金沙江梯级库区生态系统服务供需耦合协调度及驱动因素

[目的]探索金沙江梯级水电工程库区生态系统服务供需关系的时空演变规律及其驱动因素，为水电工程库区生态管理提供决策支撑。[方法]基于金沙江梯级水电工程库区土地利用、人口、国内生产总值、归一化植被指数和降水量等数据，采用市场价值法、耦合协调度模型和地理加权回归模型等方法，开展库区生态系统服务供需耦合协调度及其驱动因素研究。[结果]2005—2019年期间库区生态系统服务价值增加了6.8亿元，总量达到了917亿元。生态系统服务供需严重失调和重度失调的区域，主要分布于金沙江北岸的四川省境内，勉强协调和良好协调的区域主要分布于金沙江南岸的云南省境内。植被覆盖对库区生态系统服务供需耦合度呈现正向驱动关系，人口和地形起伏度为负向驱动关系，降水量对库区北部局部地区为正向驱动关系，其余地区为负向驱动关系。[结论]库区生态系统服务供需耦合协调度呈现南高北低的空间分布特征，且受多重因素影响，未来应加强水电工程库区生态系统服务研究。     

2014-2017年赣江上游稀土矿区典型流域水质污染变化及成因

[目的] 分析赣江上游稀土矿区典型流域水质的时空分布特征,揭示水质污染状况和成因,为该流域的水环境治理提供理论依据和数据支撑。[方法] 采用2014-2017年赣江上游桃江流域10个监测断面的6项水质指标,运用描述性统计分析、水污染指数法、相关性分析等方法分析该流域水质污染现状及其成因。[结果] ①桃江流域各监测断面不同水文时期的污染状况均存在差异,以氨氮含量的时空差异最为明显。②水污染指数评价结果表明水质类别为Ⅱ类和Ⅲ类所占比例分别为55%和29%,龙头滩断面的水质状况最差,以劣Ⅴ类为主。[结论] 水质污染成因解析揭示出氨氮为桃江流域最主要的污染物,降雨对流域内水环境的影响较大,农业活动和以稀土采选为主的工业活动是造成水环境污染的重要人为活动。     

澜沧江水电开发对河岸带土壤养分分布的影响

以澜沧江中下游河岸带为案例研究区,针对4种河段生态系统类型,对比研究了水电开发对河岸带土壤养分空间分布的影响。结果表明:水电开发是澜沧江中下游河岸带土壤养分空间分异的主要驱动力之一;受水电开发的影响,河岸带土壤主要养分因子含量和土壤养分综合质量均趋向规律性分布,横向上随距离增加呈上升趋势,纵向上在漫湾库区出现峰值;漫湾库区和小湾样带土壤养分综合质量随距离变幅较小,漫湾坝下和景洪样带土壤养分综合质量随距离变幅较大;已建库区的植被恢复和小气候改善对库区及坝下河岸带土壤养分条件产生正面影响,工程施工对在建电站河岸带土壤养分条件产生负面影响,且负面影响强度与施工规模和施工强度呈正相关关系;随着与河道距离的增加,水电开发的影响强度呈幂指数减小趋势;总体来看,养分条件较好的样点主要集中在已建库区和自然河段以及距离河道50m以外的远岸处,养分条件较差的样点主要集中在在建电站以及距离河岸50m以内的近岸处。     

农村宅基地整治潜力的空间显式测算与模拟

三峡工程的建设对库区生态环境的影响极大,为了深入分析三峡工程建设前、后土地利用活动的生态环境效应,该研究基于三峡库区土地利用变化和精细化生态系统服务价值（ecosystem services value,ESV）评估结果,细致地测度ESV时空演变及其对土地利用变化地敏感性。结果表明：1）三峡工程建设前,库区土地利用变化最主要的特征是耕地转为建设用地,而建设后则表现为林地、草地和耕地三者间的相互转换以及建设用地扩张。2）1980-2018年,三峡库区整体生态系统功能改善,ESV净增加18.49亿元,这主要由于三峡工程建设后大量耕地转为林地。但重庆主城区及其周边地区ESV持续减损。3）三峡工程建设前、后库区生态系统服务价值敏感性指数分别为0.73和1.46,敏感性增加。在空间分布上,库区东部夷陵、秭归,中部石柱、丰都以及重庆主城区生态系统服务和9种子服务功能的敏感性较高。总体来看,三峡工程的实施对库区生态系统服务功能的影响利大于弊。研究结果有助于加深对大型水利工程生态环境效应的认识,且为库区生态环境建设和保护提供指导。     

