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沙河水库水环境改善及水生态修复示范工程设计

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中国给水排水 2023年第8期39卷 140-148页

作者：李枞林李俊张鸿涛黄守斌曲丹魏源送黄炳彬张俊亚郁达伟北京国环清华环境工程设计研究院有限公司北京100084 清华大学环境学院北京100084 北京林业大学环境科学与工程学院北京100083 中国科学院生态环境研究中心北京100085 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 北京市水科学技术研究院北京100048

北京沙河水库一直以来面临着多源污染汇集、生态系统脆弱、水动力缺乏等问题,呈现非常规水源补给的缓滞水体特征。针对以上问题,示范工程制定了“溢流污染防控、面源污染削减、库区生态修复”的技术路线,治理措施包括面源污染防控库滨... 详细信息

北京沙河水库一直以来面临着多源污染汇集、生态系统脆弱、水动力缺乏等问题,呈现非常规水源补给的缓滞水体特征。针对以上问题,示范工程制定了“溢流污染防控、面源污染削减、库区生态修复”的技术路线,治理措施包括面源污染防控库滨植被缓冲带、合流制排口初雨截流及溢流污染控制、湿地水域生态修复等。工程实施前预测入库污染量、水环境容量、工程措施污染削减量等指标,评估目标可达性,对设计参数进行纠偏,工程阶段实施后沙河水库外源污染已得到控制,水环境质量明显改善。该系统化分析方法在沙河水库治理中应用效果较好,可为类似库湖水环境治理工程实施提供参考。

关键词：沙河水库溢流污染面源污染水环境水生态修复示范工程系统化分析方法

水位调度运行对河道型水库水生态环境的影响——以沙河水库为例

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环境科学学报 2022年第3期42卷 84-93页

作者：魏源送朱利英黄炳彬曲丹郁达伟张俊亚郑祥李俊刘吉宝陈惠鑫杨颖中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100085 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院北京100083 北京市水科学技术研究院北京100048 北京林业大学环境科学与工程学院北京100083 中国人民大学环境学院北京100872 北京国环清华环境工程设计研究院有限公司北京100084

基于自然的修复理念,以典型河道型水库—北运河流域沙河水库为研究对象,考察水位调度运行对其水生态环境的影响.结果表明,低水位运行期间,沙河水库月均出库水量增加149.48%,月均蒸发水量和渗透水量减少了34.17%和29.17%.沙河水库水质明... 详细信息

基于自然的修复理念,以典型河道型水库—北运河流域沙河水库为研究对象,考察水位调度运行对其水生态环境的影响.结果表明,低水位运行期间,沙河水库月均出库水量增加149.48%,月均蒸发水量和渗透水量减少了34.17%和29.17%.沙河水库水质明显改善,沙河闸出库断面NH_(4)^(+)-N、TN和TP平均浓度由(2.53±0.89)、(14.18±5.06)、(0.50±0.02)mg·L^(-1)降低到(1.12±0.11)、(5.61±1.45)、(0.19±0.01)mg·L^(-1),其中NH_(4)^(+)-N和TP稳定达到了地表水环境质量标准(GB 3838-2002)的IV类水要求(1.5 mg·L^(-1)和0.3 mg·L^(-1)).低水位运行期间,沙河水库库心区沉积柱(0~30 cm)和表层沉积物(0~4 cm)中TN、TP平均含量总体呈稳定下降趋势,降幅分别为57.62%、45.28%和64.16%、48.00%;沙河水库共记录水鸟70种,占北京所有已记录鸟类的15.35%,以雀形目(Passeriformes)和雁形目(Anseriformes)鸟类为主,两者物种数约占总物种数的50%;水鸟总数量和Shannon-Wiener多样性增加.

