摘要:气候条件(降雨、气温)的变化对流域内水资源、河道、湖库的径流影响较大.河道型水库由于具有河道和湖泊的双重特点,受气候条件的影响则更为显著.本文以广东省梅州的河道型水库——长潭水库为例,耦合流域分布式水文模型SWAT与环境流体动力学模型EFDC,研究了河道型水库水动力特征(以水龄表征)与气候条件的响应关系.根据梅县气象站1953-2010年共58年的年均降雨量资料的频率分析,选取降雨量保证率分别为20%(丰水年)、50%(平水年)和90%(枯水年)年份的气候条件作为3种气候方案,对应的典型年分别为1992、1988和2004年,并将各典型年的日均降雨量和气温作为SWAT水文模型的输入条件,模拟了进入长潭水库各主要支流的日均变化过程.并将该流量过程作为长潭水库库区水动力模型的入流边界,模拟了各种降雨典型年情景下长潭水库的水动力变化过程.结果表明,长潭水库库区水龄沿程逐渐增大,呈指数增长的趋势,且受气候条件的影响很大.与丰水年相比,平水年、枯水年年降雨量分别减少了14%和49%,入库径流分别减少了23%和62%,水库出库坝址附近水龄分别增大了66%和247%,支流区域水龄增幅可达81%和290%左右,可见水库水动力特征受气候条件影响很大,而支流区域受气候条件影响更显著.不同气候条件下,河道型水库分别呈现出河道和深水湖泊的双重特性.丰水年时,坝址附近垂向上水体交换频繁,水龄均匀,呈现出河道的特性;平水年与枯水年时,坝址附近水体垂向交换较弱,逐渐呈现出深水湖泊的垂向分层特性.另外,流域分布式水文模型SWAT与环境流体动力学模型EFDC的联用,为弥补历史长系列高频监测资料的缺失,提高湖库水动力模型模拟的精度提供了有效的方法.

摘要:水系连通需求分析是河湖水系连通战略研究的重要内容.水系连通需求指人类社会经济发展对水资源调配、防洪排涝、改善生态环境等方面的需求及对河湖水系健康的维护,它源于水系能够提供各种水生态系统服务功能的生态学特性.通过分析水系连通需求、水生态系统服务功能和水系连通工程之间的内在关系,认为水系连通需求评价可转化为对水生态系统服务功能的评价.运用水当量评价方法,建立了河湖水系连通需求评价的方法体系,并以河网地区的典型代表——太湖为例,定量评价了太湖在水资源调配、调蓄洪水、水环境净化和维持生境等方面的连通需求.结果表明,太湖水系年均连通需求最大的是净化入湖废污水需水量,其次为水资源调配需水量,而太湖调蓄洪水的需求减少;湖水自身净化需水量较大,且为一次性需水.水环境净化的需求需要通过降低污染物入湖量,进行湖泊生态修复等主要措施以及引清水增加环境容量这一辅助连通措施共同完成.水系连通需求的定量评价可为水系连通战略及工程的规划设计提供理论基础.

摘要:东洞庭湖湿地具有重要生态意义.基于东洞庭湖湿地退化的现实,认为气候变化、人类活动等因素造成水文序列发生突变,湿地生态系统适应突变前的水文环境.以城陵矶水文站1952-2006年月平均水位序列为分析对象,通过滑动T检验法找到序列的最可能突变点,以该点对序列进行分割,以变异前的月平均水位序列为对象,拟合月平均水位的最适合概率分布函数,认为概率最高处的月平均水位是区域生态水位.研究结果表明,城陵矶水文站的水位时间序列发生显著变化;与其他方法相比,本文确定的东洞庭湖湿地生态水位具有一定的合理性,对东洞庭湖湿地生态系统修复具有一定的指导意义.

摘要:针对当前城市化所引起水系衰减、河流连通受阻以及由此所引起洪涝与水环境的问题,以秦淮河中、下游为例,选取1979和2006年两期流域遥感影像,分析了城市化影响下的下垫面变化特征;选取1980s和2009年的地形图对河流水系进行提取,借鉴景观生态学中河流廊道空间结构分析方法,通过不同时期水系分级,探讨了城市化对水系结构及其连通性的影响.结果表明:(1)城市化使得2006年城镇用地面积相比1979年增加84.54 km²,增加了9倍多,大量林草地、耕地以及水域转变成城镇用地;(2)河流长度在过去的30年里减少了41%,河道主干化趋势明显;河流发育呈现由多元到单一、由复杂到简单的趋势;(3)连通性参数连接率、实际结合度分别由原来的1.28、0.43下降到0.79、0.26,河流的连通性呈下降趋势.该研究将为城市化地区河流水系保护提供支持与参考.

