三峡库区汉丰湖水华期水体富营养化研究

汉丰湖是三峡库区的“库中库”,同时也是我国西部地区最大的城市人工湖,近年来时有水华暴发。通过在汉丰湖流域蓝藻水华暴发期选择10个采样点进行水环境质量监测,结合对该地区的实地调研情况,分析了该区域水污染的主要成因。结果表明,研究区的总磷、氨氮、总氮、化学需氧量、五日生化需氧量、高锰酸盐指数等各污染物指标均较高,且时空分布差异较大,南河汇入区水质明显劣于其他区域。根据富营养化评价结果,研究区的富营养化指数自西向东逐渐下降,氮、磷是导致水体出现富营养化的重要因素。

基于结构方程模型的三峡库区汉丰湖叶绿素a与其关键影响因子关系识别

为明确三峡水库汉丰湖叶绿素a(Chl.a)的主要影响因素,分析了汉丰湖2018—2021年的Chl.a、pH、水温、透明度以及氮、磷营养盐等水质指标的变化情况,探讨了Chl.a与其余水质指标的相关性,并应用结构方程模型解析了Chl.a的关键影响因素。结果表明,汉丰湖水体Chl.a浓度在0.04~68.58μg/L之间变化,水温在9.62~32.10℃之间,pH在6.75~9.81之间,总氮、溶解性氮、总磷、溶解性磷的变化范围分别为0.58~4.68、0.25~3.99、0.02~0.76、0.01~0.44 mg/L。Chl.a浓度与水温、pH、总磷和总固体悬浮物呈显著正相关,与透明度、溶解性氮、碱度、亚硝态氮、硝态氮呈极显著负相关。结构方程模型结果显示,影响Chl.a浓度的因子中理化因子的路径系数为0.68,营养物质的路径系数为0.16,这表明影响Chl.a浓度的因子以理化因子为主,营养物质的作用相对较小。同时,理化因子通过营养盐间接影响Chl.a浓度(路径系数为-0.04)。各理化因子中,水温和pH的路径系数分别为0.51和0.41,水温是理化因子的主要表征指标;在营养盐指标中,总磷和溶解性磷的路径系数分别为0.82和0.71,而总氮的路径系数为0.36,说明磷是汉丰湖的限制性营养元素。

长江流域全面强化河湖长制的推进与探索研究

全面推行河长制,是解决我国复杂水问题的重大制度创新,是保障国家水安全的重要举措。自长江流域全面推进河湖长制以来,不断完善河湖长制组织体系,推动其落地见效。文章通过梳理长江流域河湖长制的推进举措,以长江一级支流汉江和长江上游湖库汉丰湖为典型案例,剖析河湖长制推行实践中的关键问题、治理措施以及成效启示,提出长江流域继续全面强化河湖长制的切实建议,以期为流域河湖生态管理和长江经济带高质量发展提供参考。

三峡库区汉丰湖浮游植物现状调查分析

为了解三峡库区汉丰湖枯水期浮游植物情况,评价枯水期湖区水体状况,于2022年10月对汉丰湖浮游植物群落情况进行现状调查分析。结果显示,此次共调查到6门26科43属61种浮游植物,其中硅藻门13种属,蓝藻门8种属,绿藻门32种属,隐藻门4种属,裸藻门2种属,甲藻门2种属,种类数上,绿藻门占优;入湖口的南河和东河浮游植物生物量最高为8.2 mg/L、7.17 mg/L,湖内居中,出湖口生物量最低;湖内香浓维纳指数最高且物种数最为丰富,表明其生物多样性最高,各门类浮游植物均有明显增长;出湖口指数为2.23且物种数在5个调查点位中数量最低,表明其生物多样性较低,水体中蓝藻门迅速增殖并形成绝对优势。参照浮游植物多样性指数所表征水质状况表来看,汉丰湖整体水质在调查期间水质基本属于清洁-寡污型和清洁型,总体水质状况状况良好。

