河道生态基流生态经济价值及其时间变化研究

为了解决普遍采用单方水资源价值计算河道生态基流价值的缺陷,以及探索河道生态基流价值定量化计算新方法,采用水力学方法将河道生态基流从径流量中分离出来,并确定河道生态基流对应水面面积,进而采用当量因子法计算河道生态基流价值和并探索分析了河道生态基流价值的时间变化特征。以渭河干流宝鸡段为例进行研究,结果表明:渭河干流宝鸡段的丰水年、平水年以及枯水年的年平均河道生态基流量分别为5.82 m~3/s、3.59 m~3/s和2.76 m~3/s。近21 a来,该段河道生态基流价值在时间上总体呈下降趋势,该价值多年平均值为5.61亿元,单方河道生态基流价值为6.27元/m~3,单方价值与价值总量变化趋势相反。河道生态基流价值年内变化具有明显的周期性,总体呈倒"V"字型,汛期河道生态基流价值比非汛期大,单方河道生态基流价值与之相反。通过相同区域以及相近区域的河道生态基流价值研究成果以及价值变化特征的对比分析,证明研究成果较为合理。该方法可为河道生态基流合理保障提供定量化依据。     

杭州江北主城区排涝格局优化研究

通过分析杭州江北主城区涝灾成因和区域防御总体能力,优化城区排涝格局,提出城市包围方案,为开展新一轮城市防洪排涝规划和治理工程提供决策参考。基于区域已有的杭嘉湖区域水利综合规划、杭州市城市防洪减灾规划、杭州城西科创大走廊水利专项规划等推荐的水利防洪排涝工程基础上,采用一维河网非恒定流数学模型,建立杭嘉湖东部平原防洪水利计算模型,计算城市包围方案实施效果。研究结果表明,通过北控线建闸建泵并进行优化调度,杭州江北主城区既能满足排涝标准,主动防御,又能最大程度减轻对下游地区的防洪压力,兼顾流域防洪。该研究成果对确定城市防洪排涝方案具有借鉴意义。     

台州市安溶泾河道底泥重金属污染特征及生态风险评价

为顺利开展城市河道污染整治工程,有效控制河道底泥引发的二次污染,研究河道底泥污染特征并分析其生态风险具有重要意义。基于台州安溶泾河道底泥检测结果,采用单项污染指数法、潜在生态风险指数法、聚类分析法等多种方法对底泥重金属含量、污染状况、空间分布、生态风险等进行评价。结果表明:底泥中Cu、Zn、Pb、Cd这4种重金属污染严重;从流域上看,主要污染区域为安溶泾上游段、2条支流段和支流与干流交汇处;从河道纵剖面上看,随着底泥深度的增加,超标重金属浓度普遍降低;Cu和Cd的潜在生态危害较严重,且在安溶泾上游段源头、2条支流及支流与干流交汇处底泥Cd和Cu的受污染程度最为严重。研究成果可为城市河道底泥重金属污染的预防和综合整治提供依据。     

城市水土保持区划及功能性评价研究——以宜昌市为例

目前全国地级市水土保持区划工作滞后,宜昌市作为湖北省域副中心城市,城市水土流失严重。为突出地方特色、因地制宜地指导地方水土保持区划工作的落地实施,以宜昌市为例,在国家、省级水土保持区划成果的基础上,紧密结合宜昌市地方特点,逐步进行细化,形成宜昌市水土保持四级区划,并对区划成果进行基本功能分析评价。 宜昌市水土保持区划使用四级分区体系,前三级区划沿用国家水土保持区划中一级、二级、三级分区范围;四级区被分为6个水土保持片区:沿江平原丘陵农田防护区、香溪河山地生态维护区、三峡库区山地丘陵保土区、沮漳河山地丘陵保土区、清江山地水源涵养保土区以及中心城区人居环境维护区。全市共涉及5个水土保持基本功能,分别为农田防护、生态维护、土壤保持、水源涵养和人居环境维护。地级市水土保持区划分区既要在国家、省级水土保持区划基础上进行,同时还需突出地方特点,因地制宜。宜昌市水土流失治理应坚持预防为主,保护水源,并加强水土保持重点监管。     

