生态水文季节、生态需水和其它径流情势特征参数。计算结果表明,长江宜昌江段枯水期为1~3月份、副汛期为4~6月份和10~12月份,而洪水期为7~9月份;枯水期、副汛期和洪水期的最小生态需量占同期来水总量分别为24%~27%、30%~50%和30%~45%;适宜的生态需水在枯水期、主汛期分别占同时期来水总量为30%~42%、50%~70%;四大家鱼和中华鲟产卵、繁殖期内的适宜生态流量范围分别为 6 540~12 700 m3/s 和 16 300~9 130 m3/s,大约占同时期来水总量的50%~70%;涨水次数平均值分别为5.3和3.4,落水次数平均值分别为50和5.1等,这为三峡水库在四大家鱼和中华鲟产卵、繁殖期内的调度提供了保护的依据。〖