南方山丘区水源地土地利用结构对河库水质的影响——以珊溪水库流域为例

[目的]探明珊溪水库流域土地利用结构与河库水质的相关性,为南方山丘区土地开发利用和水源地保护提供依据。[方法]在库区以及河流入库点设置23个监测断面,于2017年7月及2018年1月进行实地取样监测,利用2016年TM影像数据对研究区用地类型进行划分,并通过ArcGIS水文、空间分析功能将整个流域分为8个子流域,分析每个子流域土地利用结构。选取高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)、总磷(TP)、溶解氧(DO)4个水质指标分析其时空变化特征,探讨子流域不同坡度下土地利用结构对河库水质的影响。[结果]珊溪水库流域土地以林草地、耕地为主,两者面积比例总和达到80%以上。枯水期河库水质整体优于丰水期。各水质指标与林草地比例呈现负相关,而与耕地、建设用地呈正相关,丰水期土地利用结构与水质相关性相比枯水期更为明显。河库水质与不同坡度土地利用类型的相关性有差异,低坡度带(15°)COD_(Mn)与耕地比例呈显著正相关;中坡度带(15°～25°)TN,TP与林草地比例呈显著负相关,TN与耕地比例呈显著正相关。[结论]库区水体质量良好。在流域尺度上林草地和耕地是影响水体污染物浓度的主要土地利用类型。丰水期耕地是氮磷元素的主要输出源,林草地在一定程度上削减了氮磷元素的入河量,具有一定的正效应。     

基于MIKE模型的不同淤地坝型组合情景对小流域侵蚀动力和输沙量的影响

为科学认识黄土高原淤地坝建设对小流域侵蚀动力过程的影响,通过分布式水文模型MIKE SHE和一维水动力模型MIKE 11耦合模拟了王茂沟流域的洪水过程,并计算了流域主沟不同断面的侵蚀动力参数和不同坝型组合的减沙效益。结果表明:(1)淤地坝建设在不同程度上改变了小流域沟道的侵蚀动力分布,坝系建成后沟道的侵蚀动力参数减幅最大。(2)小流域径流侵蚀功率表现为上中游剧烈变化,下游趋于稳定,且下游径流侵蚀功率明显小于上游。(3)淤地坝建设可以有效减小流域的输沙量,其中单独建设骨干、中型、小型坝相比流域未建坝时,输沙模数分别减少24.74%,47.11%,64.11%;流域坝系建成后减沙效益最明显,流域输沙量减少83.92%。研究成果可为黄土高原淤地坝减沙效益评估提供科学参考。     

澜沧江中下游流域土壤侵蚀时空演变特征

为了探究土壤侵蚀演变机制,以澜沧江中下游流域为研究区域,利用改进的土壤流失方程(RUSLE)模型,开展流域内土壤侵蚀时空演变特征研究,引入随机森林算法探讨了流域内土壤侵蚀因子的相对重要程度。结果表明:澜沧江中下游流域2005—2015年土壤侵蚀量为0～1.89万t/(km²·a),平均土壤侵蚀模数为0.252万t/(km²·a),中下游子流域平均土壤侵蚀模数处于较低风险以上和中风险侵蚀以下级别。自2005年以后,澜沧江中下游流域土壤侵蚀空间分布特征呈现中度侵蚀风险区域扩张,高度和低度侵蚀风险收缩的趋势。随机森林算法结果发现植被覆盖管理因子和地形因子是影响澜沧江中下游流域土壤侵蚀的主要因素,土壤可蚀性因子、降雨侵蚀因子和水土保持措施因子的相对重要程度偏低,均未超过20%。可见,土壤侵蚀的时空异质性主要是由于植被覆盖和地形影响改变了局部气候而导致的。     

