淮河中上游水生态健康影响因子及其健康评价

在对淮河中上游10个断面水体理化指标、浮游植物、浮游动物、底栖动物及栖息地状况等实地调查和监测的基础上,结合提出的河流水生态健康定义,采用频度统计法和相关性分析法对评价指标进行筛选,并用熵权法确定指标权重,构建水生态健康评价指标体系和健康评价标准体系;运用水生态健康综合指数法和水体水质综合污染指数对河流水生态健康状况进行评价,并根据评价结果提出对策和建议。结果表明:60%的监测断面处于"亚病态"或"病态"水平,其中监测断面D5(槐店闸)处于"病态"水平;综合污染指数表明该河段水体均存在一定程度的污染,其中监测断面D5是"重污染"。研究表明淮河中上游水生态退化较严重,需要加强水生态修复及水环境污染综合治理。     

基于生态栖息地质量指标法对太子河水生态系统健康评估

根据生态栖息地质量指标法构建太子河流域水生态健康指标,同时采用主成分分析法筛选指标,结合构建太子河流域的指标体系,对该流域的六个主要断面进行了评估。根据评估结果,影响太子河流域生态健康的四个关键指标是电导率、 BOD5、 CODcr和HQI。由于太子河中游东陵段处于市区,其栖息地质量指数相对较低;上游为饮用水水源保护区,其栖息地质量指数较高,该区总体水生态系统处于亚健康状态。     

黑河流域景观生态多源空间数据综合评价

利用TM影像、水文地质数据、DEM数据及气象资料,选取湿润指数、大于6 m/s大风日数、土壤质地、植被覆盖度、蒸发量/降雨量、地下水矿化度、地形、降水侵蚀力、土壤结构、地形起伏度、植被类型等11个指标建立景观生态综合评价模型,评价了黑河流域景观生态质量.结果表明:①黑河流域景观生态综合指数平均值为5.870,以3级和4级景观生态区为主体,其占总面积的68.65%,景观生态质量一般.②景观生态质量水平分布表现出明显的区域差异,流域上游最好,中游次之,下游最差;从行政范围来看,民乐县、山丹县、甘州区、祁连县和肃州区生态质量较好,额济纳旗、金塔县、嘉峪关市等较差.     

黑河流域水生态环境问题及对策

黑河是我国最大的内陆河,流域气候和海拔差异较大,由环境差异形成了独特的流域水生态系统。在流域水生态现状调查的基础上,结合水电梯级开发和水资源利用情况,分析了黑河流域存在的水体连通性差、水资源开发利用强度高等水生态问题。在此基础上提出了保留自然状态,划定禁止开发河段,建设过鱼设施,恢复河流连通性,优化调度方案,保障中下游河流水系连通等措施,以恢复和保护流域水生态环境。     

渭河流域水生态系统健康评价

渭河系黄河最大支流,渭河流域河流水生态系统健康与黄河高质量发展息息相关。2011—2013年在渭河流域进行了4次野外采样调查,共布设采样点77个,采集鱼类、底栖动物、着生藻类和水环境因子等信息,分析了渭河流域水生态系统特征,并采用生物完整性指数法对渭河流域水生态系统健康进行了评价。渭河流域共采集到鱼类51种,底栖动物116种,着生藻类248种,影响渭河流域鱼类群落结构的环境因子为海拔,影响底栖动物群落结构的环境因子为河宽、电导率和硬度,影响着生藻类群落结构的环境因子为河宽。水生态系统健康评价结果表明:底栖动物和着生藻类健康状况优于鱼类,超过80%的采样点处于一般以上健康水平;3种生物水生态系统健康评价结果整体趋势相同,渭河干流上游和右岸支流、泾河源头以及北洛河中游支流健康状况较好,渭河中游和下游地区、泾河大部分区域以及北洛河上游健康状况较差。     

北京市水生态健康评价体系研究及应用

随着社会经济的飞速发展,水生态健康状况评价成为人们的关注重点.建立了由目标层、准则层及指标层等3个层次构成的水生态健康评价指标体系,分为河流、湖泊及水库等3套系统,其中河流评价指标16项,湖泊评价指标21项,水库评价指标21项,用于对北京市流域水生态健康状况进行评价.以密云水库和北运河流域为例,于2019年5、8、10月进行水生态监测和健康评价,结果表明,密云水库健康综合指数为87.76,水生态健康状况处于健康等级;北运河流域的水生态健康状况呈现空间性差异,其总体健康状况有所改善.     

