南方季节性河流河道内生态需水研究——以长江荆南三口为例

考虑南方季节性河流年内径流分布严重不均的问题,依据1951—2015年长江荆南三口5站实测原型年径流量序列,采用Mann-Kendall等方法检测其径流序列的突变年份,通过GEV概率密度最大流量、汛期最小输沙量等方法分别计算了荆南三口河道内生态需水量、输沙需水量和水质净化需水量。结果表明:(1)水文序列的突变年份判别为1970年,由此将水文序列划分为变异前(1951—1970年)和变异后(1971—2015年)两段。(2)水文变异前,河道内年生态需水量、输沙需水量和水质净化需水量分别为1239.27×10~8m~3、910.01×10~8m~3、425.70×10~8m~3;水文变异后,河道内年生态需水量、输沙需水量和水质净化需水量分别为563.32×10~8m~3、501.13×10~8m~3、111.54×10~8m~3。(3)在季节上,为保障季节性河流河道内全年均满足生态流量,1、2、3、4、11、12月份应满足的生态需水量为1647.28m~3/s,5—10月份应满足的生态需水量分别为873.87m~3/s、2499.59m~3/s、5812.76m~3/s、4346.89m~3/s、3901.18m~3/s、1721.70m~3/s。(4)从综合角度考虑,水文变异下长江荆南三口季节性河流河道内年生态需水量为752.71×10~8m~3,年输沙需水量为910.01×10~8m~3,年水质净化需水量为425.70×10~8m~3。     

基于SWAT模型的煤炭开采区河道径流变化识别

近些年陕北地区河道径流减少明显,特别是煤炭开采地区,而各影响因素的定量识别研究很少。该文以陕北煤炭开采区窟野河流域为例,首先建立了基准期(1960-1979)的SWAT模型;接着依次将近期(1999-2010)气象数据、土地利用数据代入模型,定量计算了近期气象因素、水保措施对河道径流的影响;最后根据近期生产生活用水的增量,得到煤炭开采等因素对河道径流的影响程度。结果表明:近期相对于基准期,窟野河流域由于气象因素造成的减水量为21 987×10~4m~3,水保措施造成的减水量为6 560×10~4m~3,煤炭开采造成的减水量为17 850×10~4m~3。该结果可为窟野河流域的生态修复提供重要参考。     

梯级水电开发中最小生态流量的研究——以宝兴河为例

河流梯级水电开发对河道生态环境造成一定影响,为保证河道基本生态环境用水需要,须保证河道最小下泄流量。在宝兴河流域河段上的硗碛电站、宝兴电站、小关子电站、铜头电站布置14个代表断面,利用MIKE软件进行断面形状绘制及相关水力生境参数计算,建立河道断面湿周与流量关系曲线,估算推荐最小生态流量。并通过Tennant法、生态水力学法和湿周法三种方法的分析对比,结果表明:1宝兴河梯级电站引水式开发对生态流量的影响,表现为枯水期入库流量增加,丰水期入库流量减少,平水期则相差不大;2硗碛、宝兴、小关子、铜头电站分别下泄2.39m~3/s、3.89m~3/s、8.91m~3/s和9.86m~3/s生态流量,可保证下游生态系统的稳定。     

河流水体黑臭演化过程及恶臭硫化物的产生机制

水体黑臭是河道水环境污染极其严重的表现,认识水体黑臭演化过程对开展水污染防治至关重要。该研究在实验室模拟条件下,结合滨海河流水质特点,重点研究了总有机碳(TOC)、总氮(TN)及Fe~(2+)浓度等3个水质因子对水体黑臭形成的影响,同时分析了不同水质条件下甲硫醇(MT)和H_2S等挥发性硫化物的产生机制。通过采用河流原水进行接种制备人工黑臭水,设定不同的TOC,TN、Fe~(2+)浓度和水体盐度梯度进行模拟实验,分析了单一水质因素对水体黑臭形成的影响;为了进一步认识各种水质因素之间的相互作用及其对黑臭水体形成的综合影响,该文同时开展了多因素正交试验。单因子实验结果表明,当TOC浓度>100 mg/L、TN浓度>50 mg/L且Fe~(2+)浓度>5 mg/L时,水体在第7天开始变黑,试验结束时(12 d),水中H_2S及MT浓度增长显著(MT浓度>6μg/L,H_2S浓度>250μg/L);正交试验结果表明,TOC对黑臭水形成的影响极其显著(显著值<0.01)。该研究可为水体黑臭的有效防控提供有力的技术支撑。     

