赣抚尾闾水系综合整治对水沙过程及生态环境影响研究
在中国经济社会快速发展情况下，人为活动对河湖的干扰日趋增多，水利工程建设在发挥巨大经济社会效益的同时也引发了诸多的水生态环境问题。如何认识水利工程建设对河湖生态健康的影响，正确处理水利工程引起的各种生态环境问题，为水利工程建设避免生态环境负面影响提供科技支撑，对实现水利工程兴利除害与河湖水系生态环境健康协调发展具有重要的理论及实际意义。 本文以赣江、抚河下游尾闾流域为研究对象，从水沙情势、水环境、水生态的相互影响相互作用方面展开，综合研究了水系综合整治工程对赣抚尾闾流域水环境及水生态的影响，构建了该工程对流域水系健康状况影响的评价体系，提出河湖健康保护对策。本文得到以下成果： (1)阐述了赣抚尾闾流域水文特征变化过程，定量分析了流域水文特征参数改变程度及枯期水位的变化规律。水文特征分析结果表明：赣江下游、抚河下游、清丰山溪径流量频率分析主要参数Cv分别为0.29、0.37、0.39，Cs/Cv值均为2.0，三河洪水发生遭遇的机率为26%;水文特征参数改变程度分析结果表明：1956~1987年可以作为受人为影响较小的天然状态的水文情势，石上水文站的水文特征参数改变程度最为显著；枯期水位变化规律表明：赣江和抚河下游尾闾近十年多年年均水位分别下降1.94m和1.49m，年均水位和最低水位均出现明显下降趋势，近年来实测大断面均出现了明显下切变化趋势。 (2)阐明了水利水保工程使流域径流丰枯同步性增加，输沙量同步性减弱的作用机制。依据国家基本网点站水（位）文站实测长系列资料，分析了工程实施对赣抚尾闾流域主要河流枯期水位、丰枯遭遇概率以及输沙变化的影响效应。枯期水位影响方面，工程实施后对尾闾河道枯水期水位抬升作用较为明显；通过计算李家渡和外洲水文站两个站点9种组合情况下的丰枯遭遇概率，表明工程实施将使得两站点问径流量的同步性增加，输沙量的同步性减弱；输沙变化的贡献率分析结果表明：2003~2009年期间，年累积水土流失治理面积对年输沙量减少的平均贡献率最大、年累积水保林面积的平均贡献率最小。2010~2016年期间，年降雨量对年输沙量减少的贡献率最大，年累积水土流失治理面积次之，年累积沟坝地面积的平均贡献率最小。 （3）阐明了赣抚尾闾流域河湖水质时空变化特征与变化规律。依据水质监测数据的水质评价结果表明：尾闾河流水质以Ⅳ类水为主，受到轻度污染，城区湖泊整体水质以劣V类为主，受到重度污染；时间上：河流水质呈逐年恶化的趋势，其季节变化表现为，丰水期优于平水期优于枯水期。湖泊水质季节变化表现为，平水期优于丰水期优于枯水期；空间上：河流水质表现为上游优于下游，北支最好，中支略差于北支，南支最差。湖泊水质表现为城中心区青山湖水质相对最好，近郊的艾溪湖居中，远郊的瑶湖最差；河流水体污染程度与径流量和水位呈极显著负相关趋势。 （4）提出了基于水质目标和河湖水环境承载力的水量调配方案。基于MIKE11构建的水动力-水质模型计算主要河湖水环境承载力结果表明：中支、南支、主支、青山湖、艾溪湖和瑶湖的部分指标为负值，需要采取有效的补水措施；基于水质目标的河湖水环境承载力的水量调配计算成果表明：明确了调配范围、调配流量、调配水源和调配方式，年水环境承载力需调配水量约为4.05亿m3，确定水系连通工程实施能够有效改善赣抚尾闾流域水系连通条件，明显改善南昌城区河湖水质。 （5）解析了赣抚尾闾流域水系综合整治对该地区地下水环境的影响。通过理论分析与室内试验，利用Hydrus-2D模拟了赣抚尾闾流域河道渗漏对河床土体及地下水中水分溶质运移的影响，对TN为代表的非吸附性溶质模拟结果表明：河床分层土体内的TN含量，随着模拟时间的增加而增加，最终达到与上覆水体内相同含量，并通过土壤毛细管运移至地下水中，影响地下水水质；TP等吸附性溶质，主要累积在河床土体表层1m的范围内，模拟时间越长累积量越大；尾闾河道距表层1m范围土体内对TP的环境承载能力为280mg/m3，地下水对TN的承载极限为20mg/L。 （6）构建了赣抚尾闾流域水系综合整治工程对河湖生态健康影响的评价指标体系，提出了河湖健康保护对策。选取水资源、水环境、水生态和水功能四个指标为目标层一级指标，构建AHP-FCE评价模型，结果表明：一级指标权重大小为，水资源＞水环境＞水生态＞水功能，工程实施对流域河湖水资源的影响最大。评估水系综合整治工程实施控制河段健康综合状况得分4.0206，健康状况“健康”；系统分析河流陆生生态、水生生态、环境影响敏感区对综合整治工程的响应结果表明，工程实施总体以有利影响为主；提出基于河湖健康的的水生态环境保护对策。
江河水系;综合整治规划;水沙过程;生态环境
西安理工大学
博士
水利工程;水文学及水资源
靳长兴;李占斌
2018
中文
TV82
2019-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）