摘要:为了探索原位解决湖泛引起的水体感官和水质恶化问题,本研究在室内考察了改性当地土壤对湖泛黑物质的絮凝去除效果及土壤和沙子覆盖对絮体再悬浮的抑制作用,并在梅梁湾围隔实验中考察了改性当地土壤湖泊综合修复技术对模拟湖泛水体嗅味物质和营养盐的去除及水体溶解氧(DO)的改善效果.室内研究结果表明,壳聚糖改性土壤对湖泛水体黑物质的絮凝去除效果比聚合氯化铝更佳,在55 mg/L的壳聚糖改性土壤投加量时,水体浊度从对照的 >2000NTU降低到5 NTU,土壤和沙子覆盖能够有效地减少湖泛水体黑物质絮凝去除后的再悬浮.现场研究结果表明,该技术处理30 min后总氮和总磷的去除率达到97.0%,嗅味物质DMTS和MIB的去除率达到75.0%以上,水体表层DO增加了75.0%,底层DO增加了183.5%.改性当地土壤湖泊综合修复技术对湖泛水体的感官和水质起到明显的应急改善效果.

摘要:太湖流域湖泊污染严重,非常有必要建立相应的水质基准以便于湖泊水体的保护与修复.根据太湖流域12个受人类影响较小的湖库及太湖早期的总磷、总碱度、平均水深等数据建立了MEI(morphoedaphic index)模型,通过对模型中总磷与总碱度、平均水深因子的相关关系进行分析,并结合太湖流域湖库水深较浅的特征,提出了确定太湖流域湖库水体中总磷参照浓度的改进MEI模型.将该模型应用于太湖,得到太湖总磷参照浓度为0.025 mg/L.研究结果旨在丰富我国水体营养物基准的确定方法,并为太湖流域水体富营养化的控制提供理论依据,同时为长江中下游类似湖库水质基准的建立提供技术支撑.

摘要:以江苏省溧阳市塘马水库水源地水质安全保障工程为背景,针对水库型水源地面源污染存在的主要问题,构建以沉淀区、浅水区、深水区、潜流人工湿地及生物填料组成强化净化区的复合型前置库分区净化系统,研究面源主要污染物去除规律,为工程示范提供技术参数.结果表明,系统滞水时间为1 d时,去除氮、磷、COD_Cr均有良好效果,分别达到了67.2%、68.2%及89.3%,滞水时间为2~3 d时各污染物去除率增加较少并趋于稳定.引入潜流湿地及强化净化区明显提高了SS、氮、磷、有机物的去除效果,特别是提升了对小颗粒(粒径小于15μm)的去除效果,基于上述研究结果,建议工程示范中滞水时间为2~3 d,并适当优化系统分区结构,提高复合型前置库的净化效率及面积利用率.

摘要:通过实验模拟了10组氮、磷负荷对菹草(Potamogeton crispus)生长期和衰亡期茎叶附着物的影响.结果显示:随着水体氮、磷浓度的升高,菹草附着物的叶绿素a(Chl.a)含量、附着有机物量、附着无机物量和附着物总量均增加,在氮、磷浓度最高的T10组(总氮12.0 mg/L,总磷1.0 mg/L),附着物的总量达到高峰,附着物的Chl.a含量为2.005~4.765mg/g(DW),附着有机物的量为29.027~94.886 mg/g(DW),附着无机物的量为176.881~397.750 mg/g(DW),附着物总量为205.909~492.636 mg/g(DW).在菹草的快速生长期、稳定期和衰亡期,附着物的Chl.a含量、附着有机物量、附着无机物量和附着物总量均存在显著差异,均表现为衰亡期 >稳定期 >快速生长期,且在各营养盐浓度下均存在这一趋势.菹草衰亡期附着物的Chl.a含量、附着有机物量、附着无机物量和附着物总量分别为稳定期的1.046~1.826、1.046~1.638、1.029~1.858和1.106~1.717倍,为快速生长期的2.324~4.059、2.323~3.640、2.101~3.792和2.280~3.584倍.结果表明水体氮、磷负荷的增加促进了菹草茎叶附着物的生长和积累,加速了沉水植物衰亡.

