1986-2017年太湖出、入湖水量变化分析

作为流域内水资源调蓄和调度的中枢,太湖的出、入湖水量格局随着一系列工程、非工程措施的实施已然改变.基于1986-2017年近30年的环湖出、入湖水量资料,采用Mann-Kendall趋势检验法、突变检验法和滑动t检验法,对环湖及地区出、入湖水量变化进行了定性、定量研究,并讨论了产生变化的可能原因.结果表明:1986-2017年,环湖年入湖水量增加趋势显著,在20世纪90年代后期突变增加,年出湖水量增加趋势显著,在21世纪初后期突变增加;多年平均年入湖总量突变后较突变前增加了29.66亿m3,多年平均年出湖总量增加了18.63亿m3;江苏入湖水量增长率、增长贡献率分别为53%和84%,出湖水量增长率、增长贡献率分别为31%和48%;浙江入湖水量增长率、增长贡献率无明显改变,出湖水量增长率、增长贡献率分别为26%和31%;望虞河出入湖增长率最大,但增长贡献率不大;太浦河出湖增长率、增长贡献率无明显变化;出、入湖水量的变化抬升了太湖年平均水位和年最低水位,对年最高水位影响较小;水利工程调度对出、入湖水量的影响逐渐占据主导作用.     

太湖水体交换周期变化(1986—2018年)及对水质空间格局的影响

针对太湖水体交换周期近十余年发生的变化,本文收集整理了1986—2018年太湖水文巡测、汛期水文巡测数据以及太湖流域沿江城市引水量、流域降雨量变化数据,基于太湖出入湖水量的变化研究了太湖水体交换周期的变化及原因,并对交换周期变化对水质空间格局的影响进行分析.结果表明：太湖入湖水量有显著上升,2007年以来平均每年入湖水量增长30.8亿m³/a.水体交换周期显著下降,2007年以后约为184 d,相比2007年前下降了26 d.太湖流域及各水利分区近70年来,除去2015和2016年,降雨量无显著变化,主要入湖区下垫面变化造成的入湖水量增加估算在每年2.0 m³左右.太湖入湖水量增加主要集中在湖西区,与沿江口门引水量明显相关.相比2007年前,沿江口门引水量年均增长28.9亿m³/a,而这期间太湖入湖水量增量与这一引水有关.入湖水量的增加开始影响太湖存在的“西浊东清”水质结构,水体交换周期缩短会使东西太湖水质出现均化的现象,东部太湖水质会出现下降的趋势.     

“引江济太”对2016年后太湖总磷反弹的直接影响分析

针对“引江济太”工程将总磷浓度偏高的长江水引入太湖后对2016年后太湖总磷反弹的影响,本文实测并收集整理了2016年前后“引江济太”调水入湖水量、磷通量及全太湖入湖水量、磷通量与太湖磷存量等数据,对2016年前后“引江济太”调水入湖水量、磷通量、磷形态与其他入湖河道水量、磷通量、磷形态以及全太湖的水质、受水区贡湖的水质进行了分析.结果表明：2016年前后,“引江济太”年均入湖磷通量为97.56 t,年均入湖水量为8.16亿m³,从调水量、入湖磷通量、调水后短期磷响应及各湖区磷增量来看,“引江济太”与2016年后太湖总磷反弹相关性不强.“引江济太”调水累计入湖磷通量为877.97 t,占太湖总入湖磷通量的4.58%,累计入湖水量占太湖累计入湖水量的7.36%,单位水量携带的磷通量仅为其他来水的一半左右,占比相对有限.与太湖主要入湖河流相比,“引江济太”调水属于优质来水,湖泊的入湖河流总磷浓度一般都高于湖泊本身的总磷浓度,“引江济太”调水总磷浓度偏高属于正常范围.目前“引江济太”工程在保证供水安全、缓解水华危机的同时对处于严重富营养化状态的太湖具有一定的改善效果,但未来引水量增加的情况下,必须继续关注引水带来的磷通量与太湖磷循环系统的关系,确保“引江济太”对太湖继续产生良性的影响.     