实施统一调度开创内陆河水资源管理新局面

黑河流域中下游地区极度干旱,生态环境脆弱,区域水资源难以满足当地社会经济发展和生态平衡的需要,历史上水事矛盾已相当突出.由于黑河中游地区农业灌溉用水大量挤占下游生态用水,导致下游生态环境恶化加剧,引起了党中央、国务院的高度重视和社会各界的广泛关注.     

半城子水库水生态健康评价

参照《水生态健康评价技术规范》中的评价方法及评价体系,对密云水库上游半城子水库水生态健康状况进行评价,评价结果显示:半城子水库水生态健康综合指数为83.79,处于评价水平中的健康等级.根据评价结果,从村庄生活污染控制、河道生态修复及库区水质改善等方面提出建议.通过对河湖生态系统的现状及存在的问题进行诊断,来评估北京市河湖水生态系统的健康状况,对加快推进水生态文明建设具有重要意义.     

黑河流域生态调水重大问题思考

2000年黑河流域开始实施生态水量调度,近20 a来取得了显著的经济、社会和生态效益。系统总结了水量统一调度以来,黑河流域生态调水工作取得的进展,梳理了流域水资源管理与调度、水资源配置等方面的最新成果,分析了黑河生态水量调度面临的重大问题,并提出当前及今后一段时期主要科技需求:黑河上游降水径流预报,中游地区农业用水和"降水-地表水-地下水"转化规律研究,黑河流域地下水和生态监测系统构建,不同来水条件下黑河下游生态保护目标,黄藏寺水库的调度运行方式研究,智慧黑河关键技术与示范研究。     

基于着生藻类的渭河流域水生态系统健康评价

基于2013年10月(丰水期)和2014年4月(枯水期)渭河流域着生藻类监测数据,根据着生藻类物种丰富度、群落多样性、相对丰度、生态型和密度5类属性,选取了26个候选参数。应用参照点对比法(P-ibi)和累计系数法(P-IBI)分别构建了着生藻类生物完整性水生态系统健康评价指标体系,对渭河流域水生态系统健康状况进行了评价。结果表明,均匀度指数和可运动硅藻百分比为P-ibi和P-IBI在丰水期和枯水期共有的核心参数,说明两个参数的代表性较强,可作为常规监测指标。P-ibi健康评价结果显示,丰水期健康等级在较好水平以上的点位数占43%,而枯水期高达61%,P-IBI较好水平以上的点位数仅占25%,P-ibi评价结果明显高于P-IBI,但两种方法评价结果的空间分布趋势基本一致,即渭河干流上游、泾河源头、北洛河中游水生态健康状况较好,渭河下游、泾河流域大部分区域及北洛河上游水生态健康状况较差;超过70%的点位两种方法评价结果相一致或仅差一个健康等级,且P-IBI在参照点位和受损点位具有极显著性差异,表明累计系数法可以作为一种可靠的评价方法替代参照点对比法进行着生藻类生物完整性指数的构建。     

基于InVEST模型的赤水河流域生态系统服务功能评估研究

通过开展流域生态系统服务功能评估,分析生态系统服务功能时空动态演变趋势,能够快速识别流域整体健康水平和退化程度,为流域生态系统保护提供决策依据。本研究采用ArcGIS和Fragstats软件分析了赤水河流域1980—2015年6期土地利用的时空动态变化和景观格局特征,采用InVEST模型综合评估了赤水河流域的水源供给、土壤保持、碳存储和生境质量等生态系统服务功能,并分析了35年间流域生态系统服务功能的时空分异特征。研究结果表明:赤水河流域1980—2015年土地利用未发生显著变化,保持了相对天然的生态系统状况。流域产水量近年来略微增加,中下游是主要的产水区。流域整体土壤侵蚀状况为微度侵蚀,轻度侵蚀面积近年来略微增加。赤水河流域为碳源区,流域碳储量呈降低趋势。流域生境质量指数平均值约为0.78,生境质量整体呈改善趋势。研究可为赤水河流域的生态环境保护提供参考。     