摘要:为研究崇明岛"闸控型"河网水体富营养化特征及其与环境因子的相互作用,以2010年各季节崇明岛河网水质数据为基础,探讨了环境因子与藻类的变化规律及其相互作用机制.结果表明:崇明岛河网水环境中营养盐水平较高,氮污染尤为严重.长江引水进入岛内河网水环境后,营养盐(除SiO₃-Si)、Chl.a含量和营养状态都出现了明显的升高.与长江引水相比,河网内藻类群落Chl.a贡献比例的变化主要表现为硅藻比例的下降以及蓝藻和绿藻比例的上升.尽管水温、pH、浊度以及营养盐中的TN、TP、NO₃^--N、DOC的变化均与Chl.a含量显著相关,但藻类群落对环境因子的响应关系存在较大差异.蓝藻的增加主要与水温和TP含量的升高有关;绿藻与TN、NO₃^--N的关系最为密切;硅藻的变化只与浊度存在明显正相关,营养盐并不是硅藻生长的促进因子.

摘要:小麦麸皮水浸提液(WBL)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)具有较强的抑制作用.为了阐明铜绿微囊藻光合系统对WBL胁迫的响应,本文分析了WBL胁迫下M.aeruginosa CHAB-109细胞光合色素含量及叶绿素荧光诱导动力学变化.结果显示,当WBL浓度为1.6和3.2 g/L时,M.aeruginosa CHAB-109单位细胞内Chl.a和类胡萝卜素含量均显著低于对照.Chl.a光诱导荧光动力学分析结果显示,WBL胁迫下单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的用于还原Q_A的能量(TR₀/RC)及单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ET₀/RC)均受到显著抑制.光合系统Ⅱ(PSⅡ)能量分配比率参数分析结果显示,WBL对光合系统反应中心电子供体侧没有影响,但是显著抑制光合系统反应中心电子受体侧电子传递.综合分析WBL诱导下M.aeruginosa CHAB-109 PSⅡ能量流动比活性能参数和能量分配比率参数显示,反应中心电子受体侧电子由反应中心传递到Q_A及Q_A更远的部位均为WBL的抑制作用位点.

摘要:2010年4月对长江干流和26条支流未淹没区与回水区的浮游植物进行调查.结果表明,硅藻、绿藻和蓝藻共占浮游植物种类的93.33%~93.88%.干流优势种类有1门1种、未淹没区有3门6种、回水区有5门6种,出现率分别为15.38%、9.23%和25.00%.回水区现存量平均值最高、未淹没区其次、干流最低.现存量组成在干流、未淹没区和回水区之间有差异,绿藻所占比例干流最高,硅藻所占比例未淹没区最高,隐藻、蓝藻和甲藻所占比例均在回水区最高.Shannon-Wiener多样性指数(H')和Pielou均匀性指数(J),未淹没区最高、干流次之、回水区最低.17条支流回水区H'和8条支流回水区J均低于未淹没区.水质评价显示,轻或无污染断面(采样点)的比例,干流为76.92%,未淹没区为84.62%,回水区为47.06%.19条(73.08%)支流回水区出现中污染或重污染,7条(26.92%)支流未淹没区出现中污染或重污染.三峡工程蓄水对回水区浮游植物与水质影响比长江干流更大.

摘要:针对群体形态对微囊藻昼夜间上浮下沉规律的影响问题,利用柱状培养装置对室内培养的单细胞、群体细胞以及在太湖采集的群体细胞进行了昼夜间分层观测实验,探讨了细胞形态对微囊藻垂向迁移的影响.实验结果表明:单细胞表现出一定的昼夜迁移规律,但无论是室内培养群体细胞还是太湖采集的群体细胞,都未观察到显著的昼夜上浮下沉的变化规律.另一方面,太湖采集的群体细胞表现出显著的漂浮特点.由此认为,室内培养的细胞与实际湖泊细胞之间存在比重上的差异,群体的大小对于上浮有明显的影响.