1990—2019年咸海水量平衡及其影响因素分析

咸海地处中亚,气候和人类的双重影响下湖面急剧萎缩引发区域生态危机,定量解析其水量平衡互动关系及影响因素对咸海地区水资源管理和生态保护有重要意义.基于1990—2019年密集时序Landsat影像、T/P卫星、Jason1/2测高卫星及咸海数字测深模型（DBM）,提取近30年咸海面积、水位变化信息,重建咸海水位-面积-库容曲线,探明咸海水量变化特征;建立水量平衡模型,定量分析研究区水量平衡要素变化及时空差异,探讨其互动关系与影响机制.结果表明：（1）1990—2019年间,咸海水量减少了2271.6×10⁸ m³（约75.15%）,年平均变化率达-78.3×10⁸ m³/a;南咸海水量变化趋势与咸海整体基本一致,北咸海除1999年出现了极小值外,其余年份水量变化趋势均呈波动上升状态,至2019年水位已恢复至1984年水平.（2）1990s以来,南、北咸海水量平衡结构变化时空差异显著,阿姆河入湖径流量呈波动减少趋势,随着咸海持续退缩水体蒸发不断减小,区域水量支出收入比由1990年的2.46降低到2015年的0.87;近年来丰水年份南咸海地下水可由亏损转化为盈余状态,水域变化进入相对平缓的状态.北咸海入湖径流量波动增加,蒸散发随水域面积增加而增加,1990s初以来水量收入超过水量支出,区域地下水盈余,湖泊水位不断抬升.（3）湖区尺度上,入湖径流量和水域蒸发量是咸海水量变化的主导因素.流域尺度上,气候变化与人类活动共同影响咸海入湖水量,南咸海入湖水量与阿姆河上游来水、流域耕地面积显著相关,而北咸海入湖水量主要与锡尔河上游来水相关.     

2010-2017年太湖总磷浓度变化趋势分析及成因探讨

近年来,太湖流域各省市政府加大治理力度,流域水体水质取得明显好转,氨氮浓度和总氮浓度呈大幅度下降趋势,然而太湖水体总磷浓度呈上升趋势.为探讨太湖总磷浓度升高的原因,采用太湖流域管理局2010年以来的水质水量实测数据、遥感监测数据等,分别从太湖入湖河流污染负荷量、水生植被和蓝藻与总磷浓度的关系3个方面进行相关性分析.结果表明,入湖河流总磷浓度高于太湖水体总磷浓度,且磷不易出湖,逐年总磷净入湖量持续累积与太湖总磷浓度有明显的正相关性,入湖污染负荷量大是太湖总磷浓度居高不下的根本原因;水生植被可吸收湖泊沉积物中的营养盐,并抑制底泥再悬浮从而降低内源性营养盐的释放,东太湖水生植被的大量减少,一方面减少了沉水植物对磷元素的吸收,另一方面增加了风浪对底泥的扰动再悬浮,造成磷元素释放,是造成湖水总磷浓度升高的重要因素;近年来太湖蓝藻密度呈上升趋势,受其影响,总磷浓度也有上升,蓝藻水华加快湖体磷循环,藻类密度增加也是太湖总磷浓度升高的影响因素之一.     

洪泽湖水沙变化趋势和冲淤时空分布及驱动因素

为了研究洪泽湖水沙特性、变化趋势与冲淤时空分布规律,运用累积距平法、Mann-Kendall趋势与突变检验以及R/S分析法等方法,分析了洪泽湖19502016年的水沙特征;采用地理信息技术,基于1992年和2016年实测地形,对湖区泥沙冲淤空间分布进行了定量计算与分析.结果表明,入湖径流量无明显增加或减少的趋势,输沙量和含沙量呈明显减小趋势,1990年以后含沙量基本稳定在0.2 kg/m^3以下;淮河干流(包括池河)入湖水量和沙量约占入湖总量的89.6%,三河闸出湖水沙占总出湖量的60%.淮干入湖口和溧河洼为主要淤积区域,淤积量分别为2300×10^4和1900×10^4 m^3,平均淤积厚度分别为0.35和0.25 m;其他区域自然冲淤基本平衡.上游水库和河道闸坝的拦沙作用、农业种植结构变化和水土保持、大规模人工采砂等是入湖沙量减少的主要影响因素;湖区水动力特性是泥沙自然淤积主导因素,而湖区库容变化的主因则是人工采砂、围湖造田和围网养殖,且人类活动的影响远大于自然冲淤.     