一维二维耦合模型研究水库运行对下游河道水环境的影响

水库运行造成的河道水流条件的改变给下游的水生态系统带来重要影响。耦合水动力过程及生态过程的生态水力学模型可以有效地定量评价这种影响。本研究以广西漓江为实例，建立了全河流一维和局部河段二维水环境模型。其中的一维模型分析全河段水环境变化趋势，二维模型分析关键区间水环境的特点，并为后续的生物栖息地模型奠定基础。模型分析了典型水文年中自然径流和青狮潭水库运行两种模式下下游河道关键水环境因子的变化。模拟结果表明水库运行在平水年的影响大于丰水年和枯水年，局部浅水区的变化大于深水区，年内枯水期(10-12月)的影响大于年均值，而且这些变化沿程逐渐减弱。该研究成果为下一步的生态模型提供了外部因子。     

基于氧同位素(δ18O)的塔里木河下游河水向地下水的转化研究

中国西北属于干旱区,区域内发育有很多内陆河。在内陆河流域,地表水与地下水之间的转化十分明显。为探索干旱区地表水对地下水的转化特征,以便为有效开发利用水资源和预测地下水环境变化提供理论依据,本研究以塔里木河下游为研究区,对不同河段的河水与地下水进行了取样,并利用同位素技术研究了地表水对地下水的转化比率。结果表明:在塔里木河下游地区,河水向地下水的转化明显,阿拉干断面河水向地下水转化率最高;总体而言,沿河道向下游,河水向地下水的补给量呈减少趋势;本文运用质量守恒原理,并通过定量分析,得出塔里木河下游河水向地下水的平均转化率为43.36%,这对于合理利用区域内的水资源、正确评价生态输水效益具有重要意义。     

近20年黄河流域陆表水域面积时空变化特征研究

黄河流域生态保护和高质量发展是国家重大战略之一。开展陆表水域的动态变化监测,有助于掌握黄河流域水资源分布与变化状况,对于了解人类活动对水资源的影响,保障流域生态安全具有重要意义。本文基于Landsat数据提取2000—2019年黄河流域陆表水域分布,分析了黄河流域陆表水域面积的动态变化状况,结果表明：（1）流域陆表水域空间分布不均衡,上游陆表水域面积占流域陆表水域总面积的60.3%、中下游占39.7%,其中青海省和内蒙古自治区的陆表水域面积占比最高,分别占40.3%和17.0%;（2）近20年间,流域陆表水域面积总体呈增加趋势,增幅约为49.0%,其中上游地区对流域陆表水域总面积增加的贡献度最大,达到47.7%,中游地区贡献度次之,为42.7%,下游地区贡献度较小,只有9.6%;（3）从流域来看,渭河和汾河流域的陆表水域面积增加较为明显,2000—2019年期间,分别扩大了113.17 km²和55.75 km²,增幅约为139.9%和152.4%。     

Competing Freshwater and Ecological Services in the River Basin Perspective

Abstract

A river basin approach focusing on upstream/downstream conflicts of interest has to involve attention both to the services that water itself provides to society, and to water-related ecosystem services, terrestrial as well as aquatic. Besides “blue water” flow, i.e., liquid water flows in rivers and aquifers, attention has to be paid to “green water” flow, i.e., the water vapor flow involved in plant production. Basically, the rainfall over the basin is what must be shared between those upstream and those downstream. To satisfy societal needs, humans have to manipulate various landscape elements. These manipulations—due to fundamental water functions—will produce side effects (“environmental impacts”). In an integrated basin approach, it is necessary to include side effects of water-impacting land use conversions upstream on water-dependent activities and ecosystem health downstream. A fundamental challenge is therefore to find ways and mechanisms by which reconciliation can be developed among land use, water use, and ecosystem health, and between upstream and downstream activities     