基于水资源合理配置的河流“双总量”控制研究

河道的最小控制流量和最大纳污控制量( 简称“双总量”) 是维系河流健康的决定性因子。论 文初步建立了基于水资源合理配置的河流“双总量”控制研究技术框架, 并对唐山市月尺度的“双总 量”控制指标进行核算。通过水资源合理配置, 除个别枯水年份和连续枯水年份外, 唐山市河道的最 小控制流量均可得到满足。在基准年、2010 年和2020 年3 个规划水平年, 唐山市规划河流COD 的 最大纳污控制量分别为16 357.57、12 659.19 和11 572.50t /a; NH3- N 的最大纳污控制量分别为 907.80、660.27 和580.09t /a。在统一水资源配置平台上制定的“双总量”控制指标, 从根本上保障了 竞争用水条件下河流生态需水, 客观确立了规划水平年河道纳污能力的年内分配, 并整体上提高了 河流的最大纳污能力。     

河流健康评价在城市河流管理中的应用

建立具有河流水文、河流形态、河岸带状况、水质理化参数、河流生物5类一级指标及17个二级指标的城市河流健康评价指标体系.基于上海市2001～2005年间完成的53份河道整治工程可行性研究报告、丽娃河及张家浜河流监测数据,从河流管理的现状评估、规划、后评估3个阶段,探讨城市河流健康评价方法的应用.现状评估显示,整治前丽娃河流速、河床稳定性、河道护岸形式、大型无脊椎动物、氨氮等指标有待于进一步改善;规划评估表明,当前河流管理规划案例中,对河岸带状况、河流生物群落缺乏足够重视,河流廊道连续性及可达性等尚未得到充分关注;后评估表明,张家浜综合整治在河流水文、河流形态、河岸带状况、水质理化指标、河流生物等方面成效显著,但河道改变、河道护岸形式等个别指标有所降低.在此基础上,从河流健康视角审视河流管理现状,提出河流健康与河流管理的集成框架.     

都柳江河道急流-深潭-沙(砾)滩系统水质差异研究

河流是流域生态系统的重要组成部分,河流形态结构与水质变化间关系研究可以为河流生态修复提供理论依据。河流是由急流-深潭-沙(砾)滩不断重复出现构成的系统,急流-深潭-沙(砾)滩是河流的基本结构单元,并以都柳江上、中、下游9个急流-深潭-沙(砾)滩单元为对象,测定了水质指标,分析了山区典型河道基本结构单元与水质变化之间的关系。结果表明:都柳江深潭水体中氮素浓度与pH值大于急流,其浓度分别是总氮0.97mg/L和0.87mg/L;硝酸盐氮0.60mg/L和0.56mg/L;氨氮0.22mg/L和0.20mg/L;pH8.22和8.14。而磷素、溶解氧、BOD5和COD则是深潭小于急流。其浓度分别是总磷0.0187mg/L和0.0202mg/L;正磷酸盐0.0070mg/L和0.0085mg/L;溶解氧11.93mg/L和13.50mg/L;BOD53.75mg/L和5.36mg/L;COD10.986mg/L和12.807mg/L。电导率深潭与急流相等,均为169.7μS/cm。方差分析表明,深潭与急流水体总氮和硝酸盐氮在夏季差异极显著;磷素和pH在春季差异极显著;电导率在秋季差异极显著;氨氮、溶解氧、BOD5和COD差异均不显著。研究工作显示,河流形态结构变化影响着水环境质量,急流-深潭-沙(砾)滩不断重复出现使河流水质得到改善,在河道生态修复中需要遵循河流形态结构规律以便提高河流的自净能力。     

城镇河流CO2及CH4排放与市政排水管网污水输入的关联影响

城镇污染河流日益剧增的碳排放是当前我国许多城市共同面临的环境问题.本研究以上海市市郊城镇河网R1与中心城区河流R2为研究对象,监测了其在旱天与雨天条件下的CO_2及CH_4排放特征,分析了城镇河流污染程度及类型与碳排放的关联影响,并同时解释了市政排水管网污水输入影响城镇河流CO_2及CH_4排放的机制过程.结果表明:①旱天时,中心城区河流的CO_2与CH_4平均排放通量为(2.48±1.02)mmol·(m~2·h)~(-1)与(1.21×10~(-2)±0.71×10~(-2)) mmol·(m~2·h)~(-1),市郊城镇河网的CO_2与CH_4的平均排放通量则为(1.53±0.39)mmol·(m~2·h)~(-1)与(9.26×10~(-3)±9.18×10~(-3)) mmol·(m~2·h)~(-1).雨天时,受市政排水管网污水影响,中心城区河流泵站下游的水体的CH_4通量大幅增加,可达旱天时的119倍;②本研究与全球其他河流碳排放统计数据进一步表明,城镇河流碳排放与本身污染水平存在关联性,总体上污染程度高的河流碳排放强度也高;③从PCA相关性分析结果来看,河流有机污染是影响碳排放的重要因素,这在中心城区河流与市郊城镇河网中都有体现;河流碳排放与氮污染的相关性随区域下垫面利用类型不同而有所不同;在污染较轻的城镇河流中,水体物理因子也是一个重要的影响因素;④排水管网污水输入对城镇河流碳排放的影响,体现在短期内向河流中输入的大量CH_4,以及长期上强化受纳河流碳物质赋存及循环,并进一步提高河流本身的CO_2与CH_4排放潜势.     