2001-2002水文年环太湖河道的水量及污染物通量

根据2001-2002水文年115条环太湖河道的同步环境监测资料,对水量及污染物通量进行了估算.全年的入湖水量为80.11×108m3,出湖水量为96.67×108m3.入湖水量主要通过西部河网以及西苕溪、望虞河等河流汇入太湖,其中西部河网的入湖量占总入湖量的60%;出湖水量主要通过太浦河、东苕溪以及东部河网汇出太湖,其中太浦河的出湖量占47%.污染物通量的估算结果是,CODMn、TN及TP的入湖总通量分别为37571t/a、28658t/a及1029t/a,出湖总通量分别为35431t/a、14600t/a及668t/a.CODMn、TN及TP入湖通量通过西部河网进入太湖的比例占63%、49%及47%;CODMn、TN及TP出湖通量通过太浦河汇出太湖的比例占51%、45%及34%.通过与上世纪90年代以前相同年型的数据进行对比,除TP外,其它各种污染物的入湖量均明显增加,且污染物在湖泊中的滞留率也显著提高.由此说明,环太湖河道入湖污染负荷的增加是太湖水环境恶化的根本原因.     

近30年来鄱阳湖湖盆地形演变特征与原因探析

利用鄱阳湖1980、1998和2010年3期湖盆水下地形数据,结合出、入湖泥沙输移数据以及流域水土流失、水库建设等资料,较为系统地研究鄱阳湖近30年来湖盆冲淤的时空变化特征及其影响因素.研究表明,1980-1998年,松门山以南主湖体位置淤积现象明显,平均淤高0.82 m,该淤积主要是由这一阶段内流域水土流失加剧所引起的;1998-2010年,在大规模植树造林和水库建设等人类活动影响下,鄱阳湖淤积现象减缓.但是在入江水道上湖盆高程显著下降,平均下降速率高达30.75 cm/a,这与入江水道处持续采砂和水流冲刷等因素有关;近30年来,"五河"入湖的洲滩区域冲淤变化及趋势有所差异,修水、抚河及赣江三角洲呈现逐渐降低的趋势,饶河入湖漫滩总体上以淤积为主,且地形坡度趋于变缓.研究结果对鄱阳湖水资源合理开发、水利工程建设及航运管理等均具有一定的实践和参考价值.     

河道入湖污染物量计算精度分析

入湖污染物量计算精度的高低决定入湖污染物量分析结果的客观性和准确性.本文以太湖为例,分析2010年环太湖河道入湖污染物量、时空分布情况及多年环太湖河道入湖染污物量变化情势.在此基础上,使用现在已有监测条件分析时段内每日水量水质监测数据计算逐日入湖污染物量时段累积值,并以此作为现有分析计算河道入湖污染物量的最高计算精度值.通过设定不同监测方案、采用不同计算方法分析河道入湖污染物量及其计算精度,认为现有分析计算的河道入湖污染物量已是每日河道水量水质同步监测下河道入湖污染物量的80%左右.针对河道入湖污染物量计算精度的分析可为制定科学的河道入湖污染量监测方案、提高河道入湖污染物量计算精度提供技术支撑.     

环太湖各水资源分区入出湖河流总磷浓度与负荷变化分析

入出湖总磷负荷变化是影响太湖湖体磷收支平衡的关键因素.基于2012-2018年水质水量监测资料,计算全湖及各水资源分区河流入出湖总磷负荷,并以水量加权计算其总磷年平均浓度,探明其时空变化规律;运用双累积曲线法分析不同分区水污关系的变化规律;以月为时间尺度,利用Pearson相关系数,揭示入湖总磷负荷分别与入湖水量、入湖...     

太湖河湖水系连通需求评价初探

水系连通需求分析是河湖水系连通战略研究的重要内容.水系连通需求指人类社会经济发展对水资源调配、防洪排涝、改善生态环境等方面的需求及对河湖水系健康的维护,它源于水系能够提供各种水生态系统服务功能的生态学特性.通过分析水系连通需求、水生态系统服务功能和水系连通工程之间的内在关系,认为水系连通需求评价可转化为对水生态系统服务功能的评价.运用水当量评价方法,建立了河湖水系连通需求评价的方法体系,并以河网地区的典型代表——太湖为例,定量评价了太湖在水资源调配、调蓄洪水、水环境净化和维持生境等方面的连通需求.结果表明,太湖水系年均连通需求最大的是净化入湖废污水需水量,其次为水资源调配需水量,而太湖调蓄洪水的需求减少;湖水自身净化需水量较大,且为一次性需水.水环境净化的需求需要通过降低污染物入湖量,进行湖泊生态修复等主要措施以及引清水增加环境容量这一辅助连通措施共同完成.水系连通需求的定量评价可为水系连通战略及工程的规划设计提供理论基础.     

