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     

日调节电站库区生态水文情势评价——以湘江干流衡阳站为例

河流生态水文情势对生态系统起着决定性作用,定量评估日调节电站库区中部生态水文情势影响,可为日调节电站的生态调度,维持河流生态健康等提供科技支撑。采用变动范围法（RVA）对湘江干流大源渡枢纽库区衡阳水文站1959~2015年逐日流量、水位及流速指标进行分析,采用生物多样性指标SI初步评估库区生物多样性的变化。结果表明:日调节电站蓄水后,库区中部生态水文变化特征及生态影响为：流速IHA指标整体改变度达到81%,流量IHA指标整体改变度为43%;4～7月月均流速降低（高度改变）不利于“四大家鱼”产卵活动;库区年极小值流量的增加利于保障自然栖息地和植物群落;年极值流速降低在改变库区河道地貌的同时加大生态环境风险;流量、流速年最小值出现时间发生100%改变,影响生物的生命活动;流量低脉冲历时和流速高脉冲历时高度改变,不利于刺激家鱼产卵繁殖活动;枢纽蓄水后SI值降低,生物多样性降低。     

长江上游大型水库群对宜昌站水文情势影响分析

近年来,长江上游已建成一批大型水库,其运行调度必然会对下游的径流产生影响。水文变化指标法(IHA)和水文变化幅度法(RVA)是以水流的量、时间、频率、延时和变化率5种基本特征为基础,对建坝前后的河道水文情势变化进行定量分析的方法。根据长江流域大型水库群建设的实际情况,利用Mann-Kendall秩次相关检验法划分了宜昌站建库前后的流量序列,用来评估长江上游大型水库群对宜昌站水文情势的改变情况。M-K相关检验发现,宜昌站的年最小流量已经在2000年发生了显著性地变化;IHA和RVA分析成果表明,宜昌站的水文情势已经发生了中等程度的改变,主要是与小流量相关的一些因子,如1~3月平均流量、最小流量六个因子、低脉冲发生次数及持续时间等;随着以三峡水库为核心的上游大型水库群建成并投入运行,未来长江下游河道径流还将发生进一步的改变。     

长江流域土地利用/覆被变化的大尺度水文效应

土地利用/覆被变化(LUCC)对流域水文过程具有重要的长期影响作用。针对土地利用覆被变化对大型流域水文过程的影响程度,利用构建的长江流域分布式水文模型分析了土地利用变化情景下的水文效应特征。结果显示:分布式水文模型综合考虑了下垫面土壤、坡度、植被等特征,可以较好的反映降水发生后水分在不同土壤、植被和地形条组合件下,蒸散、地表和地下径流等组分的运移过程。根据不同土地覆被类型的径流成分差异,以及长江流域实际可供调节的土地利用方式,流域现有土地利用格局中农林地依然具有较大的转换空间。根据典型流域中预设的农林地转换情景下的径流效应看,各种情景虽然对流域径流总量变化影响较小,但对蒸散、地表径流和基流可以产生显著影响。其中,林地增加使基流最高提升超过15%,同时可使地表径流下降近5%,两者对蒸散的改变在1%左右,对径流总量变化幅度则只有0.7%左右。不同情景下的水文响应模式反映了未来土地利用调整的水文效应,因此可以基于不同的径流效应,开展有利于综合发挥流域持水能力的空间规划,提升林地所占比重。     

Present to future sediment transport of the Brahmaputra River: reducing uncertainty in predictions and management

