河湖水系连通的关键科学问题与研究方向

水资源时空分布不均,与经济社会格局不匹配,严重制约了中国的可持续发展。中国水情复杂,河湖水系正面临洪涝频繁、供水不足、河湖萎缩、水生态退化、水环境污染等诸多问题。面向国家发展新战略要求和现代化目标,有效解决复杂水问题,是新形势下生态文明建设和水资源可持续利用的重大需求。积极推进河湖水系连通,着力提高水资源统筹配置能力、河湖健康保障能力和水旱灾害抵御能力,是科学治水兴水的重大战略;开展深入的理论与技术研究是科学推进河湖水系连通的当务之急,也是治水兴水保障生态文明建设、支撑国家现代化进程的重大需求,具有重大意义。在分析全国河湖水系面临问题的基础上,讨论了河湖水系连通研究的必要性和迫切性,分析提出了河湖水系连通的三个关键科学问题及其研究框架,并对河湖水系连通的重要研究方向进行了探讨。     

吉林省西部河湖水系连通若干关键问题探讨

吉林省西部河湖水系连通工程是中国最大的面向湿地恢复与保护的生态水利工程,是新时期践行中国河湖水系连通战略和水生态文明建设的重大举措,同时也是积极履行《国际湿地公约》的战略需求。针对该项工程多湿地连通、多水源和多工程供水、水系连通和水资源调度复杂性等特点,从工程实践需求出发,重点阐述亟需解决的河湖水系连通优化网络构建、湿地多水源生态补水技术、湿地供水优先次序评价和基于河湖水系连通的水资源配置与调度四大关键问题研究的内涵和框架,为保障吉林西部河湖水系连通工程水资源调度与运行管理提供支撑,确保工程综合效益最大化。     

人类活动对河湖水系连通的影响评估

河湖水系承载着人类赖以生存的水资源,也支撑着经济社会的可持续发展。在自然因素和人类活动双重影响下,河湖水系不断发生着改变,也影响着人类生存和发展。特别是在人类活动日益剧烈的背景下,研究人类活动对河湖水系连通的影响是一个非常重要的科研问题,也是河湖水系连通工程实践的一个关键问题。本文从自然和人工两个方面分析了河湖水系连通的影响因素,阐述了人类活动对河湖水系连通的影响过程,并从河湖水系连通关系、河湖水系功能（自然角度）、河湖水系连通功能（社会角度）三个方面归纳了人类活动的正负面影响;在此基础上,提出了有针对性的影响量化评估方法,便于宏观角度量化和分析人类活动对河湖水系连通的影响。本研究以人类活动剧烈的淮河流域为实例应用,分析了人类活动对淮河水系的影响评价结果。     

河湖水系连通特征及其利弊

随着水资源以及水环境健康的恶化,河湖水系连通性作为河流健康以及提高水资源利用的一个重要指标在国家＂十二五＂战略规划中被着重提出。目前,中国对河湖水系连通特征及其对河流健康的影响缺乏足够的认识,本文主要对河湖水系连通的定义、分类、评判指标、影响因素及其对水环境健康的影响进行了一一阐述。分析表明：维持水系连通可以明显地改善...     

基于水环境改善的城市湖泊群河湖连通方案研究

河湖水系连通作为水资源调配、水生态修复与改善的重要手段,已成为江河湖泊治理工作的重点之一。河湖水系连通方案的选择和连通效应的评估直接关系到连通工程对湖泊水动力和水环境的改善效果,但目前缺乏对水系连通后河湖水动力和水质的综合评估体系。以汤逊湖湖泊群为研究对象,构建二维水动力水质数学模型,选取NH₃-N、TN和TP作为水质指标,模拟不同连通方案下汤逊湖湖泊群的流场及水质变化情况,结合水动力、水质和经济社会三个方面的评价指标建立综合评价体系,对各连通方案下湖泊群的改善效果进行评估。研究结果表明：引水后湖泊水体流动性有了很大的改善,河湖连通工程能够在短时间内达到改善湖泊水质的目的,但随着引水时间的增长,改善率逐渐减小。通过对比五种连通方案发现,方案五对水动力和水质的改善都取得了最显著的效果,且能够带来最大的引水效益。     

基于河湖水系连通的流域水系健康评价新思路（英文）

河湖水系连通作为新时代国家治水方略被提出,成为科学界的一个研究焦点。通过河湖连通关系的类型、"量质交换"、诸动态"流"和生态功能的讨论,提出基于河湖连通关系的河流健康评价的一个新思路。认为在健康的河湖连通系统中,河湖之间存在着良性的"量质交换",它是河湖之间最基本的物质和能量交换关系;河湖之间的物质流(水、溶解物质、泥沙、生物,污染物等)、能量流(水位、流量、流速等)、信息流(随水流、生物和人类活动而产生的信息流动等)和价值流(航运、发电、饮用和灌溉等)畅通无阻;诸种"流"在自然和人类活动的影响下,以河湖水系连通为纽带,进行河湖之间的"量质交换",实现河湖相互作用;"量质交换"是河湖连通关系演变的途径和动力源泉;良性的河湖连通关系演化最终趋于相对稳定状态,即动态平衡。     