摘要:为了研究植物根系释氧规律对人工湿地中硝化与反硝化作用的影响,采用传统连续运行方式及根据释氧规律调节的新型运行方式(白天连续进水、夜间停水),在复合垂直流人工湿地小试系统中进行实验,采用代表性的挺水植物香蒲作为湿地植物,水力负荷为0.71 m³/(m²·d).结果表明:系统内白天以好氧的硝化作用为主,夜间以厌氧、缺氧的反硝化作用为主,且在新型运行方式下,系统内白天亚硝酸盐氮累积量为传统运行方式的5倍,硝酸盐氮累积量为其2倍,夜间亚硝酸盐氮和硝酸盐氮减少量又分别比传统运行方式高64%和26%.这说明在新型运行方式下,人工湿地脱氮效果优于传统运行方式.

摘要:为了了解后生浮游动物的摄食作用在太湖夏季微囊藻水华形成中的作用,2009年7月15日至8月14日取太湖梅梁湾湖水开展了后生浮游动物对微囊藻水华形成作用的野外模拟实验.实验期间,未过滤掉后生浮游动物的对照组出现了漂浮在水面、肉眼可见的微囊藻水华,而过滤掉后生浮游动物的实验组没有出现微囊藻水华.结果显示,对照组整个实验期间都有后生浮游动物存在,共发现了9种后生浮游动物;而实验组在实验第6 d发现有后生浮游动物出现,整个实验期间共发现了3种后生浮游动物.浮游动物生物多样性分析显示对照组显著高于实验组.实验后期(21~30 d),对照组微囊藻平均密度显著高于实验组.整个实验期间,惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)和水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)密度均显著高于实验组,且惠氏微囊藻密度占对照组微囊藻总密度的60.79%.研究结果表明,太湖夏季后生浮游动物摄食并不能控制太湖蓝藻水华,相反,后生浮游动物特别是大型浮游动物能促进蓝藻水华的形成.同时表明,后生浮游动物群落结构可能是影响微囊藻水华形成的重要因素.

摘要:选择江苏省固城湖围垦区典型河蟹养殖池塘为研究对象,跟踪研究养殖周期内不同养殖管理方式下的养殖效益及污染负荷通量,结果表明:固城湖围垦区河蟹生态养殖模式具有较高的经济效益,不同养殖池塘因投饵等管理方式不同其效益差别明显.河蟹养殖盈利最高10.5万元/hm²,亏损最高2.4万元/hm²,平均投入为6.3万元/hm²,其中饵料为最主要的养殖投入,占总投入的41.6%,平均产出为10.3万元/hm².河蟹养殖会造成池塘氮、磷营养盐的累积,不同养殖池塘氮、磷污染负荷差异显著,平均总氮负荷为268.5 kg/hm²、总磷负荷为64.5 kg/hm².饵料在池塘氮、磷输入上占比最高,分别为70%和90%;池塘水产品和排水输出只带走少量的氮、磷,主要以水草收割途径输出,分别占总输出的86%和88%.优化饵料结构、完善投饵体系和加强收割水草的有效转化是提高养殖效益、减少污染物输出和保护固城湖水环境的关键.

摘要:以植物组织培养技术培养的水花生愈伤组织为实验材料,研究了过量Zn²⁺(0、0.2、0.4、0.8、1.6 mmol/L)对水花生愈伤组织的氧化损伤及多胺代谢的影响.结果表明,随着Zn²⁺浓度增加:(1)水花生愈伤组织的超氧阴离子产生速率和硫代巴比妥酸反应物水平显著提升,超氧化物歧化酶活性明显抑制,叶绿素a含量显著降低;(2)精氨酸脱羧酶和鸟氨酸脱羧酶活性均升高,多胺氧化酶和二胺氧化酶活性在低Zn²⁺浓度处升高、高Zn²⁺浓度处降低;(3)总腐胺和总精胺含量在低Zn²⁺浓度处降低、高Zn²⁺浓度处增加,总亚精胺含量仅在Zn²⁺浓度为1.6 mmol/L时有显著增加;(4)游离态腐胺含量变化与总腐胺含量相似,游离态亚精胺含量在高Zn²⁺浓度时下降,游离态精胺含量仅在Zn²⁺浓度为0.2 mmol/L时略有下降;(5)结合态腐胺和精胺在Zn²⁺浓度为0.2 mmol/L时下降而在其余处理组中上升,结合态亚精胺含量各处理组中均增加;(6)束缚态腐胺和亚精胺含量均下降.可见,过量Zn²⁺胁迫导致水花生愈伤组织氧化性损伤,并扰乱其多胺代谢平衡;束缚态多胺向结合态多胺的转化是过量Zn²⁺胁迫下水花生愈伤组织多胺代谢变化的一个显著特征;以结合态为代表的内源性多胺积累对水花生愈伤组织抵抗过量Zn²⁺胁迫具有重要意义.