The Brahmaputra River in South Asia carries one of the world’s highest sediment loads, and the sediment transport dynamics strongly affect the region’s ecology and agriculture. However, present understanding of sediment conditions and dynamics is hindered by limited access to hydrological and geomorphological data, which impacts predictive models needed in management. We here synthesize reported peer-reviewed data relevant to sediment transport and perform a sensitivity analysis to identify sensitive and uncertain parameters, using the one-dimensional model HEC-RAS, considering both present and future climatic conditions. Results showed that there is considerable uncertainty in openly available estimates (260–720 Mt yr^?1) of the annual sediment load for the Brahmaputra River at its downstream Bahadurabad gauging station (Bangladesh). This may aggravate scientific impact studies of planned power plant and reservoir construction in the region, as well as more general effects of ongoing land use change and climate change. We found that data scarcity on sediment grain size distribution, water discharge, and Manning’s roughness coefficient had the strongest controls on the modelled sediment load. However, despite uncertainty in absolute loads, we showed that predicted relative changes, including a future increase in sediment load by about 40 % at Bahadurabad by 2075–2100, were consistent across multiple model simulations. Nevertheless, for the future scenarios we found that parameter uncertainty almost doubled for water discharge and river geometry, highlighting that improved information on these parameters could greatly advance the abilities to predict and manage current and future sediment dynamics in the Brahmaputra river basin.     

鄱阳湖流域水文效应对气候变化的响应

以鄱阳湖流域为研究区,以地表 地下耦合的分布式水文模型WATLAC为模拟工具,探讨流域水资源对气候变化的响应。水文模型以2000～2008年为模拟期,以流域河道日径流量来率定（2000～2005年）与验证模型（2006～2008年）并取得了满意的模拟效果。基于此,假定未来气候变化情景方案,通过径流量、土壤蒸发量和基流量来探讨气候变化对流域水资源的影响。结果表明,径流量与基流量对降雨变化有着较强的敏感性,而土壤蒸发量对温度变化的敏感性较强。在降雨一定条件下,水文变量均与气温变化近似呈线性关系;在气温情景一定条件下,水文变量均与降雨变化呈非线性关系。随着降水的减少,气温对径流、土壤蒸发和基流的影响也随之减弱;气温对上述变量的显著影响主要表现在降水增加的情况下。相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,降水减少比降水增加对土壤蒸发量与基流量的影响更加显著,表明降水变化对水文变量有着不同程度和方向的影响作用     

The relationship of climatic and hydrological parameters to surface water quality in the lower Mekong River

The relationship between climatic, hydrological and water quality parameters of the lower Mekong River flowing through four different countries (Thailand, Cambodia, Lao PDR and Vietnam) was studied. The Mekong River Commission (MRC) secondary data of climatic and hydrological parameters included precipitation, evaporation, average air temperatures, mean water level and discharge flow. Water quality parameters consisted of TSS, NO(3)(-), PO(4)(3-), DO, pH, conductivity, Ca, Mg, Na, K, alkalinity, Cl, SO(4)(2-), Fe, TP, Si and COD. Pearson's correlation was used to determine their relationship. The results reveal that the correlations of climatic, hydrological and water quality parameters in those four countries located along the lower Mekong River had the same trend. Precipitation had fair positive correlations with mean water level (ranging 0.375-0.661), discharge flow (ranging 0.526-0.659) and mean air temperature (ranging 0.515-0.621), however had weak negative correlation with evaporation (ranging 0.169-0.468). Concerning relationship with water quality, the results show that TSS, NO(3)(-), PO(4)(3-), TP and COD had weak to fair positive correlations with precipitation, mean water level, discharge flow. However, DO, pH, conductivity, Ca, Mg, Na, K, alkalinity, Cl, SO(4)(2-) and Si had fair to strong negative correlations with all hydrological parameters. Finally, TSS, alkalinity and conductivity were proposed as sensitive water quality parameters for monitoring impacts of changing climate in the lower Mekong River.     

丹江口水库对汉江中下游径流特性的影响

随着汉江流域水资源开发利用程度的提高,汉江径流特性在一定程度上发生了变化,并在一定程度上影响了汉江生态系统的健康。为分析人类活动对汉江径流特性的影响,以白河、皇庄和仙桃3个水文站为研究对象,以丹江口水库关闸蓄水时间划分研究时段,利用3站1955~2006年的日流量资料对比分析了研究时段内汉江中下游年、汛期、非汛期、月及日径流量的变化特性。结果表明：丹江口水库的运行对其下游的年径流特性无明显影响,而对汛期、非汛期、日径流量和径流年内分配有显著的影响,汛期径流量所占比例显著减少,非汛期径流量所占比例显著增加,径流量年内分配过程均匀化,中小量级日流量出现频次增加,大量级日流量出现频次减少,但影响随与水库的距离增加而减小。研究成果可为评价人类活动对汉江生态系统健康及稳定性提供参考.     

