Water quality monitoring in a slightly-polluted inland water body through remote sensing — Case study of the Guanting Reservoir in Beijing, China

This study focused on the water quality of the Guanting Reservoir, a possible auxiliary drinking water source for Beijing. Through a remote sensing (RS) approach and using Landsat 5 Thematic Mapper (TM) data, water quality retrieval models were established and analyzed for eight common water quality variables, including algae content, turbidity, and concentrations of chemical oxygen demand, total nitrogen, ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, total phosphorus, and dissolved phosphorus. The results show that there exists a statistically significant correlation between each water quality variable and remote sensing data in a slightly-polluted inland water body with fairly weak spectral radiation. With an appropriate method of sampling pixel digital numbers and multiple regression algorithms, retrieval of the algae content, turbidity, and nitrate nitrogen concentration was achieved within 10% mean relative error, concentrations of total nitrogen and dissolved phosphorus within 20%, and concentrations of ammonia nitrogen and total phosphorus within 30%. On the other hand, no effective retrieval method for chemical oxygen demand was found. These accuracies were acceptable for the practical application of routine monitoring and early warning on water quality safety with the support of precise traditional monitoring. The results show that performing the most traditional routine monitoring of water quality by RS in relatively clean inland water bodies is possible and effective.     

三峡库区坡地果园间植草篱的水土保持效应

坡地果园水土流失对三峡库区生态环境和农业可持续性发展构成双重压力。以皇竹草篱为纽带间植于坡地果园营建复合生态模式,对草篱拦蓄泥沙、径流的效应进行了长期观测。结果表明：草篱间植的应用能有效减少坡地果园的水土流失,尤以侵蚀量减少更为显著,与传统果园经营模式相比,径流量减少了5871%~6574%,侵蚀量减少了7070%~7792%。同时,草篱间植的应用对减少养分的流失总量效果也相当显著,对减少库区面源污染,保持和提高坡地果园的土地生产力具有重要作用,为三峡库区坡地果园的利用与保护提供了技术与模式支撑。     

大伙房水库水源涵养与生态补偿机制的探讨

对大伙房水库上游3县生态环境、水源涵养、经济现状进行了调查分析,3个县为保护水库水质每年直接经济投入达82052万元。提出了生态环境保护措施和水源涵养生态补偿办法,补偿资金合计53396.53万元/a。     

156 m蓄水后三峡水库小江回水区春季浮游植物调查及多样性评价

三峡水库于2006年10月底蓄水至156 m水位,标志着三峡工程顺利进人初期运行阶段.为了解新的水位高程下小江回水区水环境的现状以及浮游植物种群结构的变化,于2007年初开始对该区域的富营养化水平进行了跟踪观测.以2007年春季(4月)的2次常规监测数据为基础,应用多样性指数H、丰富度指数d、均匀性指数J,对小江回水区的5个监测断面进行了多样性评价并分析了小江回水区浮游植物种群结构的变化趋势.结果表明,各监测断面的H、d和J值分别为1.097 5～1.865 5、1.324 2～1.860 4、0.263 2～0.435 9;各监测断面的营养水平均为中度富营养型,其中渠马断面水质最差.黄石断面水质最好.浮游植物细胞密度和牛物量最大值出现在2007-04-08的渠马断面,分别达到了8.442×105celh/L和1.887 mg/L.小江回水区的藻类种群组成在这一时期也出现了明显的变化,从冬季的硅藻-绿藻为主的结构逐渐向初夏的绿藻-蓝藻为主的结构过渡.     

三峡水库支流大宁河水华特征研究

以三峡水库支流大宁河水华敏感期(2007年4~6月和2008年4~5月)水质和水华的调查数据为依据,研究了其水质变化、营养盐构成及水华特征.结果表明,水华敏感期大宁河自回水段以下氮磷含量较高,总氮范围为0.84~3.21 mg/L,总磷为0.011~0.531 mg/L,氮营养盐主要以TDN为主(TDN/TN为84%),而磷营养盐以TDP占优(TDP/TP为60%);N/P值均高于16,藻类生长受磷限制.高锰酸盐指数和溶解氧含量低且变化稳定.叶绿素a为1.41~219.04 mg.m-3.相关性分析表明Chl-a与TP、高锰酸盐指数、DO、pH呈显著正相关(rChla-TP=0.453、rChla-高锰酸盐指数=0.641、rChla-DO=0.584、rChla-pH=0.409,p0.01),与SD呈显著负相关(rChla-SD=-0.392,p0.01);pH受多参数影响,但受藻类生长影响较大.通过显微镜对藻类进行鉴定,发现大宁河自回水段以下水华敏感期藻类分布较广,共发现8门82属124种,其中硅藻门和绿藻门分布最多,其次为蓝藻门和甲藻门,其余藻种较少.大宁河在水华敏感期暴发了3次自回水段以下大规模水华,水华期间藻密度最高值是正常值的14~1427倍,水华优势种主要有绿藻门的波吉卵囊藻、小空星球藻、土生绿球藻、实球藻和小球藻;裸藻门的扁裸藻、矩圆囊裸藻;硅藻门的小环藻、冠盘藻和舟形藻;甲藻门的埃尔多甲藻等;发生多藻种同时水华的情况;出河口处藻类较少.     