人为营养物质输入对汉丰湖不同营养级生物的影响--稳定C、N同位素分析

以长江一级支流小江上游的汉丰湖为研究对象,设置了4个采样点(影响组:A,B;对照组:C,D),应用碳、氮稳定性同位素探讨人类生活污水和农业面源污染对汉丰湖水生生态系统中不同营养级水平生物类群的影响。结果表明:影响组POM(颗粒有机物)和螺类碳、氮稳定性同位素比值范围分别为-25.93‰—-24.63‰、4.12‰—9.86‰,-14.28‰—-21.60‰、7.97‰—19.99‰;对照组POM(颗粒有机物)和螺类碳、氮稳定性同位素比值范围分别为-25.62‰—-22.51‰、0.01‰—6.56‰,-22.96‰—-19.21‰、6.75‰—8.89‰;不同组间POM和初级消费者螺类碳同位素比值无明显空间变化(P>0.05),而氮稳定性同位素比值空间变化显著(P<0.05)。因此,在汉丰湖食物网中,氮稳定性同位素特征更好地反应了营养物质(人为输入)吸收和富集的信息。与固着藻类、鱼类等相比,POM和软体动物螺类更适合作为环境评价的指示物。影响组A、B样点的部分生物类群已经受到了人为营养物质输入的影响,影响强度B样点区域>A样点区域。结果建议加强汉丰湖水环境保护,控制污水排放量及提高污水处理水平,对于保护小江和三峡库区水质具有十分重要的意义。

三峡库区汉丰湖水质的时空变化特征分析

采用聚类分析和因子分析方法,对三峡库区汉丰湖进行了时空变化分析.结果表明:在时间聚类分析上,水质变化可划分为3类,对应蓄水期和汛期,在蓄水期中水质受三峡库区蓄水影响,而在汛期中暴雨引起水质变化较大;在空间分析中,水质随空间划分为2类,反映出汉丰湖水质被扰动状态和变化程度,与汉丰湖水质的空间分布相符.汉丰湖呈现富营养化现象主要受Chl-a,TP,TN,NO^-_3-N,DO,pH的影响,而高猛酸钾指数和TSS的干扰不可轻视.按照主成分综合得分对采样断面的污染程度排名依次为镇东大丘,石龙船大桥,东湖郡,头道河大桥,三河交汇,东河大桥和调节坝.汉丰湖水质东河最好,南河最差,南河应作为重点治理对象.

三峡库区蓄水175m对汉丰湖不同生物类群δ^(13)C、δ^(15)N值的影响

于2010年蓄水前(7月)和蓄水后(12月)应用稳定碳、氮同位素方法对汉丰湖食物网中初级生产者和消费者δ13C、δ15N值变化规律进行了调查分析.结果显示:汉丰湖初级生产者颗粒有机物(POM)、固着藻类和水生植物δ13C、δ15N值分别为-28.45‰--24.78‰、3.72‰-5.76‰,-25.81‰--21.22‰、3.23‰-4.81‰,-27.99‰--23.74‰、8.06‰-12.48‰.从蓄水前到蓄水后初级生产者(POM、固着藻类、水生植物)δ13C、δ15N(除水生植物)值均呈现贫乏趋势;消费者δ15N值变化规律与初级生产者一致,但其δ13C值无明显变化;汉丰湖鱼类食物网营养级长度均为3级,消费者中杂食性鱼类居多其碳源主要来源于固着藻类.新形成的汉丰湖水生生态系统已经形成了相对稳定的食物网结构.

汉丰湖富营养化综合评价与水环境容量分析

2012、2013年季节性监测了汉丰湖水体理化指标,采用综合营养状态指数法对其富营养化状态进行了评价,采用沃伦威德尔模型（Vollenweider）和狄龙模型（Dillon）计算了化学需氧量、总氮、总磷的水环境容量。结果表明：汉丰湖水质总体处于地表水Ⅱ类~Ⅳ类标准,TN 0.76~2.24 mg/L、平均1.41 mg/L,NH3-N 0.17~0.95 mg/L、平均0.41 mg/L,TP 0.010~0.106 mg/L、平均0.069 mg/L,CODMn2.34~14.60 mg/L、平均4.22 mg/L。东河区域水质优于小江干流、南河区域,秋季污染程度最轻;汉丰湖水体营养状态介于中营养到轻度富营养型,其中南河区域的营养程度相对较高;从单个评价因子看,总氮的营养状态最高,持续处于轻度、中度至重度富营养状态。汉丰湖化学需氧量、总氮、总磷水环境容量分别为37 335、109.1和1 643.84 t/a,为达到汉丰湖水功能区划Ⅱ类水的管理目标,总氮、总磷削减率分别为38%和56%。