沿江城市中小型闸控通江湖泊总磷变化特征及成因分析——以安庆市石塘湖为例

长江中下游沿江城郊闸控湖泊普遍面临总磷浓度偏高的现象,解析其总磷时空变化特征及影响驱动机制成为精准治理与修复此类湖泊前亟待解决的关键性问题。本文基于安庆市沿江城郊中小型闸控湖泊--石塘湖实测气象降雨、水文、河湖水质等数据,采用多因子相关性分析、变异系数法和主成分分析的方法,研究各指标因子与湖泊总磷浓度时空变化的响应关系。结果表明:(1)湖泊水质呈现丰(5-8月)、平(3-4月和9-10月)、枯(11-次年2月)水期聚类效果显著,但湖泊空间差异不明显;湖泊水质的季节性变化受总磷浓度变化控制,其他理化指标影响较弱。(2)高强度降雨和汛期闸站调度下的水动力变化决定污染物迁移速率,是导致湖泊总磷浓度在丰水期更容易受入湖河流输入影响而达到峰值的主要驱动因子。(3)高强度人类活动导致入湖河流季节性输入是石塘湖总磷上升的决定性因素,从单位土地利用类型产生单位总磷负荷来看,农业用地远大于城镇建设用地,林地和草地充当污染物进入湖泊的预前“汇”。因此,从治理策略和途径来看,可在控制外源输入的同时,适当调节闸站以减弱丰水期水动力强度,减少入湖河流总磷输入影响的同时,发挥湖泊营养盐的滞留净化能力。本文主要从人类活动导致的外源污染及闸站抽排调度角度分析沿江城郊闸控湖泊石塘湖总磷变化、影响因素及驱动机制,可以为此类城郊中小型沿江闸控型湖泊污染治理提供理论参考。     

Die Einschichtung der Rhone im Genfersee: Ergebnisse von Strömungsmessungen im August 1983

Results obtained by means of an ultrasonic current meter in the plume of the Rhone river are summarized as follows:

1. Currents of Rhone river water entering the lake were clearly discernible up to a distance of about 1 km from the river mouth. The interflow was observed at depth of 10 to 30 m.
2. Interflow velocities decreased with increasing distance from the river mouth: from 40cm/s at a distance of 350 m to about 15 cm/s at 1 km.
3. Short-term variations of current velocities and directions documented the highly turbulent nature of the interflow.
4. The entering river water (inflow direction to the NNW) interfered with a persisting northeastward current of the lake water. At a distance of 1–2 km from the mouth the interflow gradually assumed the same direction, possibly due to deflection by Coriolis forces.
5. Current velocities showed considerable variations within a time scale in the order of hours at the same measuring position. The reasons for these fluctuations remain unclear. Possible causes may be lateral oscillations of the entering river water or its deviation by river mouth bars during periods of reduced river discharge. Variations of the discharge alone cannot explain these current fluctuations.

     

岱海水体及沉积物细菌多样性及群落组成特征

采用高通量测序技术,研究了内蒙古岱海流域入湖河流、湖水及沉积物细菌多样性及群落组成.结果显示,细菌多样性从高到低依次为：沉积物>河流>湖泊.聚类分析表明入湖河流、湖水和沉积物细菌群落可分为明显不同的3支,说明这3种生境中细菌群落结构有较大差异.物种注释结果表明,河流中优势细菌菌群为髌骨细菌（Patescibacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和放线菌门（Actinobacteria）;湖水中优势细菌菌群为放线菌门（Actinobacteria）;而沉积物中优势细菌菌群为变形菌门和绿弯菌门（Chloroflexi）.典范对应分析及Monte Carlo检验表明,电导率和悬浮物含量对水体中（河流与湖泊）细菌群落影响显著,二者共解释了细菌群落变化的86.5%;而冗余分析及Monte Carlo检验表明,泥深、磁化率和总有机碳对沉积物中细菌群落影响显著,三者共解释了细菌群落变化的47.9%.近30年来,岱海地区气候变化和人类活动导致湖水咸化,沉积物碳氮指标显著增长.岱海水体及沉积物细菌多样性及群落组成的差异及其主要驱动因子,反映了细菌对这种气候变化和人类活动共同作用的响应.     

