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.     

全面建设小康社会进程中黄河流域水资源利用效率时空演变分析

提升水资源利用效率,减轻水资源短缺对经济社会发展产生的约束,是实现水资源与经济社会和谐发展的有力支撑。尝试将DEA视窗分析方法应用于水资源利用效率研究,结合超效率DEA模型,探究黄河流域九省区在全面小康社会建设进程中水资源利用效率时空演变特征,在此基础上,通过Malmquist指数分解效率变动的内在原因,并引用空间匹配度计算方法,研究水资源利用效率与全面小康相对水平匹配程度。研究发现:九省区2012—2018年水资源利用效率总体呈增加趋势,水资源利用水平具有显著空间差异性;九省区水资源利用效率的提升主要得益于技术进步TC,制约水资源利用效率提升的主要因素是综合技术效率EC;水资源利用效率与全面小康相对水平的匹配程度呈现出较强的地区差异,部分省区两者动态协同性较差,其中,宁夏需要同时提升水资源利用水平和经济社会发展水平,陕西需要提升水资源利用水平,内蒙古需要提升经济社会发展水平。     

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。     

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。