湖泊湿地生态修复规划研究:以岳阳南湖湿地生态修复为例

湖泊湿地生态修复项目涉及相关水系的重新调整或重新组织,使退化的水文环境得到恢复。岳阳楼洞庭湖国家级风景名胜区南湖景区是岳阳市内最大的生态绿地,近年来由于南湖的排涝能力下降,暴雨经常导致城区洪涝严重,造成人员伤亡和经济损失。通过研究历史上洞庭湖和南湖的水系特征,恢复部分水系连通两湖,扩大集水面积;构建南湖大湿地系统,增强湖水自净能力,避免湖体富营养化。为保护景区内居民的安全,在新社区的设计中将道路、建筑、河道和湿地相结合,提出具有防灾减灾功能的"海绵城市系统"。     

基于多指标综合的巢湖环湖区水系连通性评价

平原河网区河流水系密布,其水系连通性影响着流域河湖的蓄泄洪能力、水环境健康和水文过程。已有研究多基于水流阻力与图论、水文过程或基于水系格局的某些指标进行水系连通性评价,该文修正了基于水流阻力与图论的水系连通性计算方法,改进了基于水文过程的水文连通性计算公式,概括了表征河网连通程度的主要指标,得到水系格局连接度,在此基础上综合各指标构建指标体系,评价了巢湖环湖区5地区的水系连通性。结果表明,巢湖环湖区5地区中,肥西县的水系连通性最高,合肥市次之,肥东县最低。修正后的水系连通度能够更好地考虑到水流内部运输能力对水系连通性的影响,水文连通度反映了平原河网区水位对产流过程的影响,水系格局连接度则定量分析了河网的空间格局和地理连接,基于综合指标进行的水系连通性评价反映了巢湖环湖区5地区河网的实际状况,研究结果可以为平原河网区水系连通性研究提供参考。     

北京顺义区湿地保护与恢复规划初探

调查分析顺义区的湿地资源现状,发现存在湿地水量减少、水质恶化、保护管理体系不完善等问题,通过开展生态补水、水源涵养等工程项目,实现湿地系统的水量保障;通过污水处理工程、河道整治项目等改善水质;开展湿地保护、恢复项目以及湿地公园的规划建设,构建连通的水系网络,完善自然保护区、湿地公园等湿地保护体系,实现顺义区湿地生态环境的全面改善和可持续发展。     

长江第一弯成因及形成时代探讨

长江第一弯成因及形成时代关系到金沙江—长江水系的形成演化、西南纵向岭谷地理环 境演化、青藏高原隆升对周边环境的影响等重大科学问题, 故近百年来一直为学术界所关注。本 文通过综合考察、地貌和沉积物等的综合分析认为: 长江第一弯是在金沙江水系未曾溯源连通至 三江口段之前的古金沙江与古冲江河、水洛河的汇流口。长江在三江口袭夺了水洛河, 导致水洛 河倒流, 古金沙江与三江口下的长江贯通, 才形成真正的金沙江—长江水系。根据玉龙山强烈隆 起时间、周边层状地貌发育年代、中国水系大局形成等进行推断, 长江第一弯形成时代为中更新 世以来, 说明昆黄运动为本区构造地貌—水系发育的重大转型事件。     

一种河湖水系连通方案的综合评估方法——以汤逊湖湖泊群为例（英文）

The Interconnected River System Network (IRSN) plays a crucial role in water resource allocation, water ecological restoration and water quality improvement. It has become a key part of the urban lake management. An evaluation methodology system for IRSN project can provide important guidance for the selection of different water diversion schemes. However, few if any comprehensive evaluation systems have been developed to evaluate the hydrodynamics and water quality of connected lakes. This study developed a comprehensive evaluation system based on multi-indexes including aspects of water hydrodynamics, water quality and socioeconomics. A two-dimensional (2-D) mathematical hydrodynamics and water quality model was built, using NH_3-N, TN and TP as water quality index. The IRSN project in Tangxun Lake group was used as a testbed here, and five water diversion schemes were simulated and evaluated. Results showed that the IRSN project can improve the water fluidity and the water quality obviously after a short time of water diversion, while the improvement rates decreased gradually as the water diversion went on. Among these five schemes, Scheme V showed the most noticeable improvement in hydrodynamics and water quality, and brought the most economic benefits. This comprehensive evaluation method can provide useful reference for the implementation of other similar IRSN projects.     