赤水河流域枯水期水环境质量评价研究

赤水河是长江上游唯一没有筑坝的一级支流,是长江上游珍惜特有鱼类自然保护区,被誉为美酒河、美景河、英雄河和生态河,具有重要的保护价值。选取枯水期赤水河为研究对象,进行全流域的采样与分析,总计37个采样点。运用箱线图直观表现出各个水质指标的分布情况,并运用综合水质标识指数法得出赤水河枯水期的水质类别,进行水质定性评价,然后根据水质标识指数的变化分析了赤水河干流的水质空间分布变化特征。结果表明：赤水河水质总体较为良好,流域总体水质标识指数X1.X2为16;干流的水质标识指数X1.X2为15;各个支流来看,桐梓河、古蔺河和习水河的水质标识指数X1.X2分别为15、17和15,均为Ⅰ类水,水质与干流差别不大,但是盐津河污染较为严重,X1.X2为32,为Ⅲ类水,特别是TP浓度达到06 mg/L。各个采样点水质评价结果均为优秀（源头除外）。另外城镇污水对赤水河的影响不容忽视,要提高警惕,限制或减少城镇污水的排放     

土地利用变化情景下牧羊河水文响应研究

土地利用方式变化影响水量平衡各要素的分配,进而导致流域水源涵养能力发生变化。选用长江流域金沙江水系下段牧羊河小流域内及周边气象站气象资料,植被、土壤以及地形数据,构建了研究区SWAT水文模型,分析其在牧羊河适用性后,结合1986~2009年的土地利用以及设置的人类活动增强和生态环境改善的4种土地利用变化情景,用率定好的SWAT模型分析了土地利用变化下牧羊河水文响应。结果表明：径流依次按1986、2000、2009、1995年土地利用方式减小,而蒸散依次按2009、1986、2000、1995年土地利用方式减小,土地利用对径流和蒸散的影响在汛期大于非汛期,随着林地面积的增加径流将减小;将现有耕地变为林地或变为草地都有助于减少径流,从流域水源水量涵养角度出发,构建适宜的生态系统将有助于减少径流和蒸散,而增加入渗。这一结果为牧羊河水源涵养林建设提供科学依据     

1950年以来鄱阳湖流域水沙变化规律及影响因素分析

运用Mann-Kendall趋势检验法和回归分析等方法,对鄱阳湖流域赣江外洲站、抚河李家渡站、信江梅港站、饶河虎山站和修水万家埠站1950~2012年径流量和1956~2012年输沙量的变化进行了系统分析,并探讨了水沙变化的原因。研究结果表明:(1)鄱阳湖流域五大河流水沙的趋势变化特征相异,除李家渡站径流无明显趋势变化外,其余各站均呈不显著的增加趋势(未超过α=0.05显著性检验临界值);外洲站、梅港站和李家渡站输沙量呈减少的趋势变化,且1985年以后呈显著的减少趋势,而虎山站和万家埠站输沙量在1965~1999年呈不显著的增加趋势,1999年以后才开始减少;(2)入湖总水量呈不显著的增加趋势,发生突变的年份为1992年;入湖总沙量呈显著的减少趋势,发生突变的年份为1996年,入湖总沙量突变滞后于入湖总水量;(3)流域径流量变化主要受降雨量的影响,而输沙量变化主要受水土保持和水库建设等人类活动的影响,且水库拦沙是鄱阳湖流域输沙量减少的主要原因。     