洞庭湖区三口水系生态基流研究

近年来大型水利工程的建设与运行、洞庭湖区三口水系分流量的持续减少和三口水系地区水资源的不合理利用,导致三口水系的生态流量严重不足。基于洞庭湖区三口水系的主要水文站2003—2018年逐日平均流量和1973—2002年逐月平均流量数据,提出一种综合考虑不同水文学法的生态基流确定方法,得出逐月和全年的生态基流推荐值,并分析其保证率和影响因素。结果表明:新江口站、沙道观站、弥陀寺站、康家岗站和管家铺站的全年生态基流分别为208.18、49.44、75.39、2.52、93.94 m³/s,全年生态基流保证率分别为84.83%、37.52%、51.88%、21.84%、42.60%;各水文站汛期的生态基流最高值均出现在7月份,8月份、9月份和6月份依次递减,汛期的生态基流及其保证率明显高于非汛期。研究提出的方法和计算结果可为洞庭湖区三口水系的水生态修复提供参考。     

变化环境下韩江生态流量演变特征分析

选取位于粤东、闽西南地区的韩江流域为研究对象,基于CA-Markov模型对2050年流域土地利用空间格局进行预测,构建SWAT分布式水文模型,以未来土地利用情景和气候变化情景为变量进行水文模拟,分析不同情景下韩江生态流量的时空演变特征。结果表明,未来城镇化扩张将使梅江支流中上游成为韩江流域内生态流量对土地利用变化最为敏感的区域;土地利用和气候变化将导致韩江流域枯水期流量整体减小,枯水期流量对环境变化更加敏感;韩江流域生态流量变化特征将呈现从西南到东北由升到降的趋势,梅江支流中上游地区的生态流量将得到改善;梅江和汀江两大支流上游区域生态流量对气候变化更为敏感;韩江流域径流总量下降,但丰枯流量分化加剧,长期来看枯季生态流量保障风险可能进一步增大。     

城市水系统关联模型研究

为了理清城市水系统中多因素间的复杂关系,对系统解决城市水问题提供帮助,基于水系统理论与城市水系统模拟相关研究,提出了城市水系统中水-经济社会-生态环境各因素之间相互作用和反馈的关联模型理论框架,建立了城市水系统演变过程中由针对经济发展的正反馈回路和针对可持续性的负反馈回路共同控制的新模式,构建了模拟城市水-经济社会-生态环境内在联系的城市水系统关联模型。以武汉市为例,应用建立的城市水系统关联模型,采用2001—2017年的历史统计数据,建立了武汉市城市水-经济社会-生态环境各要素之间互馈作用的模拟模型,预测了武汉市的城市发展轨迹,并与武汉市2030年的远期规划进行比较,验证了模型的有效性,表明城市水系统模型能够揭示城市水-经济社会-生态环境多要素的耦合驱动机制,体现了节水技术与绿色发展相关政策两大因子导向下的生态环境、经济社会协同发展的良好预期。     

河流生态修复的国际经验及对长江大保护的启示

为推进长江大保护,针对长江流域河流生态修复的需求,梳理了美国杜瓦米什河、欧洲莱茵河和德国德莱萨姆河等河流生态修复的实践做法:重视立法和标准化建设,严格制度管理,健全工作机制,强化科技支撑,鼓励全民参与等;分析了长江大保护现状与面临的挑战:政策法规和行业标准不完善,顶层设计与整体谋划不足,工作机制和监管体系不完善,修复工作难点较多且科研能力薄弱,社会力量参与长江生态修复的主体意识不强;提出了长江流域开展河流生态修复工作的建议:健全法规、完善制度、强化机制、创新技术、立体宣传。     

南方季节性缺水河流逐月保证率设定法的改进

改进计算生态基流的逐月保证率设定法以适用于南方季节性缺水河流。构建逐月保证率设定模型,综合分析各类影响设定保证率因素,构建模型评价指标体系及评价标准,耦合AHP与熵值法求解指标组合权重,运用模糊综合评价法求评价值,并通过对比Tennant法、年内展布法等耦合最终适宜生态基流过程。以秦淮河流域为例,将计算结果与传统逐月保证率设定法计算结果对比,验证了改进方法的可靠性与优越性。     

基于水力水文学法的大渡河上游生态流量确定

利用湿周法、Tennant法、Tessman法、逐月最小径流法分别计算大渡河上游的最小生态流量,并通过鱼类繁殖产卵所需的流量验证4种方法的合理性。结果表明,Tennant法、Tessman法、逐月最小径流法能保证足木足断面鱼类繁殖产卵所需的最低流量,大金断面4种方法均能满足。推荐3—8月采用Tennant法,9月至次年2月选择湿周法,计算得到的最小生态流量过程能够满足鱼类及栖息地保护的要求,又对人类取用水影响最小。