过去40年太湖剧烈的湖泊物理环境变化及其潜在生态环境意义

过去40年,全球气候变暖、辐射变暗和变亮、风速减弱、气候异常波动等自然环境变化以及筑坝建闸、岸堤硬质化和调水引流等强烈人类活动势必会深刻改变太湖湖泊物理环境和过程,驱动湖泊生态系统演化.基于历史文献、档案数据以及气象水文和透明度等长期观测数据,本文系统梳理了太湖气温、水温、风速、水位和透明度等物理环境空间分布和长期变化特征,探讨了气温和风速、水位和透明度相互协同作用机制及其潜在生态环境意义.受全球变化和城市化等影响,过去40年太湖气温和水温呈现显著升高趋势,而近地面风速则表现为持续下降,湖泊增温和风速下降有利于藻类生长和蓝藻水华漂浮聚集,某种程度上增加了蓝藻水华出现频次和集聚的面积.为防洪和满足流域日益增长的水资源需求,闸坝管控和调水引流使太湖水位呈现缓慢增加趋势,而入湖污染物增加和富营养化则造成水体透明度逐渐下降,致使透明度与水位(水深)的比值明显降低,减少了湖底可利用光强,恶化水下光环境,在一定程度上驱动了太湖水生植被和草型生态系统退化.湖泊物理环境长期变化逐渐拓展了太湖藻型生境空间而压缩了草型生境空间,加剧了草型生态系统向藻型生态系统转化和增强了藻型生态系统的自我长期维持.太湖湖泊物理环境的显著变化也会部分抵消流域营养盐削减和湖体营养盐下降对藻类生物量和蓝藻水华的控制,增加了太湖蓝藻水华防控和湖泊富营养化治理的难度.这意味着未来流域控源截污需要更加严格的标准,而湖泊水位等物理环境的有效管控是应对藻华加剧和恢复草型生态系统的适应性管理策略.     

新疆博斯腾湖水盐变化及其影响因素探讨

在博斯腾湖水文和水化学实测资料的基础上,研究了博斯腾湖水盐的年际和年内变化。近40年来,水质年际变化经历了好→中→差→中的过程;年内变化与区内最大补给源开都河不同季节河流来水量变化以及湖周农田排盐水等因素直接相关,而湖水的矿化度与水位变化呈负相关。对湖水主要离子含量变化特点和湖区矿化度变化规律的研究表明,湖水补给源及湖水循环状况是影响湖水水质变化的主要因素。     

太湖流域城市化对平原河网水系结构与连通性影响

太湖流域的快速城市化使河流形态发生了改变,影响了平原河网水系结构与连通性本文以近几年城市化发展较为迅速的张家港地区为例,基于景观生态学和图论的相关理论,利用2002与2015年的水系数据,对全区以及各行政分区水面率、河网密度、河频率等指标进行研究,旨在揭示该地区河网水系结构与连通性参数变化及城市化对其影响结果表明:研究区2015年与2002年相比全区各水系结构指标都呈减小趋势,水面率、河网密度、河频率的衰减率分别为15.7%、12.6%、33.3%,河网有主干化趋势,干流面积与长度发育的同步性较好;不同行政区的水系变化有明显的空间分异,张家港南部水系较北部水面率、河频率衰减更剧烈;东北部地区河网密度与河网复杂度变化明显;张家港全区河网连通性略有提高,但地区分异明显,沿江的西北部地区河网连通能力有所加强,而东南部内河区域河网畅通程度减弱,被圩区、水闸与泵站切断的水系需要更合理的调度方案才能增强并维持水体的连通度;水面率、河网密度与人口、GDP之间相关水平较高,各地区水系结构参数与其变化率的空间分异和该地区人口、经济发展水平密切相关;河网河链数、节点数受城市化影响较大,线点率、实际连通度的变化与城市化指标相关性较弱本研究可以为后期张家港地区优化水系结构及防洪排涝建设提供基础,并帮助基于各片区的特点开展因地制宜的管理.     

江苏省入太湖污染量分析(1998-2007年)

近年来,太湖水体受到了严重污染,水环境质量逐年下降,太湖水环境的状况直接影响了地区的经济和社会发展,保护太湖已列为国家重点治理项目。本文根据1998-2007年环太湖水文巡测资料及主要入湖河道水质监测成果,分析入湖水量、入湖河道水质、入湖污染物量及其变化趋势,为太湖地区水环境综合整治提供技术支撑和决策依据。