关键词：水位调度沙河水库水质沉积物水生态

低水位运行后沙河水库浮游生物群落空间分布特征及富营养化评价

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环境科学学报 2022年第3期42卷 94-102页

作者：于文泽杨丹丹纪梦钿包涵黄钰泓曲丹马世沅韩冬青樊维杰北京市水体污染源控制技术重点实验室北京100083 北京林业大学环境科学与工程学院北京100083 苏伊士水务工程有限责任公司北京100026 昌平区水务局北京102200

沙河水库是北运河上游的关键节点,2018年实施低水位运行后水质逐步改善.本研究于2020年10月对低水位运行后沙河水库浮游生物的空间分布特征展开研究,结合历史报道数据与本次监测数据,对比分析了低水位运行前后沙河水库浮游生物群落演变... 详细信息

沙河水库是北运河上游的关键节点,2018年实施低水位运行后水质逐步改善.本研究于2020年10月对低水位运行后沙河水库浮游生物的空间分布特征展开研究,结合历史报道数据与本次监测数据,对比分析了低水位运行前后沙河水库浮游生物群落演变状况,并开展了低水位运行后库区富营养化状况评价.结果表明,库区共检测出浮游植物6门62属105种,主要为绿藻门(Chlorophyta)、蓝藻门(Cyanophyta)和硅藻门(Bacillariophyta),浮游植物群落存在显著的空间分布差异,库区中心浮游植物群落结构相对丰富及均匀,而岸边群落结构相对单一,蓝藻门占绝对优势.浮游动物4类41种,主要为轮虫类(Rotifera),占比高达85.48%,在空间分布上,库区中心呈现以轮虫类为主的单一结构形式,岸边则以枝角类和轮虫类为主.2006—2020年浮游动植物群落结构变化表明,低水位运行后,沙河水库浮游生物丰度下降,种类增多,表明水体污染和富营养化程度不断下降.然而,富营养化评价结果显示现阶段库区整体仍处于中度富营养状态.

关键词：沙河水库低水位运行浮游生物特征群落演变富营养化评价

强降雨对沙河水库的水质及其藻类群落结构的影响

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环境科学学报 2022年第3期42卷 6-19页

作者：辛苑卢铁东申佩弘吴晋峰徐长贵魏源送张俊亚中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100085 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 广西大学生命科学与技术学院南宁530005 广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室南宁530005 广西壮族自治区农业科学院农业资源与环境研究所南宁530007 昌平区水务局南沙河管理处北京102206 昌平区沙河闸管理处北京102206

汛期强降雨往往对河流水质产生重要影响,而关于不同类型强降雨对河流水质及藻类群落的影响值得深入探讨.以北运河上游沙河水库及其支流为研究对象,对比分析2019年和2020年汛期不同类型强降雨对沙河水库水质的影响.通过对2019年强降雨(... 详细信息

汛期强降雨往往对河流水质产生重要影响,而关于不同类型强降雨对河流水质及藻类群落的影响值得深入探讨.以北运河上游沙河水库及其支流为研究对象,对比分析2019年和2020年汛期不同类型强降雨对沙河水库水质的影响.通过对2019年强降雨(累计降雨量达51.6mm·d^(-1)和降雨强度12.9 mm·h^(-1),历时4 h)和2020年强降雨后(累计降雨量193.8 mm·d^(-1)和降雨强度16.15 mm·h^(-1),历时12 h)的沙河水库及其支流进行连续6 d追踪监测,考察和比较强降雨后沙河水库及其支流的主要水质及藻类群落特征,明确强降雨对沙河水库水质波动和藻类群落的影响.研究结果表明,累计降雨量大、降雨强度大和历时长的强降雨对沙河水库及其支流的水质影响大,并造成了藻类群落结构的明显差异.与2019年相比,2020年强降雨引起水体TN和TP的浓度升高,南沙河较为显著,但整体上COD和氨氮浓度基本达地表水环境质量标准(GB3838-2002)的IV类标准.2019年与2020年降雨后水质的波动差异主要是不同类型强降雨导致地表径流所携带的面源污染负荷不同所致.东沙河和退水口的藻类群落多样性、丰富度较高;2020年降雨后库区的藻类群落多样性和丰富度均出现上升,其中沙河水库区域优势藻类属于硅藻门和蓝藻门.两场降雨后1~3 d,蓝藻门出现明显的增加和替代趋势,在库区与退水口更加显著,富营养化指示藻-微囊藻在库区的丰度高于其他监测点,且2020年比2019年更加显著.雨量的大小改变了藻类群落与环境因子的相关性,雨量越大,TP易成为藻类群落的主要影响因素.

