典型北方季节性河流生态需水量研究

在供水方面北方河流存在着水资源缺乏、水质恶化等水环境问题,按照工、农、生三产水资源配比情况,北方地区农业种植业需水量占总供水量的70%以上,同时污染负荷以面源污染负荷为主。以京津冀绿色农副产品的保障基地河北省洋河流域为例,基于前期海河流域(洋河流域为海河流域的一条二级支流)河流生态需水量计算方法学研究结果,选取水文学及目标水质法计算洋河干流左卫、响水铺、鸡鸣驿和八号桥4个典型断面最小、适宜和理想生态需水量。通过Tennant法为参照,计算结果表明:①以COD指标为生态目标计算的最小、适宜和理想生态需水量分别为0.82、1.64、2.48亿m^3;②以NH+4-N指标为生态目标计算的最小、适宜和理想生态需水量分别为0.83、1.65、2.49亿m^3。同时综合考虑洋河流域对京津冀农副产品保障的灌溉功能定位,从洋河盆地的农业灌溉生态需水量角度切入,利用CROPWAT模型计算目标区域农作物需水量,提出了基于保障洋河流域作物灌溉问题生态需水量的计算,并制定了相应水库的调蓄方案。友谊水库作为洋河干流最大的水库,需向下游补灌60万m^3水源才能满足作物需水要求。

分层异重流对香溪河浮游植物叶绿素a空间分布的影响

基于三峡水库香溪河库湾汛期(2017年8月4—10日)水动力、气象和藻类漂移监测数据,运用数理统计方法,分析汛期香溪河浮游植物叶绿素a(Chla)浓度空间分布特征及其影响因素,探究分层异重流背景下藻类的水平输移和垂向掺混作用过程。结果表明:1)汛期香溪河库湾水动力具有明显的分层异重流特性,监测期间雷诺数均大于4000,水体呈现紊流状态,对藻类的运动输移产生水平输运和垂向掺混2种影响。2)表层藻类水平漂移速度受到风速和水流流速的影响,响应关系式为V_(藻)=0.035V_(风)+0.461V_(水)+0.034(R^(2)=0.917,P<0.01)。3)分层异重流对高浓度藻细胞库湾原水的稀释作用和环流对高浓度藻细胞的携带作用,导致水柱Chla总浓度呈直线下降趋势,此时干流水体从中上层倒灌进库湾,上游来水以底部顺坡异重流方式流向河口,在中上游相遇形成环流,在库湾中部倒灌水体一分为二,分别从底部和表层输出库湾,Chla浓度分布特征为表层>底层>中层;当倒灌水体与库湾原水形成环流并从底部输出库湾时,Chla浓度分布特征为表层>中层>底层或者中层>底层>表层。因此,Chla浓度的水平分布主要受到风速和异重流的水平流速的影响,而垂向分布受到异重流所形成的水体循环模式的影响。

三峡水库干支流浮游植物群落演替规律及驱动机制研究进展

从三峡水库干支流浮游植物群落演替机制角度开展水华形成机制研究具有重要的科学意义,系统凝练了国内外三峡水库干支流浮游植物群落演替规律及其驱动机制,总结了以下几点研究进展:干流浮游植物细胞密度显著低于支流浮游植物,受到干支流水动力特性影响,干流以"激流型"的硅藻门藻类为优势种,支流以"静水型"蓝藻和绿藻为优势种;干支流浮游植物细胞密度和群落结构主要受到生境扰动强度的影响,生境的扰动强度通过影响干支流水温、水体层化结构,光照强度、时间和频率,营养盐脉冲浓度和频率来驱动浮游植物群落结构的演替;浮游植物的演替过程更多的是"微生境"和浮游植物"细胞扩散"双重叠加的结果,"微生境"驱动强度强于"细胞扩散"过程。

降雨对香溪河库湾主要藻种原位生长的影响

为明晰蓄水期降雨对三峡库区香溪河支流主要藻种原位生长的影响因素,本文在三峡水库降雨前后采用原位培养装置(培养笼)对铜绿微囊藻、小球藻和栅藻生物量变化特征进行原位培养实验.结果表明:①研究期间(2017年10月4~18日)降雨期与非降雨期水动力条件存在显著性差异(ANOVA,P<0.05),降雨期间3种主要藻种Chl-a总量、比生长速率均显著小于非降雨期(ANOVA,P<0.05),表明降雨对藻类生长起一定的抑制作用;相关分析结果指出,表征垂向掺混的4个水动力参数与3种藻种比生长速率呈显著/极显著负相关关系,表明水动力条件中剪切力τ、垂向紊流黏性系数Vr和垂向紊流扩散系数Vt的改变是导致藻类迅速衰亡的关键因素;②降雨前培养装置内混合层深度较低(1~2 m),降雨后(10月10~18日)混合层深度明显上升(大于5 m),同时降雨期叶绿素a(Chl-a)浓度显著低于非降雨期(ANOVA,P<0.05).相关分析结果表明,光混比与3种藻种的比生长速率呈显著/极显著正相关,表明降雨导致水体垂向扰动增强,混合层不断扩大,打破了水体原有的水温分层从而抑制藻类的生长增殖;③降雨量、水温、光照强度、总氮(TN)和溶解性总氮(DTN)在降雨期与非降雨期均存在显著差异(ANOVA,P<0.05),相关分析表明,降雨带来降雨量、水温、光照强度、总氮(TN)和溶解性总氮(DTN)改变是影响3种主要藻种比生长速率的关键环境参数.