矿山疏干水排放对流域水环境影响分析

矿山疏干水的排放势必对流域水环境系统形成一定的影响。胜利煤矿地处海拉尔河流域,设计疏干排水量为5 810.26 m3/d,拟排入海拉尔河的一个支流中,矿山疏干排水作为流域人工"源"项,其水质、水量的控制和排放口、排放时间的选择是水环境影响的主控因素。在检测疏干水水质的基础上,对拟排入河段的河势、流量、水质和水生动植物等水文水环境条件进行勘查,利用河道水文测站资料和不同河道断面的流域控制面积,引入SWAT水文模型,测算断面的流量过程,分析了在不同断面设置排入口时,矿山疏干水对流域水文、水环境、地下水以及第三者的影响,结果表明,最终确定的排入口不仅对海拉尔河流域水文和水环境影响甚微,而且在一定程度上会改善排入口所在支流水资源利用条件。     

浅析无人船走航在河流水质监测中的应用

利用无人船走航监测技术,对浙江省T县S河流开展水质监测,走航距离约为12 km,结果显示S河流未存在疑似暗管。由监测结果可知,S河流高锰酸盐指数浓度平均值为2.64 mg/L,氨氮(NH₃-N)平均浓度为0.259 mg/L,总磷(以P计)平均浓度为0.09 mg/L,绘制这3种污染物分布图,发现存在水质突变区域5处。因而针对水质突变区域,结合周边人类活动情况,提出污染源控制措施。无人船走航监测技术可为河道污染物整治提供重要科技手段,同时为今后无人船走航在河流(湖库)水质中的监测应用提供参考依据和技术支撑。     

挂壁式种植技术在硬直驳岸河道生态修复中的应用——以苏州城区河道为例

为了解决硬直驳岸河道水生植物生长条件差、河道自净能力低下等问题,通过挂壁式种植方式模拟河道的生态修复,旨在研究不同流速以及光照条件下沉水植物(苦草)生长情况及水体净化效果来验证该技术应用于苏州城区河道生态修复的可行性。研究结果表明:当城市河道流速在0～0.06 m/s时,苦草的生长不会受到影响,存活率达到95%以上;模拟河道光照条件(1 500～10 000 lx),苦草能较好生长,在高光照条件时(9 000 lx)苦草生长状态明显好于低光照条件(1 500 lx)。同时,苦草挂壁式种植对水体修复效果也较明显,实验期间苦草种植面积达到约0.144 m~3,覆盖率为14.4%,对流动水体中NH~+_4-N,NO~-_3-N和DIP的去除率分别高达86.47%、55.25%和79.2%。     

不确定性信息下河道型水库纳污能力计算初探

基于河流水文、水质条件等因素的实际变化,并在考虑了参量取值可信度的基础上,运用未确知数学理论对河道型水库闭闸期间滞流水体纳污能力计算问题进行了初步探讨.研究表明,依据未确知数学计算不确定性信息下水体纳污能力,理论上是可行的,计算结果是可信的.      

三峡水库主要入库河流磷营养盐特征及其来源分析

以2004～2005年的三峡水库3条主要入库河流(长江、嘉陵江、乌江)中的水文、水质的调查参数为依据,研究了三峡水库入库河流中主要的水文变化特征、磷营养盐的季节性分布规律、形态组成及富营养化状态.结果表明,3条入库河流的流量、悬浮物呈现明显的季节性变化,丰水期的悬浮物含量明显高于枯水期.3条入库河流总磷的平均值在0.12～0.29 mg/L之间,均远远高于20世纪70年代的总磷含量,长江朱沱断面水体的磷含量高于嘉陵江北碚断面和乌江武隆断面的磷含量.总磷含量(TP)中以总颗粒态磷酸盐(TPP)为主,平均占75%以上;3个监测断面中流量、悬浮物与TP、TPP均呈显著正相关性,TPP和TP也呈显著正相关性.结果表明泥沙将颗粒态磷带入河流是主要的磷污染源,总磷的污染受面源污染影响较大.氮和磷都不是三峡水库入库河流中浮游植物的限制因子,3条入库河流中的N/P值较高(＞30),表明磷有可能被优先消耗到低值.     