关键词：沙河水库降雨强度再生水藻类群落富营养化

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沙河水库浮游植物季节变化特征

江苏水利 2022年第1期38卷 19-22页

作者：马玲纪海婷吴荣荣庄敏贾文慧江苏省水文水资源勘测局常州分局江苏常州213022

为了解沙河水库浮游植物群落季节变化特征,于2020年对沙河水库浮游植物和水质进行调查监测,分析了浮游植物的种类组成、密度、优势种群及季节性变化,并结合水质,运用多样性指数、均匀度指数和物种丰富度指数进行综合评价。

关键词：浮游植物群落结构多样性均匀度沙河水库

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强降雨对北运河流域沙河水库水质的影响

环境科学学报 2021年第1期41卷 199-208页

作者：辛苑李萍吴晋峰徐长贵申佩弘魏源送张俊亚中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100085 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 广西大学生命科学与技术学院南宁530005 广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室南宁530005 昌平区水务局南沙河管理处北京102206 昌平区沙河闸管理处北京102206

随着北运河点源污染逐步得到有效治理,汛期面源污染成为北运河水质不达标的主要影响因素,而现阶段有关强降雨对北运河上游水质的影响研究尚匮乏.本文以北运河上游沙河水库为研究对象,开展了单场强降雨对北运河上游水质的影响研究.在强... 详细信息

随着北运河点源污染逐步得到有效治理,汛期面源污染成为北运河水质不达标的主要影响因素,而现阶段有关强降雨对北运河上游水质的影响研究尚匮乏.本文以北运河上游沙河水库为研究对象,开展了单场强降雨对北运河上游水质的影响研究.在强降雨后(降雨量达53.8 mm·d^-1)开展连续6 d跟踪采样,并对比强降雨前后该库区的水质监测数据,系统解析了强降雨对北运河上游水质的影响特征.结果表明,库区水质基本达到IV类水质标准(GB3838-2002),总磷是雨后影响库区水质的主要因素.南沙河污染和富营养化程度严重,严重超出IV类水质标准,是主要的汇入污染源.再生水厂出水是库区水质硝态氮的主要贡献来源.汛期单次降水不会引起水质的显著恶化,大部分水质指标于3~4 d后降低,4~6 d逐渐恢复到降雨前水质,并趋于稳定.

关键词：北运河上游沙河水库暴雨富营养化再生水

大溪水库和沙河水库主要鱼类营养结构的时空变化

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生态学报 2021年第8期41卷 3215-3225页

作者：王媛凡迎春徐东坡农业农村部长江下游渔业资源环境科学观测实验站中国水产科学研究院淡水渔业研究中心无锡214081

为了解大溪水库和沙河水库主要鱼类食物网营养结构的时空变化特征,依据2017年夏、秋季和2018年春季在大溪水库和沙河水库的调查结果,利用稳定同位素方法对这两个水域内鱼类的营养关系进行研究,得到以下主要结论:大溪水库共出现鱼类28种... 详细信息

为了解大溪水库和沙河水库主要鱼类食物网营养结构的时空变化特征,依据2017年夏、秋季和2018年春季在大溪水库和沙河水库的调查结果,利用稳定同位素方法对这两个水域内鱼类的营养关系进行研究,得到以下主要结论:大溪水库共出现鱼类28种,沙河水库29种,鱼类群落结构组成结构相似,呈现出以湖泊定居性鱼类和鲤科鱼类为主的特征。配对双样本时空差异分析显示,相同季度内两个水库鱼类的δ^(13)C值差异显著,说明两个水库的初级食物源存在明显不同;相同区域内,大溪水库季度差异不明显,而沙河水库差异显著,说明大溪水库的初级食物源组成变动较沙河水库的更小。δ^(15)N值时空变化规律不明显,这可能与水库周围农业活动和人类活动的不确定性有关。鱼类群落指标值分析结果显示,沙河水库的CR、NR、TA、SEAc、CD、MNND和SDNND指标值均高于大溪水库,且春季高于其他季度,这表明沙河水库春季食物网较其他季节、较大溪水库更为复杂,食物源更加丰富,食物链更长,营养层次更多,核心生态位宽幅更低,营养级多样性的总程度更高,营养生态位均匀度较低,大溪水库食物网的冗余程度较高,说明相较于沙河水库,大溪水库生态系统稳定性更高,抗干扰能力更强,这可能与沙河水库周边广泛的茶园、旅游区和和居民区密集分布有关。基于各种量化群落指标对大溪水库和沙河水库的食物网结构进行时空差异分析,能够为大溪水库和沙河水库水生生态系统的管理与修复提供理论支撑。