基于生态水文调控的流域综合管理研究综述

在全球气候变化与人类活动的双重影响下,流域水与生态等问题将更加突出、相互交织,是当前亟需解决的影响和制约世界各国可持续发展的瓶颈问题。基于对流域综合管理概念内涵的理解,以生态水文学理论和基于自然的水资源解决方案的理念为指导,提出了基于生态水文调控的流域综合管理概念与内涵,着重阐述了其核心内容：① 理论方法——流域生态水文调控原理与方法;② 应用实践——面向生态-社会协调可持续的流域水资源综合管理。将丰富和发展流域综合管理理论方法与技术体系,提升流域综合管理的实效性和整体水平。     

闸坝的水文水环境效应及其量化方法探讨

如何正确处理流域开发与生态环境保护的关系,客观评价闸坝对生态环境的影响,是我国流域管理中亟待解决的科学问题之一。本文从河流的自然特性入手,剖析了闸坝修建和调控引起的水文水环境效应,探讨了闸坝对河流水量水质影响评价的理论基础、关键内容和技术手段等,提出了基于流域水循环过程认识和模拟的闸坝效应量化体系和分析方法;并以我国水利工程最密集、污染最严重的淮河流域为例,初步探索了流域闸坝的水文水环境效应。研究可为多闸坝调控流域水资源开发利用和水污染治理提供理论支持,为实现流域综合管理及社会经济可持续发展作出贡献。     

河西内陆河流域水生态安全评价研究

水安全评价相关研究已有较多成果,但绝大多数采用P-S-R(压力-状态-响应)及其扩展模型,且评价指标体系的优化校准几乎从未提及.本文将W-SENCE(与水有关的社会-经济-自然复合生态系统)模型引入水生态安全评价领域,从水生态安全的自然属性和社会经济属性方面构建水生态安全评价指标体系,结合模糊系统分析及改进生态位理论对...     

干旱区水资源约束下的生态退耕空间优化及权衡分析——以奇台县为例

干旱区耕地大规模扩张导致水资源超载、生态问题频发,亟须退地还水。因此,探索水资源约束下的生态退耕空间优化方案,不仅有助于解决干旱区面临的问题,还可为土地利用规划和决策提供参考。目前对退耕方案多效益矛盾的研究尚量化不足,有鉴于此,本文建立生态退耕空间优化配置及权衡分析模型,以新疆奇台县为研究区进行模型应用,构建了水资源约束下的生态退耕方案群,并设计保有耕地优先和保护生态优先等两种情景,利用蚁群优化算法实现了生态退耕的空间配置模拟与优化。结果表明：耕地面积在保有耕地优先情景将减至9.94万hm²,保护生态优先情景则为6.96万hm²;在此退耕过程中,河道内生态用水占水资源总量的比例从10%增加到30%,防固沙量由713.22万t增加至816.59万t,经济效益则由34.86亿元下降至24.75亿元。通过比较单位经济效益的减少比例可产生的生态效益增加比例,确定耕地面积退至8.35万hm²时是权衡生态和经济效益下的生态退耕最优方案。退耕还草主要发生在奇台县耕地集中区的东北、西北及西南部边缘,将有利于北部的沙漠化防控和南部的水源保护。本研究实现了干旱区水资源约束下生态退耕方案空间模拟和优化,对农业经营和生态保护具有重要参考意义。     

环境决策支持系统的设计及其在水质管理中的应用

ＥＤＳＳ（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ）是一处适用于潮汐河网地区水环境管理和决策的软件系统,其主要功能是协助政府部门进行有效和科学的水环境管理。该系统采用地理信息系统、数据管理系统、模型库管理系统和专家系统等先进技术,将环境数据库、水动力与水质模型库、经济优化技术、环境专家以及环境法规有机地集成在一起。文中首先介绍了ＥＤＳＳ的组织方法、设计特征、实现技     

中国生态水文学发展趋势与重点方向

生态水文学是一门新兴的交叉学科,发展和完善其理论体系和技术方法等对促进中国山水林田湖草系统保护与修复,推进生态文明建设和绿色发展具有重要理论和实践意义。本文阐述了生态水文学发展历程和挑战性问题;结合学科前沿和国家需求,提出了生态水文学在中国的发展战略,主要包括：生态水文综合观测的新技术新方法、生态水文学机理和基础理论、以陆地和水生生态水文过程为核心的多尺度多要素综合模拟与集成、以及生态水文与社会科学的融合等;在此基础上,也提出了中国生态水文学具体发展方向,如多源信息融合与综合观测网络、关键要素的时空格局及其演变特征、综合模型与不确定性、多学科交融研究等;最后提出了中国生态水文学在山水林田湖草及城市等共同体修复和保护中的应用前景。