太湖流域超标特大洪水风险预警系统建设及应用

为做好超标洪水调度、保障流域防洪安全,开发建设了由基于水文水动力学耦合的超警超保风险区域预警模型与基于水文学法的洪水淹涝风险快速评估模型共同组成的超标特大洪水风险预警系统,该系统在太湖流域预报调度一体化系统中通过智能交互方式进行模型与系统的紧密集成,实现了预报调度成果的可视化。基于水利一张图的超警超保与淹涝动态展示,实现了预报产品从点到面、从常规预报到影响预测的突破,以及洪水风险由静态评估向实时快速动态分析的转变。应用结果表明：系统在2020年太湖流域性大洪水中累计发布超警超保风险提示39期、洪水淹涝风险评估4期,预测结果与实际基本一致,为科学调度防御超标洪水提供了技术支撑,避免了江苏省苏州市3万多的人员转移,有力保障了太湖流域防洪安全。     

马尔可夫链在太湖流域梅雨期预报中的应用

依据1954~1991年太湖流域的入、出梅日期以及梅雨集中期,应用马尔可夫链预报了太湖流域1992年和1993年的梅雨期,并利用其平稳分布分析了梅雨期系统在各状态下的概率.应用结果表明:在太湖流域气候条件稳定的情况下,历史数据越多越精确,预测也就越可靠;以马氏链预测梅雨状态的方法是一种概率预报方法,需通过大量的预测检验才能显示出该方法的准确性和可靠性.     

太湖流域2016年、1991年大洪水对比分析

采用数理统计方法比较分析太湖流域2016 年、1991 年2 场大洪水对应的降水、水位、洪水蓄 泄及工程调控情况,结果表明:(a) 这2 个年份致洪降水发生日期和降水总量十分接近,但在时程 分布上差异明显,2016 年致洪性降水较1991 年对流域防洪更为不利;( b) 受降水影响,1991 年洪 水期太湖水位具有2 次明显上涨过程,而2016 年太湖水位系连续上涨;(c)在2016 年洪水期,作为 太湖水量主要来源的湖西、浙西入湖水量明显超过1991 年,且湖区降水量也明显大于1991 年,这 是导致太湖最高水位超过1991 年的重要原因;( d) 因治理太湖骨干工程的建成,2016 年流域洪灾 损失占GDP 的比重远低于1991 年。     

太湖流域台风与梅雨遭遇概率分析

台风与梅雨遭遇的可能程度及其后果对太湖流域设计暴雨调整、洪水资源利用方案制定与防洪实时调度决策具有重要意义.基于现有研究成果对遭遇现象产生过程的描述,选择＂台风影响太湖流域的时间＂与＂入梅时间＂和＂出梅时间＂分别作为刻画台风与梅雨现象的指标,依据1954～2009年台风与梅雨同步数据资料,在确定上述3个变量分布函数的基础上,给出了台风与梅雨遭遇的概率表达式;针对表达式的复杂性特点和求解需要,综合对比阿基米德copula函数族中3个函数的适应性后,以Gumbel Copula作为连接函数构造了台风与梅雨遭遇的联合分布函数;进而采用数值积分与蒙特卡洛2种方法对表达式（台风与梅雨遭遇的概率）进行了求解,最后对计算结果的合理性进行了分析.     

太湖流域工业点源排污许可管理技术集成与应用研究

梳理了国内外排污许可制度的发展历程,分析总结了国家水体污染控制与治理科技重大专项(简称"水专项")实施初期太湖流域排污许可管理体系存在的问题和科技需求.根据对"十一五"、"十二五"水专项太湖技术成果的梳理总结,从控制单元划分、控制单元污染负荷核定、控制单元水环境容量核算、重点行业水污染控制与治理技术评估、排污许可量分配...     

太湖流域洪涝灾害评估系统的建立

在地理信息系统支持下,建立了太湖流域洪涝灾害损失评估系统.对1999年太湖流域洪涝灾害进行评估,结果表明,系统具有一定的精度.     

太湖流域大型底栖动物生物完整性研究

于2009年8月对太湖流域32个采样点的大型底栖动物和水环境因子进行了调查采样.选取太湖流域大型底栖动物的物种数、物种相对丰度、敏感-耐污类群组成、功能摄食类群和多样性指数等共22个参数作为构建太湖流域大型底栖动物生物完整性评价体系的候选参数.通过对候选参数在参考点位(8个)和受损点位(19个)之间的比较,最终确定了总分类单元数(total taxa)、摇蚊科分类单元数(chironomidae taxa)、甲壳+软体动物分类单元数(crustaceanmollusc taxa)、前3位优势分类单元相对丰度(top three of dominant taxa)以及香农威纳多样性指数(shannon-wienerindex)为构建评价体系的参数.通过比值法计算得到太湖流域各个采样点的生物完整性得分.在太湖流域监测的站点中7个为健康,7个为亚健康,6个为一般,5个为较差,3个为极差.Pearson相关性分析显示,B-IBI得分同亚硝酸氮、氨氮呈显著性负相关(P0.05).     