气候变化对雅鲁藏布江流域植被动态的影响机制

基于雅鲁藏布江流域1981—2015年长时间序列植被、降水、气温和干旱数据集,采用非参数统计方法Sen''s slope和Mann-Kendall趋势检验法识别了各要素时空变化特征,采用Pearson相关性分析和地统计学方法分析了植被覆盖对气候变化响应的时滞效应,探讨了气候变化对植被动态的影响机制。结果表明:归一化植被指数(NDVI)大体由上游至下游呈逐渐增大的空间分布特征,且中游部分地区植被有所改善,下游地区存在一定退化现象;流域上游主要受气温影响呈干旱化,中游和下游地区受降水影响趋于暖湿化;流域上游和中游地区NDVI与降水和干旱呈显著正相关关系,且主要在滞后1月时相关性最高,中游及下游东南部NDVI与气温呈显著负相关关系,滞后0～3月的区域均有分布。     

卵砾石生态河床对河流水质净化和生态修复的效果

为研究卵砾石生态河床在河流原位水质净化和生态修复中的效果,选择位于宜兴市大浦镇的林庄港作为试验河道进行原位观测,对比分析了卵砾石生态河床河段和自然河床河段中的生源要素变化规律和水生生物生长状况。试验结果表明:卵砾石生态河床河段对污染物质的截留效果明显好于自然河床河段,对氨氮和总磷的截留率可分别达到37%和25%,卵砾石生态河床的构建可显著提高河道的自净能力;卵砾石生态河床河段水生植被的生长密度和覆盖率均达到良好的水平,大型底栖无脊椎动物在敏感物种数、分类单元数和生物数量密度等方面均优于自然河段的;卵砾石生态河床为水生植物、底栖动物和附着生物等水生生物提供了适宜的栖息环境,对河流生态系统的健康起到了较好的改善作用。     

晋江流域上下游生态补偿机制

为加强晋江流域水资源与水环境保护,有必要建立流域上下游生态补偿机制。依据"谁受益谁补偿"的原则确定了晋江上游地区为补偿对象,晋江下游地区为补偿主体。依据上游地区的湿地和水体生态系统提供的水源涵养、废物处理服务总价值,核算补偿标准为8 327万元/a,出资方式为泉州市政府出资1/4,其余部分由晋江下游各县市区按所分配水量的比例分摊。资金在上游地区依据对下游下泄水量贡献比例进行分配。生态补偿资金主要用于上游地区的环保基础设施建设、面源污染治理、生态保护、水土保持等方面。将上游地区的水功能区达标率和水质作为考核指标,考核结果作为安排补偿资金的依据。     

2018年汉江中下游水华成因分析与治理对策

2018年2月汉江中下游再次暴发硅藻水华,从2月8日至3月中下旬,历时30余天,是有资料记载以来最长的一次。自水华暴发后,长江水利委员会及时启动应急预案,利用汉江中下游梯级水库群进行了水量调度,以控制水华的进一步发展,同时在汉江中下游河段设置了6个监测断面进行逐日监测。调查结果显示：此次硅藻水华优势种为汉氏冠盘藻（Stephanodiscus hantzschii）,暴发期其藻密度最高达到了3200万cell/L,水华影响范围从原先的武汉至仙桃段延伸至了兴隆库区。根据调查结果,分析了水华发生的几点原因,包括硅藻优势种种源问题、污染源控制问题以及特殊的水文气象情势等,并提出了严控污染输入、优化水量调度方案、完善管理机制等几点治理对策。但要永久解决汉江水华问题,还需地方各级政府在当前河长制要求下积极作为,全面保护汉江水生态环境,彻底解决流域面源污染问题。     

雅鲁藏布江流域植被覆盖变化及其对气候变化的响应

基于雅鲁藏布江流域2000—2016年MODIS遥感产品,选取植被归一化指数NDVI研究近年来研究区植被覆盖变化情况,并结合流域内气象站实测数据,采用趋势分析法、Hurst指数法和偏相关系数法研究流域植被覆盖变化及其对气候变化的响应关系。结果表明:近年来流域上游和下游地区植被覆盖以改善为主,中游地区则以恶化为主;流域低海拔地区为NDVI高值区,植被覆盖度随海拔升高呈先稳定后下降再稳定的趋势;流域NDVI与气温的偏相关系数大于降水,说明雅鲁藏布江流域整体上植被生长受气温影响要大于降水;流域Hurst指数空间差异性显著,均值为0.51,说明流域植被覆盖整体呈弱可持续性,其中拉萨河流域及雅鲁藏布江上游地区空间持续性较强,达到0.74。