北京山区小流域水环境承载能力研究——以怀柔区雁栖河流域为例

在大量野外调查和现状监测的基础上,综合采用数学模型、原型观测及现场采样等多种技术手段,建立了雁栖河流域常住人口、旅游人次及渔场规模与排污负荷量关系:同时利用流域水文、水动力及水质综合模型,计算得到该流域水体纳污能力,研究提出了基于流域出口断面水质控制目标的流域适宜承载规模.该研究的思路与方法对类似地区的生态清洁小流域建设与管理具有借鉴意义.     

汉江水质预警系统研究

汉江水质预警系统是以信息技术为基础，综合运用地理信息系统（GIS），遥感（RS），网络，多媒体及计算机仿真等现代高等科技手段，对汉江流域的地形地貌，水质状况，生态环境，水资源分布等各种信息进行数字化采集与存储，动态监测与处理，综合管理与传输分发，建立全流域水质基础信息平台，不同功能的水质模型及其相应的管理系统，汉江水质预警系统具备对汉江水质实时监控，水污染事故应急响应，水资源优化调度和水环境综合管理等功能，作为一种新型的流域水质综合管理模式，汉江水质预警系统必将在我国水污染问题防治和水环境问题研究中发挥作用。     

基于SWMM和MIKE11的城市河流水质动态模型构建及应用

为了对城市河流水污染治理提出精细化控制建议，科学合理地制定流域水环境综合治理措施，以茅洲河为研究对象，基于Visual Studio开发SWMM与MIKE11的耦合程序，采用映射配置文件将两个模型的空间拓扑关联，构建了城市河流水质动态模型，并在模型率定验证的基础上将其应用于流域水质情势预测。结果表明：城市河流水文-水动力-水质耦合模型具有较好的模拟能力和适应性，可用于类似流域水质动态模拟、预测及评估。     

流域水环境数值模拟技术应用及研究展望

在气候变化与人类活动影响新形势下,流域水环境发生了很大变化。水环境数值模拟可以定量描述流域水环境演变过程,是水环境规划、管理与保护工作的重要研究手段。从地表水环境模型、地下水环境模型、流域非点源污染模型3方面,分类归纳了当前主要的水环境数值模拟技术;从流域水环境演变与调控、水利工程对流域水环境的影响研究、水污染防治工程设计、水资源保护规划与管理等方面,总结了流域水环境数值模拟技术的应用情况;最后分析了当前水环境模拟技术的不足,并对流域水环境数值模拟技术的发展趋势进行了探讨。     

MIKE水环境软件

MIKE水环境软件是DHI最新推出的水环境模拟综合软件产品，能为河流水动力及环境模拟提供强大的功能支持。软件以原MIKE系列软件模块为基础，从降雨径流洪水分析预测，扩展到涉及水环境的各个方面。MIKE水环境软件以河流为起点，模拟区域水文特征，对区域进行整体水环境管理、分析和计算，也可用于分析、计算和模拟河流悬移质、水质问题。MIKE水环境软件集合了流域水资源综合配制模块，     

钱塘江流域水环境容量研究

通过钱塘江流域水质及污染物现状负荷量调查评估，提出主要超标因子和污染特征，建立相关模型，对流域的水环境容量进行分析研究，尤其是对感潮河段提出了新的组合模型，并采用水流水质耦合模型进行模型验证和成果复核。最后分别给出在不同设计水文条件下的COD和氨氮的水环境容量。     

水环境实时调控决策支持系统的开发与应用

以建立水环境实时调控决策支持系统为目标,集成综合数据监测体系、数据库、流域入河污染物负荷模型、河流水环境模型、水环境承载能力与污染负荷动态调控模型、GIS平台等众多模块,提出了系统组成的总体框架,分析了多种数学模型间的集成链接方法、GIS显示体系与数学模型间的交互方法、水环境状态实时模拟与基于调控措施的方案模拟等系统集成的关键环节,提出了水环境实时调控与数字化管理功能在复杂大系统中的实现思路与方法,为复杂水环境调控系统的开发与集成提供了简单实用的集成模式。系统在北运河水系水环境管理中的应用结果表明:该系统方法实现了北运河的实时调控模拟,提高了区域水环境管理的智能化水平。研究成果对水环境实时调控与决策系统的建立及精细化管理具有重要的参考价值。     

基于SWAT模型的流域水环境管理及预报系统

基于SWAT模型的流域水环境管理及预报系统是一个以地理信息系统(GIS)和数据库管理系统为开发平台,通过与SWAT分布式水文模型的集成,面向管理和决策层的可视化动态信息系统。本系统利用SWAT分布式水文模型对水资源水环境进行综合评价和预报,并结合GIS技术实现了流域管理的可视化和辅助决策功能,实现流域水环境的信息管理与查询,来为管理部门提供有效、直观的决策信息。     