关键词：大溪水库沙河水库稳定同位素营养结构

北运河流域沙河水库沉积物中病原微生物污染特征研究

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环境科学学报 2021年第1期41卷 228-238页

作者：孙文刘吉宝张俊亚朱丽英李鹏飞郭鹏王亚炜魏源送中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100085 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司西安710075 自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室陕西省土地工程建设集团有限责任公司西安710075 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 北京市北运河管理委员会昌平区管理段北京102209 北京市昌平区沙河闸管理处北京102206

以北运河上游沙河水库为研究对象,通过采集沙河水库表层(0~20 cm)沉积物与柱状沉积物样品,采用现代分子生物学手段分析了沉积物中微生物群落结构和3种典型病原菌(大肠杆菌、肠球菌、志贺氏菌)的基因丰度,并分析其与环境因子的相关关系.... 详细信息

以北运河上游沙河水库为研究对象,通过采集沙河水库表层(0~20 cm)沉积物与柱状沉积物样品,采用现代分子生物学手段分析了沉积物中微生物群落结构和3种典型病原菌(大肠杆菌、肠球菌、志贺氏菌)的基因丰度,并分析其与环境因子的相关关系.结果表明:水平分布上,沉积物中大肠杆菌的绝对丰度与相对丰度在库下游与点源污染区较高,肠球菌在库心区丰度较高,志贺氏菌在点源污染区丰度最高.沉积物中3种病原菌的绝对丰度在垂向分布上均呈现随深度增加而减小的趋势,相对丰度均在10~30 cm处出现峰值.沙河水库沉积物中的水平群落结构主要以Clostridium sensu stricto、unclassified_Anaerolineaceae、Povalibacter 3种菌属相对丰度占比较大,垂向群落结构则主要以Anaerolineaceae占比较大.Pearson相关性分析表明,水平分布上,大肠杆菌与TN(p沙河水库沉积物中病原菌含量极可能与水体富营养化有关.

关键词：病原菌沉积物相关性沙河水库

基于MIKE21模型的沙河水库水量水质响应模拟研究

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环境科学学报 2021年第1期41卷 293-300页

作者：李添雨李振华黄炳彬赵洪桥徐长贵刘晓英中国农业科学院环境与可持续发展研究所北京100081 北京市水科学技术研究院北京100048 北京市昌平区水务局北京102200

沙河水库是北运河上游水系重要的汇,同时也是多源污染的重要聚集处,呈现非常规水源补给的缓滞水体特征,作为城市景观水体,对水环境和水生态要求较高,因此,沙河水库的治理对下游的水质改善至关重要.为进一步全面提升沙河水库水环境质量,... 详细信息

沙河水库是北运河上游水系重要的汇,同时也是多源污染的重要聚集处,呈现非常规水源补给的缓滞水体特征,作为城市景观水体,对水环境和水生态要求较高,因此,沙河水库的治理对下游的水质改善至关重要.为进一步全面提升沙河水库水环境质量,以昌平区沙河水库为研究区域,采用MIKE21构建库区二维水动力水质模型,对沙河水库水量水质变化情况进行了模拟,并验证了模型参数.在验证模型参数的基础上,分别模拟了水位调控方案与水质改善方案.水位调控方案模拟结果显示,沙河水库管理调控水位在34.0~35.2 m之间时,0~1.5 m水深区间占面积最大,物种最丰富,是最合适的水位调控区间.水质改善方案模拟结果显示,当对溢流污染进行全部截流时,2018年6月1日—10月1日沙河闸考核断面CODCr平均减少28.44 mg·L^-1,NH3⁃N平均减少0.83 mg·L^-1,TP平均减少0.25 mg·L^-1,相比于现状模拟数据,降幅分别达到72.2%、59.3%、67.7%,CODCr已全部达到Ⅳ类考核标准,NH3⁃N仅有1 d超标,TP超标天数降低至7 d.在全部截流的基础上,配合湿地净化措施,2018年6月1日—10月1日沙河闸考核断面CODCr、NH3⁃N已全部达到Ⅳ类考核标准,仅TP有1 d超标,超标日期为8月12日.

关键词： MIKE21模型水环境质量改善水动力⁃水量⁃水质响应模拟沙河水库