太湖流域平原水文试验区降雨产流过程特征研究

为研究太湖流域平原地区降雨产流特征,选取金坛水文试验区开展降雨产流过程观测,提取影响次降雨产流的特征要素,剖析典型蓄满、超渗产流案例中的产汇流过程。结果表明：试验区以蓄满产流机制为主,超渗产流现象较少。长历时小雨强条件下试验区产流过程可分为补给土壤水、填洼和排水沟出流、全面出流、雨止消退4个阶段。排水沟出流阶段径流系数小,以排水沟面积承接雨水出流为主;全面出流阶段为蓄满条件下的超渗产流,雨强阈值约0.1mm/min,径流系数大。前两个产流阶段在短历时强降雨中同时发生。若全面出流阶段土壤尚未蓄满,则仍有较大比例雨水入渗,属传统意义上的超渗产流;若土壤已蓄满,则为蓄满条件下的超渗产流。     

河岸杨树人工林缓冲带对径流水中磷素截留效果的研究

【目的】河岸植被缓冲带可以有效截留和吸收地表径流水中的磷素,从而减少进入湖泊水体中的磷。笔者在平缓坡地上构建适宜的植被缓冲带并研究其生态效果,为减缓农业面源污染、生态修复富营养化湖泊提供参考。 【方法】选定太湖流域4块大小为20 m×50 m不同密度的杨树林河岸缓冲带为研究对象,在缓冲带不同宽度处地面下不同深度(20、40和60 cm)处平行埋设PVC管,每个宽度分别设置3组淋溶管作为重复,每组3个,作为地表径流水的收集装置。分别于4、5、6、7、9月强降雨后采集水样,低温保存并测定其中磷素质量浓度。分析不同季节各宽度和密度的杨树林缓冲带截留径流水中磷素的差异,以确定适宜的河岸人工林缓冲带。【结果】① 7月径流水中可溶性磷(DP)、总磷(TP)去除率达到最大值(36.91%、26.50%),PO^3-₄去除率在6月达到63.30%,4、9月3种不同形态磷的去除率相比6、7月有所下降,不同月份PO^3-₄、DP、TP质量浓度呈显著性差异(P<0.05,F=2.382,2.052,2.758,df=180),去除率与时间呈极显著相关(P<0.01; F=3.464,3.265,3.279; df=180)。② 径流水中污染物去除率与缓冲带密度并不呈简单的正比例关系。稀植杨树林河岸缓冲带杨树数量稀少,截留污染物能力不足; 密植杨树林河岸缓冲带由于栽植密度较大,不利于杨树自由生长,吸收含磷污染物效果不佳。栽植密度并非越大越好,而是存在一个适宜栽植密度阈值。③ 随着河岸缓冲带宽度的增加,径流水中PO^3-₄、DP、TP质量浓度呈现下降趋势,截留率呈现上升趋势。河岸缓冲带对PO^3-₄的去除率最高,其次是TP,DP效果最差。不同宽度的缓冲带对20 cm深度径流水中PO^3-₄、DP的去除率较高,对40 cm深度的径流水中TP去除率总体高于20 cm深度的,60 cm深度径流水中PO^3-₄、DP、TP的去除率最低。在不同深度径流水中的3种磷素质量浓度在杨树缓冲带前15 m宽度变化差异显著(P<0.05; F=3.232,2.808,2.175; df=180); 之后随着宽度增加径流水中PO^3-₄、DP、TP的质量浓度变化不显著。15 m宽度的缓冲带对径流水中磷素平均去除率接近50 m宽度缓冲带的,说明15 m宽度的缓冲带基本能满足截污需求。【结论】杨树人工林河岸缓冲带在夏季对径流水中磷素的截留效果较好; 中等密度人工林缓冲带对径流水中磷素有较高去除率,但不同密度杨树林对于径流水中磷素截留差异并不显著; 15 m宽度的河岸缓冲带可以有效去除径流水中的各形态磷。含磷污染物只是造成湖泊湿地富营养化因素之一,合理的河岸缓冲带还应考虑对于其他污染物的截留作用。由于磷能促进植物苗期根系生长,因此在植物生长初期对磷的去除率较大。随着植物的生长和植物群落演替,磷素截留效率的动态变化尚有待长期的观测研究,以利于更为准确地评价其截留磷的能力。     

跨界水环境治理的政府间协作机制研究

以跨界水环境治理中政府间协作关系的困境为研究对象,分别从行政分割、法律缺失、治理机制以及财政分担机制不完整等方面探讨了地方政府在跨界流域治理过程中陷入协作困境的原因,并据此提出了建议,即强化政府间认同机制、明确法律保障制度、完善水环境政府治理体制和政府投资机制等。最后以太湖流域为例,结合太湖水环境治理的特点,剖析了其治理现状及困境,提出了该流域政府间协作治理的对策建议。