洞庭湖近年干旱与三峡蓄水影响分析

季节性水文干旱是洞庭湖近年突出的水情问题,并因三峡影响而倍受关注。基于洞庭湖水文干旱的关注焦点（湿地生态影响）及其与湖泊水情的对应关系,建立了湖泊滩地出露与持续时间为依据的干旱度量指标;并利用水文分析方法,揭示了洞庭湖水文干旱发生的时空特点和水情机制;最后,基于BP神经网络模型获取的三峡水库蓄水对洞庭湖的水位影响量化了三峡水库秋季蓄水对湖区干旱的贡献分量。结果认为：（1）2000年后,洞庭湖的干旱频次明显增多、旱情加重,干旱程度以西洞庭最剧,东洞庭次之,南洞庭最轻;（2）洞庭湖不同湖区干旱成因存在一定差异,其中全湖的春旱基本由洞庭湖流域来水偏少引起,而东洞庭湖秋旱主要由长江来水减少引起,西、南洞庭湖秋旱则由长江和洞庭湖流域来水共同减少形成;（3）三峡水库蓄水对东洞庭湖秋旱起到一定的加重作用,但并非洞庭湖近年干旱的主要因素     

建坝对下游河道水文情势影响RVA评价方法的改进

研究水库下游河道中水文情势的变化是研究水利工程对河流生态系统胁迫的一种新途径。RVA（Range of Variability Approach）方法基于32个参数从水流的等级、频率、历时、发生时间、变化率5个方面的水文特征对建坝后河道水流情势的变化进行定量分析,并给出各个参数确定的满足河道生态要求的流量特征变化范围。将该方法运用于位于浙江省飞云江上的珊溪水库,以其下游的峃口水文站为观测点,分析了该站52a的日流量资料,计算出了河道水流参数满足生态系统要求的可控制范围。并在原RVA评价各参数水文变化度的基础上进行了改进,利用改进的方法对32个参数的变化情况以及整个河流水流情势的变化情况进行了评价。通过与原方法的比较,结果表明改进后的RVA方法更为客观。根据计算结果,建坝后该河流的整体水流情势变化度为中度,流量的频率和历时指标变化最大,低流量事件的持续时间减少,出现次数增多,严重影响了河流的生态功能     

基于GIS和RS的三峡库区重庆段钉螺可疑滋生环境研究

三峡库区位于江汉平原和四川成都平原两大血吸虫病流行区之间。经调查，三峡库区重庆段从未发现血吸虫唯一的中间宿主——钉螺的分布。但水库蓄水后，水面增大，流速减缓，泥沙淤积量增加，库区内可形成冲积洲及滩地，加之库区的气候条件适宜，很可能导致钉螺的孳生及扩散，使血吸虫病蔓延到库区。利用GIS和RS技术，探讨了在三峡库区寻找钉螺可疑滋生环境的方法。使用的主要数据包括1971~2000年的重庆市及周边气象站点的观测气象资料、长江主航道及其支流的水文数据以及4景ETM遥感影像。根据适宜钉螺生存的气象要素、消落带和植被等关键生态参数，试图找出三峡库区重庆段适宜钉螺生存的可疑滋生区域，并确定了巫山的大昌镇和开县的渠口镇为重点监测区     

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。     

Land-cover changes and recent hydrological evolution in the Duero Basin (Spain)

Land-use and land-cover changes have attracted substantial scientific interest in recent years because of their marked influence on hydrological cycles. In developed countries of the Mediterranean basin, the generalized revegetation and forest growth in mountainous areas that occurred during the last five decades are negatively affecting the evolution of water resources in headwaters. In this study, changes in land cover in the Duero River Basin (northern Spain) during the last 50 years were analyzed and their role in hydrological evolution was estimated. For this purpose, step-wise linear regressions were developed to estimate the evolution of runoff as a function of climate (precipitation and temperatures). The results show a significant expansion of forest cover in the headwaters, although it has been more extensive in the mountains to the north of the basin than to the south. River discharges in the headwaters underwent a generalized decline during the study period (1961–2006), but precipitation over the same period did not show an appreciable trend. In the absence of noticeable trends in removal of water for human consumption, our results indicate that revegetation is contributing to the observed hydrological decline. Our hypothesis is confirmed because of the greater divergence in the evolution of precipitation and runoff in the northern headwaters (more forest growth) than in the south headwaters (less forest growth). Results suggest that further increases in forest area will enhance hydrological decline and highlight the importance of integrating land-cover information in water availability assessments in a region where water is a strategic resource.     

