城市补水型人工湖生态系统构建方案初探

为开展城市补水型人工湖生态系统评价和构建研究,以广州市白云湖为例,评价了2010—2016年白云湖引水水源和湖区水质及水生态状况,分析了白云湖调水补水、防洪调蓄功能与水质达标、生态修复需求之间的矛盾。借鉴国内类似湖泊治理案例,根据水深、流速和功能需求等条件的不同,将白云湖划分为湖滨缓流区、深水缓流区、急流调控区、湿地保育区、休闲娱乐区和综合管理区,提出了水体围隔、鱼类调控、沉水植物群落恢复、生物操纵和食物网构建等技术措施,形成分区域、分阶段实施白云湖水生态系统构建的初步方案。     

多指标综合评价法在城市湖泊补水中的应用——以南京玄武湖为例

补水是城市湖泊治理的有效手段。为合理地比选城市湖泊补水方案,提出了集水质、水力以及经济指标为一体的多指标综合评价体系,并运用层次分析法(APH)明确了各指标权重,从而进一步构建了补水多指标综合评价法。该法将湖泊补水的各项指标无量纲化处理,消除各指标间的不可公度性,使其能直观地反应各补水方案的优劣性。以南京玄武湖为例,建立了玄武湖指标权重体系,同时运用二维水动力—水质耦合模型计算得到不同补水方案对应的水质、水力指标值,最后利用已建立的多指标综合评价法得到相对较优的补水方案。     

程海湖补水可行性研究

程海湖是云南省九大高原湖泊之一,近年来一直处于轻度富营养状态,且蓄水量下降趋势明显,年亏水量近1700万m~3。外流域补水是唯一可以解决程海湖水资源矛盾的办法。补水水源水质类别必须要达到Ⅲ类以上,水量要在满足自身流域用水要求外至少能保证每年向程海补水1700万m~3。程海湖周边水源有仙人河、五郎河和金沙江,可行性分析后认为五郎河引水比较可行。     

基于水动力过程的湿地生态补水优化机制：以北京汉石桥湿地为例

湿地具有涵养水源等重要生态服务功能,但在人类活动与气候变化的多重胁迫下出现萎缩与退化,其中湿地补给水量不足是其主要生态问题之一。随着跨区域、跨流域调水工程的实施运行,生态补水目前已成为湿地修复与水资源配置的关键技术组成。因此,关注多水源补给湿地的补水路径优化,基于湿地补水水动力过程提出了生态补水方式的优化方案。2021年在潮白河流域全线通水的背景下,以北京市仅存的大型芦苇沼泽湿地——汉石桥湿地为案例区,构建了潮白河流域SWAT模型模拟径流变化规律,利用MIKE21模型模拟湿地补水水量-水动力耦合过程,比较了6种湿地补水情景的水动力变化特征。结果表明：汉石桥湿地内部水系连通受阻造成的湿地南部与北部分隔是限制生态补水效率的主要瓶颈,湿地南北区多流路同时补水,以及改造湿地水文连通结构是改善补水水动力条件,提升生态补水效应的优化方案。该研究结论可为湿地的长期管理和生态修复提供参考,有利于首都城市生态水系建设。     

外调补水条件下流速对景观水体水华抑制效果模拟研究

城市景观缓滞水体水华控制及水力条件改善是当前城市湖泊、河流等景观水体生态健康恢复的关键问题。永定河生态补水措施用于缓解莲石湖8号湖等景观缓滞水体面临的水华易发问题,然而该补水过程对景观水体的水华控制成效尚不明确。基于2019—2021年水质、水文、藻类实测数据,通过构建莲石湖8号湖水动力-水质二维耦合数值模型,结合现场监测数据对耦合数值模型进行率定与验证,探讨了在不同补水条件下8号湖叶绿素a含量和缓流区域的变化特征,定量分析了不同外调补水条件下缓滞区空间分布、叶绿素a浓度与典型景观缓滞水体水文条件的响应关系。结果表明：不同外调补水流量能够有效控制缓滞水体内叶绿素a含量,当外调补水流量为0.23～0.96 m³/s时,莲石湖8号湖表层水体中叶绿素a浓度较低且缓流区域面积较小。该研究结果可为城市景观水体水华控制及外调补水优化方案的制定提供技术支撑。     

龙泉煤矿矿井水用作生态补水探讨

随着煤炭经济的不断发展,矿井水利用问题日趋紧迫。本文分析了龙泉煤矿矿井水综合利用现状,根据矿井水水质情况讨论了将其用于生态补水的技术途径、应急措施等问题,并提出了龙泉煤矿矿井水用作生态补水的具体方案,为龙泉煤矿矿井水利用途径提供了有益的参考,并为煤矿矿井水综合利用研究提供了思路。     

太原市迎泽湖富营养化控制的模型研究

针对湖泊富营养化问题,对太原市迎泽湖进行资料收集和长期水体监测,综合水动力模型、水质模型,融合参与湖泊富营养化的各种生命活动过程,建立湖泊富营养化耦合模型,用实测水质数据进行参数率定与验证,选取总氮、总磷、叶绿素a及透明度4项因子进行模拟,得出迎泽湖营养物质输移扩散及时空分布规律.结合迎泽湖实际情况,从补水方式、补水频率以及改变湖泊柔性结构三方面,提出改变水动力条件的方案并进行数值模拟,研究了各方案水动力、物质输移扩散的改进效果,结果表明,作为富营养化程度表征的叶绿素a在空间和时间分布上均存在一定的规律性,其浓度变化范围在0.035~0.105mg/L之间;藻类等浮游植物迅速增殖导致水质恶化水华暴发,而采取加大湖水水力循环和改善入口水质的控制方案,可有效改善湖水水质.     