遥感技术在漫湾库区周边植被覆盖宏观监测中的应用研究

在对云南澜沧江中下游地区进行梯级电站群开发利用中 ,针对大型水利、水电工程建设 ,超前关注并及时开展有关陆地表层环境要素的山地植被演变动态及环境效应 ,是关系地方社会经济可持续发展与人类生存环境的紧迫问题。选取澜沧江上已建成的第一座大型水电站——漫湾电站为案例 ,通过对该电站库区及周边遥感图像的技术处理 ,获得对库区周边山地植被覆盖状况的宏观、快速监测。解决了常规方法在澜沧江梯级电站群峡谷山区植被覆盖调查中客观存在的困难 ,弥补目前在该区开展的有关大坝安全研究中 ,对周边库区周边地表环境生态安全研究上的不足 ,为澜沧江上已建、在建和拟建的其它多个大型水利水电工程生态环境监测提供案例研究。     

陕西省不同生态类型区河流水质与径流泥沙间的关系

为反映陕西省地表水水质状况与水土流失间的关系,选取不同生态类型区的3条主要河流(渭河、延河和汉江)为研究对象,依据河流27断面水质监测资料,对延河流域5个断面、渭河流域13个断面、汉江流域9个断面的水质进行了评价,并从水体污染的角度分析了3条典型河流的污染源及其与径流泥沙的关系。结果表明:不同生态类型区河流水体水质呈现明显的时空变化特征,3条典型河流2001—2010年水质改善明显,27个监测断面中满足Ⅰ—Ⅲ类水质水体功能的断面由11个增加到18个,达标断面率为66.7%,Ⅴ类水质断面9个,占33.0%;不同生态类型区河流水质污染呈现较大的南北空间差异,位于秦岭以北的渭河干流污染严重,属重度污染,延河属轻度污染,位于秦岭以南的汉江水质为优;渭河氨氮浓度与年径流量呈显著负相关,径流量越大,氨氮浓度越低;延河河流径流与溶解氧(DO)浓度呈显著正相关,径流量越大,DO浓度越高,水质越好;汉江年输沙量和高锰酸盐指数(CODMN)浓度呈显著正相关,输沙量量越大,COD_(MN)越高,水质污染越严重。     

2007-2019年东江流域赣粤出境水质评价与成因分析

[目的] 分析东江源区赣粤出境水质时空分布特征,为该流域的水环境治理和水生态改善提供理论依据和数据支撑。[方法] 基于东江源区2007—2019年赣粤出境监测断面的11项水质指标,运用描述性统计分析、水污染指数法、相关性分析和Mann-Kendall检验等方法,分析了流域出境水质变化与成因。[结果] ①不同水文时期的水质状况均存在差异,以氯化物、硫酸盐和氨氮的时空差异性最为明显。②年内变化为汛期水质好于非汛期,劣Ⅴ水仅存在于非汛期;年际变化为,2008年出境水质最差,2009年开始好转,2017—2019年全部满足Ⅱ—Ⅲ类水。③氨氮是出境水质最主要的污染物但浓度显著下降,稀土开采,果业开发和大型养殖等是影响水质的主要因素。[结论] 过去十几年,东江源区赣粤出境水不同水文时期水质略有不同但总体呈下降趋势,主要污染物氨氮浓度显著下降,源区近年采取的保护修复措施成效显著。     

论水工治河与沿河生态系统可持续发展的相关性

治河治水是关系到构建和谐社会的头等大事,我国以前所建的河道型高坝水库无疑在防洪、灌溉、发电与航运等方面都发挥了很大作用,但同时也带来了一些负面影响,如移民和少水区的高坝下游断流,尤其以干旱和半干旱地区为甚,致使水库下游段的沿河生态系统发生劣变或崩溃。运用水利学和生态学的基本原理,在认真分析我国不同水资源区纯自然型河流运行特点及人为科学调控措施方面的特点、适应性、运行特征与其正、负面环境效应的基础上,指出要保持河道型高坝水库下游沿河生态系统的可持续发展,必须树立新的治河理念和采取符合当地实际情况的治河治水措施。河流的沿河生态系统可否持续发展,主要影响因素有水量、水质、边岸稳定性、生物多样性及人为干预的科学性等五大类,并提出六点科学建议,特别是突出了修建低坝群的“小水利”和全流域综合性科学管理措施的功效。     