流域水环境与生态学研究回顾与展望

简要分析了流域水环境与生态学的发展历程,系统介绍了2010年以来中国水利水电科学研究院水环境研究所取得的主要科研成果:(1)水环境监测技术与标准。形成了水环境监测分析技术与标准体系,研发了系列水环境监测标准物质,研究了水源地健康风险评价技术与水污染事件应急预警预报关键技术,研发了水环境监测新技术与设备;(2)流域水环境与水生态过程演变机理与模型。在大型水库重金属污染物水环境演变机理及效应、生源物质流域迁移转化特征及驱动机制、生态水文过程变异与河湖生态响应机制与流域水环境与生态模型等方面取得系列创新成果;(3)流域水质目标管理与流域水环境综合治理技术。形成了水功能区达标评价技术体系、流域容量总量控制技术体系,提出了流域水环境综合治理规划技术与湖库沉积物污染评价与生态疏浚方案制定技术,研发了生物慢滤水处理水质净化技术及设备;(4)河湖健康评估与水生态保护修复技术。提出了河湖健康评估标准,研究形成了河湖水系生态连通技术、生态流量确定技术、水质水量联合调度技术与水生态修复技术。最后分析了新时期水环境与生态学的科技需求,提出了水环境研究的展望。     

江河流域水环境管理原理探讨

江河流域水环境管理的任务是协调流域内不同地区之间在资源开发利用，社会经济发展，水环境和生态保护等方面的关系。江河流域水环境管理主要是根据流域自然、生态社会和经济复合系统的特征及其需要，综合运用技术、经济、法规、政策、公众参与等多手段，研究与调控流域空间范围内的水量和水质，以实现流域整体可持续发展的一个循环复的动态过程，这一过程主要包括规划、协调、方案实施和监督几个环节。以流域为单元的管理可克服行政区域管理的不足，有效解决人类对流域水资源的累积和叠加影响总是，保护地理生态区的完整性、经济和社会公平。     

云南东河流域水功能区环境容量分析及污染控制

为实行最严格的水资源管理制度和为保护保山市东河水环境打下基础,采用流域内北庙和柯街水文站的水文水质监测资料,运用水质分析模型分析了东河目前的水环境容量与水污染现状,并与区内水功能区的水质目标进行了比较。分析结果表明,东河目前水质未达到水功能区的水质控制目标,主要污染物是氨氮和总磷。根据分析结果,提出了保山市东河的水污染控制措施,以期对保山市水污染控制提供支持。      

太滆运河水环境容量研究

水环境容量是区域污染物总量控制的基础和核心,可为流域水生态治理提供重要的科学依据。以往的相关研究多侧重于不同水文时期水环境容量的动态变化,而未将点、面源入河的季节性特征纳入考虑范畴。文章采用解析公式法,综合考虑点、面源污染特征确定点、面源协同影响的太滆运河水环境容量,并利用MIKE11 软件构建太滆运河汇水区水量、水质数学模型,模拟在最大允许排放量条件下典型断面的水质达标情况。研究表明：太滆运河水环境容量为COD 22 694.52 t/a、氨氮854.04 t/a、总磷195.58 t/a。典型断面均能实现水功能区划水质目标,该计算方法合理可行。     

水环境研究的回顾与展望

简要介绍水环境研究所组建近10年来取得的主要科研成果。其创新性研究工作主要体现在：（1）水环境监测与标准化体系建设。实现了从常规污染物监测到技术难度较大的痕量有毒有害污染物监测的转变,水质监测技术实现了标准化;（2）水环境保护与水污染控制。开展了水环境演化机理、水环境污染模拟及水污染修复等理论的研究与实践;（3）水利水电工程的生态环境影响研究。着重关注了重大水电工程因改变水文情势所引发的生态与环境问题,为我国重大水利工程的规划设计和运行管理提供了技术支持;（4）饮用水安全保障。研究了饮水安全保障技术及相关设备;（5）水环境综合管理。研究了基于3S技术的水环境信息管理技术,协助业务主管部门开展了大规模的水环境状况调查,取得了多项创新性成果。最后提出了水环境研究今后的展望。     

基于流域要素空间关系的水污染溯源研究

为快速准确地实现水质监测断面水质超标时的河流水污染溯源,提出整合现有流域要素,构建水污染溯源的流域要素空间关系模型。该模型以划分为4个等级的河段和汇水单元为基础,建立汇水单元层级与上下游河段的编码关系;再将全流域要素与汇水单元建立空间关联关系,构建5个流域要素空间关系子系统模型;最后各子系统模型集聚组成一个相互协作的流域要素空间关系网络。以敖江流域实时水质监测断面为污染溯源触发点,将各个流域要素空间关系子系统模型直接应用于水污染溯源过程,结果表明,建立的关系模型在实际应用中能最大限度地提供污染源空间分布和结构信息,有效地识别和筛选研究区域的水污染引发源,快速缩小未知污染源搜查范围,提高了水污染溯源搜寻过程的效率和精度。     