丹江口水库总氮监测与综合分析

在优级化布点基础上对丹江口水库汉江子库总氮浓度进行监测与综合分析。近几年丹江口水库总氮浓度稳定,进一步下降趋势不明显,2008年全库区总氮浓度仍超过GB3838-2002Ⅲ类标准限值,在湖北省地表水环境监测网水库中相对较高。其中,丰水期最高,平水期最低,库尾最高,面积较大的库湾最低。来自河流的外源污染是汉库总氮超标主要原因,与上游水土流失、农业面源污染、工业和城镇生活污染有关。建议进一步加强库内和集水区综合污染防治,加强包括该库底质在内的环境监测。     

丹江口水库水环境保护协调机制研究

针对丹江口库区及其上游水环境保护现状和存在问题,探索建立跨地区、多部门、多层次的丹江口水库水环境保护协调机制,逐步形成国家和地方、流域与区域、水利部门与非水利部门间的水资源保护协调机制,以及流域上、下游分工明确、统一协调的水源地及其上游水资源保护管理新格局,以推进跨地区、跨部门的水资源管理,促进南水北调水源地水资源的持续利用。     

水土保持生态补偿定量计算探究 ——以潘家口库区东北沟流域为例

水土保持生态补偿对于我国的水土流失治理意义重大,水土保持补偿标准的确定是建立生态补偿机制的核心问题。基于潘家口水库上游东北沟流域1990年和2009年土地利用数据和气候、 土壤、 植被、 DEM及农户调查等数据,应用通用土壤侵蚀方程模型(RUSLE)计算该流域采取预防水土流失措施后的土壤侵蚀减少量,在此基础上采用环境经济学的方法核算水土保持生态功能的提供方和受益方两个主体的成本和收益,并构建了水土保持生态补偿标准计算模型,实现了水土保持生态补偿标准定量计算。结果显示:流域生态系统的年土壤保持量为6.49×10⁴ t·a^-1;水土保持服务提供方损失为24.48×10⁴元,所得收益来自减少土地损失和肥力损失的价值共计44.21×10⁴元;水土保持服务受益方主要指下游潘家口水库所得收益来自减少泥沙淤积和减少富营养化共计84.88×10⁴元;流域所得的补偿介于24.48×10⁴元(222.55元/人)到46.90×10⁴元(426.36元/人)之间。     

基于SD模型的小江流域协调发展模式研究

三峡水库自蓄水以来水环境安全问题便受到广泛关注。选取三峡水库典型支流小江为研究对象,应用系统动力学(SD)方法和情景分析方法,构建了小江流域环境-社会-经济系统仿真模拟模型,实现了3种发展情景的模拟和分析。研究结果显示:(1)自然发展模式下流域人口、需水量、各产业GDP都实现高速增长,至2025年COD、氨氮、总氮、总磷的负荷分别达到16 796.1 t,9 578.8 t,3 461.8 t以及405.1 t;(2)经济人口调控模式下COD、氨氮负荷分别下降了7.9%和25%;(3)环境社会经济协调发展模式下实现了污染负荷的大幅度削减。结合模拟结果,提出了小江流域环境社会经济持续协调发展的相关建议。     

三峡库区水体多氯联苯污染特征与环境交换

为了掌握三峡库区水体多氯联苯环境污染状况,在长江三峡库区分两次采集了91件水体样品,并用气相色谱(GC-ECD)内标法分析了多氯联苯(PCBs)的含量,研究了三峡库区水体中PCBs的残留水平及其环境交换。结果表明:库区水体中PCBs的含量范围为N.D.～48.67ng/L,均值为24.34ng/L(共31种),最大值出现在朝天门,为48.67ng/L;干流断面采样点PCBs的含量仅有一个点位超过了《地表水水质标准》(GB3838—2002)标准,超标倍数为1.16倍;长江支流PCBs的分布特征是,与嘉陵江有关的采样点PCBs的含量都相对较高,其次是大宁河,但与嘉陵江同等级的乌江其含量却很低;水库中PCBs的环境交换主要集中在被淹没的土壤与库区水体之间,因此三峡大坝的蓄水和冲砂会使曾经被吸附的PCBs释放出来,导致库区水体中PCBs的含量增加。