太原市迎泽湖富营养化控制的模型研究

针对湖泊富营养化问题,对太原市迎泽湖进行资料收集和长期水体监测,综合水动力模型、水质模型,融合参与湖泊富营养化的各种生命活动过程,建立湖泊富营养化耦合模型,用实测水质数据进行参数率定与验证,选取总氮、总磷、叶绿素a及透明度4项因子进行模拟,得出迎泽湖营养物质输移扩散及时空分布规律.结合迎泽湖实际情况,从补水方式、补水频率以及改变湖泊柔性结构三方面,提出改变水动力条件的方案并进行数值模拟,研究了各方案水动力、物质输移扩散的改进效果,结果表明,作为富营养化程度表征的叶绿素a在空间和时间分布上均存在一定的规律性,其浓度变化范围在0.035~0.105mg/L之间;藻类等浮游植物迅速增殖导致水质恶化水华暴发,而采取加大湖水水力循环和改善入口水质的控制方案,可有效改善湖水水质.     

污水再生用于湖泊的补水模式及其环境效应

提出一种污水分散处理与景观水体修复相结合的城市景观湖泊补水模式,探讨了该模式的经济效益和环境效应.结果表明,采用该补水模式,污水回用成本为常规补水工艺的12%～35%.在高温雨季,分散处理系统出水能够直接满足景观湖泊补水要求;而在低温旱季,沿景观湖泊水流方向,湖泊水质迅速从V类变为III类,污染物集中在分散处理系统以及景观湖泊前端(HRT<2d)去除,大部分湖区可作为全身接触性娱乐类景观功能区.     

浅谈湖泊河道生态修复技术

本文分析了目前湖泊河道污染现状,提出了湖泊河道生态修复技术应用的原则、机理和相关管理措施,旨在为现实的生态修复工程提供一些建议,推动湖泊河道生态修复技术的广泛应用。     

内陆湖泊富营养化内源污染治理工程对比研究

湖泊富营养化是重大水环境污染问题,目前我国正在开展富营养化的研究及其综合治理。本文分析了底泥疏浚工程、生态引水工程和水生植物修复三种典型的内陆湖泊内源污染治理工程技术在治理湖泊富营养化过程中的作用,综述了三种工程措施在国内外的运用现状,比较了三种措施在改善湖泊水环境过程中的优点和不足,指出在解决湖泊富营养化问题时单独使用其中一种方法都存在的局限性,在此基础上,以滇池为例,对三种工程措施的治理效果和结合途径进行探讨。     

基于水动力过程的城市小微湿地生态补水量与补水路径评估：以北京汉石桥湿地为例

汉石桥湿地自然保护区在北京市涵养水源、调节气候以及保护生物多样性等方面发挥着重要作用。随着近年来华北地区气候暖干化、城市化,汉石桥湿地缺水问题严重,导致其生态严重退化。南水北调等输水工程缓解了北京地区的水资源紧张,为汉石桥湿地生态补水奠定了基础条件。然而,根据汉石桥湿地生态水系网络特征与生物多样性需求,制定科学、高效、可持续的生态补水方案,依然是亟待解决的问题。基于多年观测数据和实地测量结果,从水域面积、芦苇适宜生境、水文连通性3个角度探究确定湿地最适水位及对应生态补水量。研究表明,维持汉石桥正常生态功能的水位在25.7 m以上,最适水位为26.2 m。当超过最适水位后,生态补水的效用逐渐递减并趋于稳定。基于此,研究利用水动力模型对湿地的水动力过程进行模拟,发现单路补水使湿地北部水动力得到显著改善,但整体效果不佳;双路补水既能改善入水口区域水动力情况,又能提升总体水动力条件;而三入水口补水,则可以使水动力改善空间分布更均衡。该研究结果可为提升汉石桥湿地保护区生态补水效率、推进湿地生态系统的可持续发展提供理论支撑。     

小清河引黄补水冲污必要性与可行性分析

小清河污染日趋严重，污染治理刻不容缓。引黄补水冲污是小清河污染综合治理的重要组成部分，本文从水质污染的严重性、规划治理目标要求，增大环境容量等方面论述补水冲污的必要性，从黄河较好的引水条件、补水口门的选择及补水工程措施等方面分析了引黄补水的可行性。     