金沙江干热河谷典型水电开发对局地气候的影响

[目的] 探究水电开发对局地气候的影响,是预防和减轻水电开发可能带来的负面效应,实现能源的可持续发展与环境保护的重要保障。[方法] 选取金沙江中游的龙开口、观音岩及下游的溪洛渡、向家坝4个典型水电站,运用气候倾向率、M-K趋势检验和小波分析等方法,定量分析了中下游水电局地气温、降水在蓄水前后的月、季、年变化及在水电开发中的突变情况和周期性特征。[结果] (1)蓄水后,水电站对河谷内最高温起抑制作用,最低温起抬升作用;夏季和秋季,下游水电站发挥了降温作用,月平均气温2,6,7,9,10,11月下降显著,而中游水电站调温作用不明显,仅7月平均气温略有下降。(2)蓄水后,各季节降水量均有增加,在4,8,9月增加显著,增幅为0.71~27.95 mm。(3)气温、降水与水电开发相关,中下游水电站的气温、降水在开发中和蓄水后发生不同时间的突变。(4)气温和降水在小波变化周期上呈现相似的特征,蓄水后,局地降水呈现出更显著的周期性,并且具有一定稳定性。[结论] 不同时间尺度上,水电开发在不同河段上影响局地气温和降水的程度不同,受到地理位置、周边环境及蓄水时长的多重因素制约。     

塔里木河下游生态输水及河道生态整治工程探讨

通过近几年向塔里木河下游的应急生态输水，水流到达塔里木河尾间台特玛湖，沿岸地下水位上升，沿河部分地段植被长势得以恢复，局部地区生态环境改善。为了从根本上解决塔里木河下游的生态环境问题．探讨了下游河道生态整治工程，包括河道疏浚输水线路选择和设置生态闸的问题。大西海子水库下游河道疏浚工程有3条输水线路可供选择，通过投资、占地、施工、管理、防洪等综合比较，选择在大西海子水库主坝上新建一座放水闸方案。方案在技术上和经济上是可行的。本着尽量少而又要满足河道疏浚后沿岸植被生长需水的原则，分析了沿岸生态闸设置的必要性和保护的生态植被的面积，并探讨了今后生态输水方式的选择与生态闸的开启顺序。     

西藏尼洋河水体重金属分布特征及风险评价

重金属含量是影响水生态环境安全的重要因素,该文意在探索西藏河流水体重金属变化规律。研究了雅鲁藏布江第二大支流尼洋河的Zn、Cu、Mn、Cd、Fe5种重金属含量时空变化特征和相关性,以及迁移变化机理,对重金属富集程度和污染风险进行了评价。结果表明:尼洋河重金属含量源头较低,中上游位置有突变。Fe、Mn、Cd是影响水质变化的敏感因子。Zn、Cu、Mn含量平水期枯水期丰水期。丰水期重金属含量主要受人类活动或水文气象活动影响,平水期及枯水期的Zn、Cu、Mn、Fe含量主要受自然过程影响,枯水期Cd主要受人类活动影响。水库对重金属富集有一定的影响。河源和中下游河段污染较轻,上游河段重金属综合污染指数最高。     

松华坝水库入库河流牧羊河水质时空变异特征

牧羊河是松华坝水库上游的一条重要支流,其水质质量直接影响到松华坝水库的水质。通过牧羊河上、中、下游不同断面的水质监测和分析,结果表明:(1)牧羊河流量及其变异系数变化均是上游<中游<下游;(2)牧羊河的pH值变化较小,变化范围在7.5～9.0之间;(3)牧羊河水质化学需氧量(COD)变化幅度较大,上游和中游化学需氧量变幅大于下游,下游变化较为平稳;(4)丰水期牧羊河水质总氮(TN)变化幅度大,枯水期总氮(TN)变化渐趋平稳,其数值逐渐减小;(5)牧羊河水质总磷(TP)含量随流量的增大而升高,上中下游水质总磷(TP)含量变化有一定的延迟效应;(6)牧羊河水质化学需氧量可以较敏感地反映水质状况,总氮反映流域环境变化,总磷反映流域水土流失情况。     

河岸水稻缓冲带宽度对排水中氮磷流失的影响

研究表明，在正常条件下，可溶态P、NH4-N和NO3-N在稻田水平方向的扩散距离较短，一般小于10m；扩散距离：可溶态P〈NH4-N〈NO3-N。缓冲带宽度（0～90m）对排水中可溶态P、NH4-N和NO3-N的浓度有很大的影响，但这种影响随施肥后时间的延长而减小。宽度大于15m的水稻缓冲带可显著地降低排水中氮磷的流失，因此在沿河用不施肥的水稻带也可有效地控制氮、磷的流失，替代一般的缓冲带，其机理与湿地相似。     

