Towards improving an Area of Concern: Main-channel habitat rehabilitation priorities for the Maumee River

The Maumee River watershed in the Laurentian Great Lakes Basin has been impacted by decades of pollution and habitat modification due to human settlement and development. As such, the lower 35 km of the Maumee River and several smaller adjacent watersheds comprising over 2000 km² were designated the Maumee Area of Concern (AOC) under the revised Great Lakes Water Quality Agreement in 1987. As part of pre-rehabilitation assessments in the Maumee AOC, we assessed fish and invertebrate communities in river km 24–11 of the Maumee River to identify: 1) areas that exhibit the highest biodiversity, 2) habitat characteristics associated with high biodiversity areas, 3) areas in need of protection from further degradation, and 4) areas that could feasibly be rehabilitated to increase biodiversity. Based on benthic trawl data, shallow water habitats surrounding large island complexes had the highest fish diversity and catch per unit effort (CPUE). Electrofishing displayed similar fish diversity and CPUE patterns across habitat types early in the study but yielded no discernable fish diversity or CPUE patterns towards the end of our study. Although highly variable among study sites, macroinvertebrate density was greatest in shallow water habitats <2.5 m and around large island complexes. Our results provide valuable baseline data that could act as a foundation for developing rehabilitation strategies in the lower Maumee River and for assessing the effectiveness of future aquatic habitat rehabilitation projects. In addition to increasing in-channel habitat, watershed-scale improvements of water quality might be necessary to ensure rehabilitation strategies are successful.     

汉江中下游水体重金属时空分布及污染评价

为探明汉江中下游水体中重金属的污染状况,分别于2019年6月(丰水期)和2020年1月(枯水期)在汉江中下游选取20个监测断面采集水样,监测水体中Cu、Zn、Pb、Fe、Mn、As、Se和Cd 8种重金属的含量,分析汉江中下游水体中重金属污染的时空分布特征,并对水体重金属污染状况进行评价。结果表明:汉江中下游水体重金属污染以Fe、Mn为主,其他6种重金属浓度均满足地表水Ⅱ类水标准。汉江中下游水体中Fe和Mn含量沿程波动较大,二者变化规律基本一致。Fe和Mn含量最大值在支流竹皮河,其中Fe浓度超标4.63倍,Mn超标13%;此外,位于汉川市的S17断面Fe元素含量超标3.89倍。结合历史数据分析,发现近年来汉江中下游水体重金属含量总体呈上升趋势。评价结果表明,汉江中下游大部分水体水质良好,钟祥市和汉川市是汉江中下游重金属污染相对较重的两个城市,支流竹皮河的水体重金属污染问题需引起重视。     

拉萨河流域径流对土地利用和气候变化的响应分析

拉萨河流域处青藏高原中南部,因其独特的地理位置是对气候变化较为敏感的区域之一,同时也是青藏高原人口和耕地较为密集区域。在建立SWAT模型对拉萨河流域水循环过程进行模拟的基础上,通过设置不同气候情景与土地利用状况,分析近30 a来拉萨河流域径流变化的成因,并研究径流对气候因子变化的敏感性。结果表明:①气候变化与土地利用对径流影响占比分别约为82.95%和17.05%,主要原因在于近30 a拉萨河流域土地利用情况变化不大,而气温、降水则呈显著增加趋势;②降水每增加10%,流域径流约增加11.8%,且径流对降水变化敏感性的空间差异性较小;③气温每增加1 ℃,流域总径流约增加2.5%,但径流随气温变化的空间差异性较大,其中,中上游地区径流减小0.7%,下游地区径流约增加3.6%。     

长江科学院野外科学观测与科学考察回顾及展望

野外科学观测与科学考察既是基础性科技工作,又是自主创新突破口。近年来,长江科学院设立了野外科学观测中心,初步形成覆盖长江流域,涵盖生态、环境、资源及灾害防治等领域的野外科学观测研究站网体系,持续开展长江流域野外科学观测和多专业综合性科学考察。回顾了长江科学院野外科学观测和科学考察的发展历程,从基础条件、观测成果、科技支撑、骨干队伍以及社会影响等方面,系统总结了长江科学院在野外科学观测与科学考察方面取得的成绩。未来将着重做好基础设施建设、长期观测与考察、科学研究与示范、合作交流以及人才队伍建设等方面工作,以期为长江流域高质量发展提供支撑。     

长江上游高洪水期泥沙输移特性

长江上游高洪水期(汛期)泥沙输移特性是决定三峡库区泥沙淤积的关键因素,直接关乎三峡水库使用寿命及综合效益的发挥。借助干、支流长系列水沙资料,分析了长江三峡水库入库寸滩站高洪水期泥沙输移特性,结果表明:近40 a来,寸滩站场次洪水中7 d洪量未出现趋势性变化,而7 d沙量显著减少,高洪水期输沙经历了“涨水输沙占优—涨、落水基本持平—落水输沙占优”的变化过程。2013年以前,寸滩站高洪水期径流及泥沙均主要来自于金沙江,而向家坝、溪洛渡水电站陆续投运后,2013—2019年寸滩站洪水场次(洪峰流量30 000 m³/s以上)共计14场。从径流来源来看,仅4场主要来自于金沙江,其余9场主要来自于嘉陵江,1场来自岷江;从泥沙来源来看,9场主要来自于嘉陵江,其余5场分别来自于沱江、岷江、横江,金沙江已不是寸滩站高洪水期过程中泥沙的主要来源区。研究成果可为三峡水库沙峰排沙调度、库尾减淤调度提供理论支撑,为长江泥沙治理提供保障。     

黄河淤积粉土的两种复合稳定方案与性能对比

为探索路基工程中黄河淤积粉土的稳定技术和性能保障方案,针对德州齐河县境内的黄河淤积粉土,在乳化沥青复合稳定粉土(AE稳定土)的研究基础上,采用无机/有机复合材料制备出一种复合固化剂(FG固化剂),研究了AE稳定土和FG稳定土2种稳定方案下粉土的抗压强度性质、水稳定性和抗冻融能力;结合XRD、SEM表征技术,探讨了FG固化剂的稳定机理。研究认为,FG固化剂稳定土较AE稳定土有着更高的无侧限抗压强度、回弹模量和承载能力,水稳定性良好,在抗冻融能力上有着比AE稳定土更好的效果。XRD与SEM分析表明,FG固化剂提供了活性矿物质,其复合胶凝效应和填充增强保障了粉土的抗压强度,高分子物质起到粘结颗粒界面、填塞孔隙的作用,降低了内部孔隙率;两者造成土体的最大干密度变大;与AE稳定土的稳定机理不同。FG固化剂的使用为黄河粉土的稳定和工程应用提供了参考方法。     

广东省东江流域显著水问题类型识别

通过构建流域水资源、水环境与水生态功能评价指标体系,采用ArcGIS自然间断点分级法分析广东省东江流域水资源、水环境与水生态3类涉水功能的空间格局特征,采用Spearman等级相关系数定量分析3类涉水功能间的交互作用,识别各地区显著水问题类型,并提出相应管控策略。结果表明：广东省东江流域水资源、水环境与水生态功能评价等级空间格局体现出显著的空间差异性;流域水资源、水环境与水生态功能间的交互作用类型为兼容;基于3类涉水功能评价等级及功能间交互作用类型,将广东省东江流域10个评价单元划分为水资源、水环境、水生态、水资源-水环境、水生态-水环境及非显著型6个显著水问题类型。     

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。