云南景谷河底栖动物群落结构及小水电站的影响研究

为了研究小水电站对河流底栖动物群落结构的影响,于2011年7月（丰水期）和2012年4月（枯水期）对云南景谷河底栖动物进行了两次调查,共采集底栖动物61种,隶属34科54属,其中寡毛类2科7属7种,软体动物7科7属7种,水生昆虫22科44属44种,其他动物3种。景谷河丰水期底栖动物平均密度为1 1353 ind./m2,生物量为793 g/m2,枯水期的密度为1 2316 ind./m2,生物量为692 g/m2。河蚬（Corbiculafluminea）、纹石蛾（Hydropsyche sp.）和多足摇蚊（Polypedilum sp.）在丰水期和枯水期均为优势种。功能摄食类群上收集者个体数量较多,约占50%,其余3个类群约占50%。景谷河梯级小水电站对底栖动物群落结构影响较大,小水电站的修建使景谷河生境分为库区、减水段、混合段等三类,分析表明库区底栖动物所受影响最大,减水段次之,混合段受影响较小。对景谷河与澜沧江干流的底栖动物进行了比较,探讨了形成底栖动物分布现状的原因,并提出了几种河流生境恢复策略     

长江三峡水库水污染控制若干问题

论述了三峡水库几个重要水环境问题,对近年来三峡水库水污染控制科学研究工作进行回顾,评述了一些重要研究成果,就三峡水库水质模拟、水体富营养化、水库泥沙截留淤积和重金属污染等问题进行了深入探讨。基于国际水协会最新推出的河流水质模型,提出了三峡水库水环境模拟研究的观点和方法;基于湖泊（水库）生态动力学模型原理,在对水体中磷元素预测的基础上,从营养盐含量、水深、流速、温度因素等与富营养化非线性映射关系出发,初步建立三峡水库水体富营养化人工神经网络模型,对三峡水库水体富营养化潜势进行研究,分析讨论了一些初步结果;论述了水库泥沙截留淤积及其与水体中污染物,特别是重金属污染的相互作用;建议三峡水库近期内应予以重视的一些重要水环境科学问题。     

基于栖息地指标法的生态流量研究

以大渡河流域为例,根据指示鱼类对栖息地的环境要求,构建包含水深、水面宽、流速、湿周和过水面积5个参数的栖息地评价体系,选择大渡河上游具有代表性的河段,建立流量与各指标之间的关系式,确定指示鱼类不同阶段的最低流量适宜值,得到满足各栖息地指标要求的最小生态流量。计算得出,足木足河的非避冬期最小生态流量为183～785 m3/s,避冬期为66 m3/s;大金川的非避冬期最小生态流量为266～865 m3/s,避冬期为266 m3/s;梭磨河的全年最小生态流量为283 m3/s;绰斯甲河的非避冬期最小生态流量为319～382 m3/s,避冬期为319 m3/s。区域最小生态流量的确定,可为研究区鱼类的保护提供参考,进而为维系地区生态平衡,协调生态环境与社会发展提供保障     

平原河网区河流连通性评价研究

河流连通性对流域水文过程特征、水环境条件以及河湖蓄泄能力等有较大影响。平原河网地区是河流高度发育并受到城市化等人类活动深刻影响的区域,并且区域内水系结构破坏、河流连通受阻已成为洪涝灾害频发的重要原因之一。为此通过对现有的河流连通评价方法的分析,尝试建立基于水流阻力与水文过程的平原河网河流连通性评价方法,并以鄞东南平原河网为例开展了应用分析,结果表明2010年的河流连通性比1990年的明显减小。同时,通过对比分析几种河流连通性评价方法可以看出,基于水流阻力与水文过程的河流连通性评价方法能较好的评价平原河网区河流连通性,评价结果优于其他方法计算结果,更符合实际情况,可为平原河网区河流连通性定量评价提供参考