渭河中下游河道沉积物重金属污染生态风险评价

以渭河中下游河道沉积物为研究对象,在分析12个干流采样点和7个一级支流采样点沉积物中Pb,Zn,Cr,Cu,Co和Ni六种重金属元素含量变化的基础上,采用Hakanson潜在生态风险指数法对河道沉积物重金属污染的生态风险程度进行了评价。渭河中下游河道19个采样点沉积物中Pb,Zn,Cr,Cu,Co和Ni六种重金属元素含量均不同程度超过了陕西省土壤重金属背景值,除Pb外,支流沉积物中其他五种重金属的平均含量都低于干流沉积物;Hakanson潜在生态风险评价结果显示,渭河中下游采样点的六种重金属元素单项生态风险指数均小于40,综合潜在生态风险指数均小于50,潜在生态风险处于较低水平,表明渭河中下游河道沉积物中重金属富集量小,基本不构成生态风险。     

泥石流对重大水电工程的影响评估--以金沙江下游白鹤滩电站库区黑水河泥石流为例

泥石流是金沙江下游主要山地灾害之一,它对重大水电工程施工和运行期间的工程安全可能构成一定程度的威胁和危害。通过评估该区泥石流对重大水电工程的影响,指出泥石流对水电工程的影响主要表现在对施工道路、水电工程附属设施及移民安置、库区泥沙、坝区工程设施等4个方面。以金沙江下游白鹤滩电站库区黑水河泥石流为例,具体分析了泥石流对水电工程的影响。结果表明,黑水河泥石流可能堵塞主河,其堵塞回水和溃决洪水对白鹤滩电站建设的施工道路、临时设施有一定危害。此外,泥石流会将大量的泥砂带入库区,从而减少电站的有效库容。     

北京城市流域底泥重金属形态特征及其生态风险评价

为了解北京城市流域底泥重金属污染现状及其生态风险,研究分别在北京市永定河流域、潮白河流域、温榆河流域、拒马河流域和泃河流域五大河系（北京段）共设置84个检测样点,采集底泥样品,利用ICP-MS分析法和BCR连续提取法测定北京城市流域底泥中铜（Cu）、锌（Zn）、铬（Cr）、镉（Cd）、镍（Ni）和砷（As）6种主要重金属的含量,分析其分布特征及养分变化,同时运用潜在生态危害指数法和地累积指数法综合评价流域底泥中重金属的生态风险。结果表明:（1）以北京土壤质量标准为北京市参比值,北京流域中下游底泥富营养化严重,重金属富集强弱依次为Cd > （Cr,As,Zn） > （Cu,Ni）;（2）底泥重金属潜在生态危害评价,其危害程度依次为Cd > （Cr,As,Zn） > （Cu,Ni）,其中五大河流下游潜在生态风险较大,生态风险最大的是拒马河水域;（3）地累积指数法进行污染评价,北京河流污染程度依次为下游 > 中游 > 下游,底泥中污染最大的重金属为Cd,其次为Cr,As和Zn,污染较小的为Cu和Ni。综上所述,北京污染较大的河流依次是拒马河、永定河、潮白河、温榆河和泃河,特别是河流下游区域底泥重金属累积较多,潜在生态危害最大。     

粪肥添加明矾对降低农田磷和重金属流失的作用

施用粪肥引起农田氮、磷流失的增加已引起人们广泛的关注。为了解粪肥中添加明矾可否降低农田污染物的流失,采用化学分析与田间试验相结合的方法研究了添加明矾对粪肥中水溶性养分和重金属浓度及施粪肥后农田养分、重金属流失的影响。结果表明,粪肥中添加明矾可大大降低其中的水溶性P和重金属浓度,其中水溶性P的下降幅度达79.3%。添加明矾后,粪肥施入农田形成的径流中P和重金属浓度明显低于不添加明矾的处理。但添加明矾对农田可溶性总N、NO3-N和NH4-N流失的影响不大。粪肥中添加明矾不会引起地表径流中铝浓度明显增加,对蔬菜产量影响不明显。