汉丰湖入湖支流河岸带植物群落特征及其环境影响分析

为探究三峡库区汉丰湖入湖支流河岸带植物分布格局及其环境特征,2013年6月在4条主要入湖支流——南河、桃溪河、头道河和东河设置12个站点,从纵向分布格局(沿河岸带上游至下游)和侧向分布格局(沿水面到高地)开展调查。结果显示,共采集到维管束植物69科、155属、171种;其中禾本科、菊科和蔷薇科种类数较多,分别为19种、16种和9种,占总种数的11.1%、9.4%和5.3%,生活型以草本为主(68.4%),其次为灌木(12.9%);草本植物鲜重、盖度和高度均值依次为(1 951.6±3 076.2)g/m2、(79.9±34.7)%和(34.2±18.3)cm;重要值较大的植物主要有枫杨(Pterocarya stenoptera)、牛筋草(Eleusine indica)和金发草(Pogonatherum paniceum)。河岸带土壤容重、p H值、有机质、碱解氮、有效磷、有效钾的含量均值依次为(1.32±0.19)g/cm3、(7.91±0.38)、(18.22±21.45)g/kg、(60.58±68.67)mg/kg、(6.51±5.21)mg/kg和(59.42±34.33)mg/kg。典范对应分析(CCA)表明,影响河岸带植物重要值的环境因子主要是高程和土壤有机质。

汉丰湖支流浮游植物群落结构及环境因子影响分析

为了准确反映汉丰湖的水环境状况，通过浮游植物监测与环境因子监测相结合，探讨小江中上游汉丰湖入湖支流东河、桃溪河、南河、头道河浮游植物群落结构特征及其与水体理化因子的关系，对水体理化指标和浮游植物进行了采样分析，在东河、南河、桃溪河、头道河各设置3个监测点，于2013年3、6、9、12月各采样1次。结果表明，4条入湖支流共采集鉴定浮游植物8门、84属、218种（含变种），以硅藻（107种）和绿藻（64种）居多，其次是蓝藻（31种），这3类的种数占浮游植物总数的92．7％，其它5门的种类数较少。各支流浮游植物种类数由低到高依次为东河（83种）、桃溪河（100种）、南河（106种）、头道河（120种），其密度均值在105数量级，南河下游浮游植物密度在夏季出现最大峰值，达到1160×10^4个／L，在绝大部分时段均以蓝藻占优势。水体理化指标监测数据显示，汉丰湖4条主要支流的总氮、总磷、pH、溶氧、水温、CODMn和电导率均值分别为1.00～1．61 mg／L、0.03～0．11 mg／L、7．82～8．53、6．65～7．03 mg／L、17．9～20．4℃、2．07～4．57 mg／L、269．25～522．50μS／cm；其中，南河的总氮、CODMn较高，头道河的总磷较高，各支流的水温、溶氧、pH较为接近。浮游植物与环境因子的相关性分析表明，东河的裸藻、桃溪河的绿藻以及头道河的蓝藻密度均与水温显著相关（P＜0．05），南河的硅藻和绿藻密度与水温极显著相关（P＜0．01），东河的甲藻密度与总磷浓度极显著相关（P＜0．01），桃溪河的硅藻和甲藻密度与总磷浓度显著相关（P＜0．05），绿藻密度与总氮浓度显著负相关（P＜0．05），硅藻密度与总氮浓度极显著负相关（P＜0．01）；浮游植物分布及密度主要受水温、总氮和总磷的影响。

改进主成分分析与多元回归融合的汉丰湖水质评估及预测

基于2015—2017年汉丰湖水质监测数据,采用改进主成分分析和多元回归相融合的评价方法对水环境质量状况进行评价。先对水质主要影响因素采用改进主成分分析作降维处理并计算主成分得分值,再对选定的主成分作多元线性回归处理得到水质预测回归模型,并用于研究区水质的评估预测。结果表明:选出的4个主成分因子其累积方差贡献率达到87.3%,实现了数据结构的简化;同时,改进主成分回归预测值总体上更趋近于实测值,其预测结果的相对误差最大值<4%,而常规方法预测结果的相对误差最大值接近10%,体现出该方法所建模型具有较高的预测精度。