摘要:随着社会经济的快速发展,洪水灾害造成的损失日益严重.洪水预报作为一项重要的防洪非工程措施,对防洪、抗洪工作起着至关重要的作用.淮河洪水危害的严重性和洪水演进过程的复杂性使得淮河洪水预报系统的研究长期以来受到高度重视.本文以王家坝至小柳巷区间流域为例,以河道洪水演算为主线,采用新安江三水源模型进行子流域降雨径流预报,概化具有行蓄洪区的干流河道,进行支流与干流、行蓄洪区与干流的洪水汇流耦合计算,采用实时更新的基于多元回归的方法确定水位流量关系,并以上游站点降雨径流预报模型提供的流量作为上边界条件、以下游站点的水位流量关系作为下边界条件,结合行蓄洪调度模型,建立具有行蓄洪区的河道洪水预报系统,再与基于K-最近邻(KNN)的非参数实时校正模型耦合,建立淮河中游河道洪水预报系统.采用多年资料模拟取得了较好的预报效果,并以2003和2007年大洪水为例进行检验,模拟结果精度较高,也证明了所建预报系统的合理性和适用性.

摘要:蒸散是湖泊湿地生态系统水循环的重要组成部分,研究湖区地表蒸散量的时空变化对了解鄱阳湖湖区水量平衡关系具有重要意义.本研究基于MODIS数据,应用地面温度-植被指数三角关系法反演2000-2009年鄱阳湖湖区的实际蒸散量,分析湖区蒸散的时空分布特征及主要气象因子对流域蒸散的影响.结果表明:2000-2009年鄱阳湖湖区年蒸散量在685~921 mm之间,平均年蒸散量为797 mm,最大蒸散量出现在2004年.2000-2009年多年平均水体蒸发量为1107 mm,高于湖区植被蒸散量(774 mm).湖区汇水区域中蒸散量占降水的平均比例为55%,是水量平衡的主要支出项,径流系数约为0.45.湖区蒸散主要受辐射和气温的影响,月蒸散量与气温呈显著的指数相关,2007年蒸散量对温度的关系最为敏感.降水量距平与蒸散量距平的关系除2007年呈显著负相关外,其他年份相关性不显著.鄱阳湖湿地蒸散与湖泊水域面积总体呈正相关,但在水文干旱严重的2006年,当水域面积<30%时,蒸散速率随水域面积增加而减小.

摘要:以太湖、巢湖为研究区,以Hyperion和HJ-1A卫星HSI高光谱数据以及实测水质浓度数据为实验数据,引入归一化叶绿素指数(NDCI),对Ⅱ类水体的高光谱叶绿素a浓度估算进行分析研究.首先对高光谱数据的光谱通道设置以及水体光谱特征进行分析,研究确定模型的最优波段.然后,将确定最优波段后的NDCI反射率因子作为变量与实测样本点数据进行回归分析,得到NDCI与叶绿素a浓度之间的回归关系,进行叶绿素a浓度的估算.与常用的比值法、一阶微分法和三波段法相比,NDCI的性能优于这3种方法,表明NDCI是一种计算简单、估算精度高、实用性强的Ⅱ类水体叶绿素a浓度估算方法.

摘要:通过沿汉江上游河谷深入的考察,在安康东段发现了典型的古洪水滞流沉积剖面.通过采集样品、实验分析,确定它们是古洪水在高水位滞流环境当中的悬移质沉积物.根据地层对比、OSL测年和相关文化层年代,确定它们分别记录了发生在BL+AL与YD事件转折阶段(12500 a B.P.)的古洪水事件和发生在1000-900 a B.P.(1000-1100AD),即北宋后期的洪水事件.根据古洪水SWD的高程恢复其洪峰水位,结合相关参数,利用面积比降法计算恢复流量.结果表明在万年尺度,汉江上游古洪水洪峰流量介于35970~47400 m³/s之间.同时,利用2010年大洪水洪痕恢复计算洪峰流量,对古洪水洪峰流量计算结果进行了验证.进而结合历史洪水和观测洪水数据,获得了汉江上游万年尺度洪水洪峰流量与频率关系.这为汉江上游的水利水电和交通工程建设以及沿岸城镇防洪减灾提供了基础性数据.