涧河新安县城段河道内生态环境需水量研究

以涧河新安县城区段为例,在统计分析1959年-2010年新安水文站水文资料的基础上,采用水文学中的Tennant法和水力学中的R2CROSS法分析计算了河道内基本生态需水量,另外还计算了河道水质净化需水、河道蒸发渗漏需水、河道最小输沙需水.按照不重复计算的原则,在几个方面需水量中取最大值,得出涧河城区段河道内生态环境需水量为3 010.0 m3/s,此水量是该河段恢复河流生态结构与功能健康的最佳需水量,这一结果对河道的水资源可持续利用和维持河流生态系统平衡都有着重要的参考作用.     

甲醛与DEHP联合染毒对小鼠学习记忆能力的影响

为探讨甲醛职业气态暴露和邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)经口灌胃联合染毒对小鼠学习记忆能力的影响,本实验以雄性昆明小鼠为研究对象,开展甲醛与DEHP职业暴露实验研究.实验分组为:(1)对照组;(2)FA(甲醛)组:0.5,1,3mg/m~3;(3)DEHP组:5,50,500mg/kg;(4)联合组:0.5mg/m~3+5mg/kg,1mg/m~3+50mg/kg,3mg/m~3+500mg/kg;(5)阻断组:生理盐水+VE(维生素E)(100mg/mL),FA3.0mg/m~3+VE,DEHP500mg/kg+VE,FA3.0mg/m~3+DEHP500mg/kg+VE.FA组和联合组吸入气态甲醛染毒8h,5+2模式(5d持续暴露,间隔2d,暴露2周),DEHP组和联合组经口灌胃不同浓度的DEHP溶液,持续14d.此外,阻断组每天用100mg/mL的VE灌胃小鼠(灌胃剂量10mg/(kg·d)).每日染毒结束后,进行水迷宫测试.检测脑组织中ROS、MDA、TNF-α、IL-β和5-HT等生理指标的变化.结果表明:在定位导航实验中,甲醛和DEHP均可影响小鼠逃避潜伏期,随着染毒剂量的增大,潜伏期延长.联合染毒组较同等剂量的单独染毒组尤为明显.在空间探索实验中,与对照组比较,甲醛1,3mg/m~3和DEHP500mg/kg及联合组1mg/m~3+50mg/kg和3mg/m~3+500mg/kg在目标象限游泳时间缩短(P0.05);联合组在目标象限的游泳时间与甲醛、DEHP单独染毒组比较均明显减少(P0.05).甲醛1.0,3.0mg/m~3和DEHP50mg/kg,500mg/kg及联合组1.0mg/m~3+50mg/kg,3.0mg/m~3+500mg/kg小鼠脑组织内ROS水平和MDA含量出现显著性上升,GSH水平出现显著下降(P0.05),炎性因子TNF-α和IL-β表达水平也显著增加,细胞凋亡因子Caspase-3得到活化,神经递质5-HT含量在3.0mg/m~3+500mg/kg组中明显降低(P0.01).0.5mg/m3甲醛暴露组对小鼠影响不明显,各项指标未出现显著性变化,行为学亦没有明显变化.综上,甲醛1.0,3.0mg/m~3和DEHP500mg/kg及联合1.0mg/m~3+50mg/kg和3.0mg/m~3+500mg/kg能使小鼠产生氧化损伤和炎症反应,ROS,MDA水平上升(P0.05),GSH水平下降(P0.05),炎症因子IL-β,TNF-α水平上升(P0.05),Caspase-3水平上升(P0.05),8-OHDG水平上升(P0.05),神经递质5-HT水平下降(P0.05).两者联合染毒具有一定的正协同作用.VE能够通过降低脑组织中氧化应激、炎症、细胞凋亡水平和增加神经递质含量对小鼠脑组织进行保护.     

水电站项目生态用水工程措施设计

电站引水发电以及堤坝式电站调峰运行将使坝下河段减(脱)水,调水、引水和供水等河道以外用水水利工程也将造成下游河道减(脱)水,水文将对水生生态、生产和生活用水、河道景观等产生一系列的不利影响.为维护河流的基本生态需求,水利水电工程必须下泻一定的生态流量,将其纳入工程水资源配置统筹考虑,使河流水电动能经济规模和水资源配备向"绿色"方向发展.本文以火溪河阴坪水电站为例,简述水电工程下泄生态流量确定的主要方法和下泄生态流量的工程措施设计.     