水文数据采集系统设计

由于现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的迅速发展,水文监测技术自动化也成为一种必然趋势。水文数据采集系统采集的水文数据包括:水位,流量,水污染等主要水文检测数据。系统采用无限GPRS系统模块或电话线传送数据,可以克服由于监测点分散,分布范围广的问题,尤其可以克服在环境较恶劣的地区传输数据的不便。所有水文数据可以逐级上传,保证水利检测部门及时反应、决策。监测点设计成专用模块,无需专人看守,极大地提高了本系统的自动化监测能力。     

流域水文过程与植被相互作用研究评述

从流域水文过程与植被相互作用规律、流域生态水文模型、流域生态水文对气候变化的响应三个方面，对国内外相关研究现状进行了总结分析。研究发现，当前流域水文学正在从以单一水循环过程为主要研究对象发展成以研究水分、能量与物质耦合循环以及水文过程与生态过程的相互作用等为主要内容的综合性和交叉性学科。现关于流域水文过程与植被之间的关系研究多集中于单向作用的研究，如水文过程对植被的影响研究和植被变化对水文过程的影响研究，而对水文过程与植被之间的反馈机制以及对流域内土壤-植被-大气复杂系统的整体研究不足，缺乏对流域水文过程与植被相互作用机理的全面认识。研究表明气候变化已经影响到流域水文过程和植被生长，气候变化下的流域生态水文响应是水文学研究的前沿课题。水文学需要强化对流域生态水文机理的研究，只有在充分揭示流域生态水文机理的前提下，才能预测未来气候变化下的流域生态水文响应。生态最优性原理能够解释植被对外界环境变化的响应，从而被应用于描述植被与水文过程的相互作用。基于生态最优性原理的流域生态水文模型已逐渐成为生态水文学的研究热点之一。     

柳江柳州段水环境容量研究

对柳江河新圩至窑埠段的污染源和水质进行了同步监测。根据同步监测资料 ,对水质降解系数进行了率定 ;采用完全混合系统水环境容量计算公式 ,计算了柳江河新圩至窑埠段的COD和氨氮两项指标的水环境容量值 ,并对计算结果进行了分析。在水环境容量计算结果的基础上 ,提出了柳江河新圩至窑埠段水环境保护的措施和建议。     

入太湖河道水质达标研究——以无锡新区伯渎港为例

利用河网区非稳态水量、水质数学模型及水文、水质、污染源同步观测资料,推求了河道糙率及水质降解系数。通过建立的河网模型计算了不同水质、水量及污染源条件下伯渎港河COD、氨氮水质浓度,对伯渎港河的水质达标性进行了研究,提出了使水质达标的工程措施。研究表明,边界水质条件对伯渎港水质达标影响很大,要根治水环境,必须从源头抓起,进行截污。     

湿地环境质量评价方法研究进展

近年来湿地评价已成为环境科学研究的热点。随着研究内容和评价方法的不断丰富,多种数学方法及模型被广泛应用于湿地环境质量评价。综述了目前国内外湿地中水环境、土壤及生态系统常用的评价方法,重点对水质评价的不确定性模型、土壤风险评价的生物效应方法和生态系统的指标评价法进行了归纳。针对目前湿地水环境和土壤质量评价研究中存在的不足,指出今后应结合遥感技术和地理信息系统自动化获取实时监测数据,优化水环境动态评价模型,加强湿地土壤质量标准的建立,进一步研究多种评价方法的耦合及评价模型的优化。     

Management Options to Improve Water Quality in Lake Peipsi: Insights from Large Scale Models and Remote Sensing

Nutrient pollution causes frequent blooms of potentially harmful cyanobacteria in Lake Peipsi (Estonia/Russia). Although external nutrient loading has reduced since the 1990s, lake water quality has barely improved, and eutrophication is still considered a threat to lake biota and water usage. To understand the recovery dynamics of the lake it is necessary to analyse the effects of land use and lake management on water quality to develop mitigation strategies. Comprehensive analysis has thus far failed due to information gaps inherent to conventional monitoring strategies. We show how two large-scale hydrological models using Earth observation data provide spatial information on pollution and can help explain the causes of past and current lake eutrophication. WaterGAP3.2 provides valid estimates of present and probable future phosphorus concentration in the lake water, based on past hydrological conditions. WaterWorld models spatial potential water quality and a scenario of optimal pollution reduction. Remotely sensed optical water quality data can be used to analyse recent, spatial water quality dynamics. The spatial and temporal algae distributions and can help explain eutrophication causes at Lake Peipsi and its catchment, adding value to in situ monitoring and supporting river basin management with large scale data.