人工补水条件下的缺水河流生态修复综合评价方法

构建了人工补水条件下的缺水河流生态修复多目标综合评价指标体系,对生态修复中影响评价指标量化结果的因素进行了综合考虑,提出了包含主、客观因子并反映层次关系的综合权重确定方法,进而建立了一种人工补水条件下的缺水河流生态修复综合评价方法,以更好地解决多目标决策中的总目标量化问题.最后,以正在建设的永定河生态修复工程为例,通过构建典型的生态修复情景方案,对建立的评价指标体系进行应用,确定各评价指标的综合权重系数,并对构建的情景决策方案进行了综合评估,验证本文提出的评价指标权重综合调整的必要性,说明构建的人工补水条件下的缺水河流生态修复综合评价方法的合理性与可行性.结果表明,所提出的评价方法不仅对人工补水条件下的河流生态修复决策具有一定的实用价值,而且对其它类型生态修复多目标综合决策评价也具有借鉴意义.     

衡水湖水动力水质特征及驱动机制

为探究衡水湖水动力水质特征,在现场调查的基础上,基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型,构建衡水湖二维水动力水质模型,分别用2018年和2019年的水位、温度和水质等观测数据对模型进行率定和验证,该模型可较好地反映衡水湖的水动力和水质情况。在此基础上,模拟衡水湖水动力学和水质在空间和时间的变化特征,分析衡水湖水动力水质演化的驱动机制。结果显示：衡水湖水动力较弱,补水是改善水动力的重要方式,对于保持湖泊生态水位,提升水交换能力有促进作用;补水带入的大量营养盐对湖区水质有显著影响,各站点的水质指标在补水期产生较大波动,其中王口闸和小湖心受影响较大。在进水水质较差的情况下,补水容易使湖泊水体污染加重,控制入湖水质仍然不能忽视。     

引江入湖修复城市内湖方案的初步探索

文章采用引水换水方案,通过对湖北黄石磁湖水和长江水的水质监测,在实验室条件下,采用静态浸泡实验,模拟换水工程,测定水质基本指标的变化情况,探讨了引江入湖修复城市内湖生态环境方案的可行性。结论认为:采用江水湖水比例为1.5∶1,秋冬季节引水较为适宜;考虑磁湖内源污染严重,单纯的引水对湖水水质改善难以发挥最大的环境和经济效益,可以采取有效的内源污染治理方案和引水方案并重对磁湖进行生态修复。     

城市水环境治理面临的课题与长效治理模式

在系统分析城市水环境特点、面临的突出问题及其成因的基础上,提出了水环境治理的基本措施和长效模式。城市水体是一个由物理环境、化学物质和水生生物共同组成的复杂生态系统,影响城市水体水质的关键要素包括环境条件、水力学特征、生态禀赋、污染物通量和补水退水等,关键过程主要有溶解氧补充与消耗过程、污染物迁移与转化过程和微藻生长繁殖与死亡过程等。通过总结分析水环境治理经验,以及在污染成因、水质目标、治理技术和治理方案等方面存在诸多误解和误区,提出了城市水环境治理的基本措施(截污控源、补水活水、生态修补、亲用促管)和生态耦联水循环模式。     

湖泊富营养化控制技术综合集成方法框架

湖泊富营养化是人类社会活动对湖泊的影响导致的湖泊自然演变过程的浓缩,而富营养湖泊的水污染治理与生态恢复是一个长期的过程。以综合集成方法论为方法论指导,进行湖泊富营养化控制技术综合集成。在信息分析与发展预测、模型集成、技术评价的基础上,通过人与计算机的结合、交互完成工程方案的决策,湖泊富营养化控制技术综合集成有利于发挥湖泊富营养化控制工程的综合效益和长期效益,并为湖泊流域管理提供科学依据。     

再生水河道菹草管控的生态响应研究

在北京地区典型再生水补水型河道开展试验,通过在菹草(Potamogeton crispus)生长期对其进行基于生物量控制条件下的不同收割强度处理,研究光照强度等环境影响因子、菹草生长特征、浮游动物及底栖动物分布的响应机制,以期为北京再生水补水型河道提供生态修复技术支撑与沉水植物管控方案.结果表明:①菹草收割强度对水体浊...     

《水质较好湖泊生态环境保护总体规划(2013—2020年)》通过国务院常务会议

<正>2013年12月18日,环境保护部、国家发展和改革委员会、财政部联合编制的《水质较好湖泊生态环境保护总体规划(2013—2020年)》(以下简称《规划》)通过了国务院常务会议的审议,中国环境科学研究院为《规划》的技术牵头单位。《规划》在对我国湖泊生态环境现状进行总结分析的基础上,对东北、蒙新、青藏、云贵和东部五大湖区水质较好湖泊进行分区保护,并提出了调查和评估湖泊生态安全状况、调整湖泊流域产业结构和布局、加强湖泊流域污染防治、开展湖泊流域生态保育、合理利用湖泊流域水土资源以及加强湖泊环境监管能力建设等