河道整治对河流生态环境的影响探讨

随着社会经济的快速发展,对水资源的需求也越来越多,在一定程度上,影响了河流生态环境,进而出现了河道整治的方式。本文主要对河流生态系统构成与特点进行分析,从河流本身生态结构特点、物理循环、水文地理条件等方面,探讨河道整治对河流生态环境的影响与破坏,结合实际情况,提出一些有效修复河流生态系统的措施,实现河流生态环境的可持续发展。     

污染河流生态修复研究现状与进展

随着工农业的迅速发展,大量的生活生产污水排入河流,造成河流严重污染.污染河流的治理已引起人们的广泛关注,生态修复作为一种比较新颖的河道冶理方法,有很好的应用前景.目前主要的生态修复方法有:(1)物理方法:底泥疏浚、机械除藻;(2)化学方法:化学除藻、絮凝沉淀;(3)生物-生态技术:河道曝气、土地处理技术、生态疏浚、生态...     

施肥对高粱地土壤呼吸及其温度敏感性的影响

基于对高粱地进行的5种培肥模式的长期定位试验,研究了不同培肥模式下土壤呼吸速率(Rs)及其温度敏感性(Q10)与环境因子以及光谱特征参数的关系.试验共设5个处理:不施肥(CK)、无机肥(INF)、无机肥+有机肥(INF+M)、无机肥+有机肥+秸秆(INF+M+S)和有机肥+秸秆(M+S).结果表明,施肥处理没有改变Rs的时间动态变化趋势.INF与CK的Rs没有明显差异,测定期间的平均值分别为3. 68μmol·(m~2·s)-1和3. 51μmol·(m~2·s)-1.与INF或CK相比,INF+M、M+S和INF+M+S的Rs分别增加了28. 2%～39. 1%、47. 9%～76. 0%和46. 2%～50. 8%,有机肥和秸秆还田处理后Rs增加.土壤温度和土壤水分分别能解释Rs季节变化的14%～96%和6%～37%,施肥处理显著提高了土壤温度的解释能力,而土壤水分的解释能力没有明显差异; Rs与差值植被指数、比值植被指数、增强植被指数的相关系数高于归一化植被指数;与红边斜率和红边面积的相关系数高于红边位置.有机肥和秸秆的施用降低了Rs与光谱特征参数的相关性.以光谱特征参数、T10、Ws为自变量的3因子模型的决定系数R~2都高于双因子和单因子模型.与CK相比,INF、INF+M、INF+M+S和M+S的Q10分别提高了26%、39%、21%和37%,表明施肥可以提高土壤呼吸的温度敏感性.造成不同处理Rs/Q10/R10差异的主要因子分别为Shannon多样性指数/容重/土壤有机质,可以解释其97. 6%/78. 2%/92. 8%的变异.     

西洞庭湖入湖河流磷的污染特征

为识别西洞庭湖长江三口分流来水与洞庭湖水系河流来水磷元素的污染特征,于2016年1-12月在西洞庭湖的主要入湖河流松滋河（三口分流河道）、沅江和澧水（洞庭湖水系河流）开展了水文水质同步调查,研究了入湖河流中磷浓度和组成的时空分布特征,剖析了水文因素对磷污染特征的影响,探究了磷的来源结构.结果表明,3条主要入湖河流流量平均值表现为沅江（1 718 m3/s）>松滋河（935 m3/s）>澧水（884 m3/s）,ρ（TP）平均值表现为沅江（0.070 mg/L） < 澧水（0.077 mg/L） < 松滋河（0.138 mg/L）;沅江的年均入湖磷通量（4 177.26 t/a）对于西洞庭湖磷污染而言仍起主导作用;沅江、澧水与松滋河的磷的形态以DTP（溶解态磷,占比为78.56%~90.19%）为主,并且松滋河DTP占比（90.19%）显著高于沅江和澧水（78.56%~83.34%）.进一步的分析显示,3条河流的磷污染状况受水文因素影响显著,沅江和澧水磷浓度表现为汛期高于非汛期,磷的主要来源为非点源;松滋河的磷浓度表现为非汛期高于汛期,汛期主要取决于长江来水状况,非汛期主要取决于松滋口以下区间的点源污染状况.研究显示,3条河流磷浓度和形态均具有时空差异性,并且年内变化规律差异较大.