三峡水库高、低水位下汉丰湖鱼类资源变化特征

2012年10-11月三峡水库高水位期以及2013年5-6月三峡水库低水位期调查了汉丰湖的鱼类资源,研究三峡水库高、低水位下汉丰湖鱼类种类组成、优势种类、生物多样性以及群落相似性,并对不同水位下汉丰湖鱼类群落结构的扰动特征和增殖放流情况进行了辨识和探讨。共采集到鱼类17 553尾,42种,隶属于4目7科31属。其中三峡水库低水位时采集到鱼类33种,高水位时采集到鱼类34种。汉丰湖优势种类在三峡水库低水位时为银鮈Squalidus argentatus、似鳊Pseudobrama simoni、歺又鱼Hemiculter leucisculus、蒙古鲌Culter mongolicus mongolicus和鲤Cyprinus(Cyprinus)carpio;在三峡水库高水位时为似鳊、鲤、鲫Carassius auratus、张氏歺又鱼Hemiculter tchangi和鲇Silurus asotus。汉丰湖鱼类Shannon-wiener多样性指数(H')、Simpson优势度指数(D)、Pielous均匀度指数(E)和Margalef种类丰富度指数(R)在三峡水库低水位时分别为1.63、0.67、0.46和3.52;在三峡水库高水位时分别为2.15、0.80、0.61和4.34。三峡水库低、高水位时汉丰湖鱼类群落结构的Bray-Curtis相似性仅为26.52%,喜缓、静水生境的银鮈、张氏歺又鱼、鲤、歺又鱼、鲫、鲇、似鳊和蒙古鲌是群落结构差异的主要种类,累积差异贡献率为90.67%。汉丰湖鱼类群落在高水位时受到中等程度的干扰,而在低水位时受到严重干扰。建议每年均放流鲢、鳙、草鱼并进一步加大放流规模。

三峡库区汉丰湖鱼类群落结构的季节变化

为了解汉丰湖鱼类群落结构的季节变化特征,以便为汉丰湖鱼类资源的合理利用及保护提供理论依据,于2014年12月、2015年4、7和10月按季度共4次对汉丰湖鱼类群落结构进行调查与分析.结果表明:共采集到鱼类8538尾,38种,隶属于5目9科32属;其中,鲤形目鱼类有28种,占总物种数的73.68%.鱼类组成以湖泊定居性种类为主,瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)、蛇鮈(Saurogobio dabryi)、银鮈(Squalidus argentatus)、鲫(Carassius auratus)、光泽黄颡鱼(Pelteobagrus nitidus)、鲤(Cyprinus carpio)和贝氏(Hemiculter bleekeri)为汉丰湖的重要优势种,占总尾数的67.45%.汉丰湖鱼类群落Shannon-Wiener多样性指数、Pielous均匀度指数和Margalef丰富度指数在冬季最高,而Pielous均匀度指数在不同季节相对稳定.Jaccard群落相似性指数较高,季节间种类相似度较高.鱼类群落稳定性分析表明,冬季稳定性最高,其次为春季,夏季稳定性最低.湖泊生境尤其是水位的变化对汉丰湖鱼类群落结构影响明显.

三峡水库运行对汉丰湖湿地植物群落及生境的影响

2012年9月和2013年9月对汉丰湖湿地5个断面的生境和植物群落特征进行了调查,分析了三峡水库运行对汉丰湖湿地植物群落及土壤生境的影响。结果表明,维管束植物共计59种,隶属于26科、20属,其中菊科、禾本科和蓼科种类较多;群落结构以草本植物为主,其中一年生草本植物占54.2%,多年生草本植物占37.3%;植物群落鲜重、高度和盖度平均值（范围）依次为2 031.5（488.3~6 586.1）g/m2、59.2（19.6~102.2）cm、109%（23%~201%）;土壤容重、pH、有机质、有效氮、有效磷和有效钾的平均值（范围）分别1.32（1.00~1.60）g/cm3、8.15（6.83~8.59）、10.03（1.40~22.5）g/kg、29.37（6.00~94.38）mg/kg、12.18（1.33~59.37）mg/kg和46.13（2.50~219.00）mg/kg;重要值较大的有狗牙根（22.84±5.78）、牛鞭草（16.38±13.27）、马唐（11.10±12.27）、无芒稗（10.83±3.64）和狗尾草（9.56±5.38）;主要环境影响因子为土壤pH值和有效钾含量。

汉丰湖水体总汞和甲基汞的时空分布特征

基于野外调查和室内分析,于2010年11月-2011年9月对三峡水库支流汉丰湖水体中总汞和甲基汞进行了研究.结果表明：汉丰湖水体中总汞（THg）和总甲基汞（TMeHg）的浓度变化范围分别为2.62~15.74ng/L,0.15~0.72ng/L,THg高于未受污染的河流,而TMeHg没有明显差别.水体中不同形态汞随时间变化表现为落干期大于蓄水期;在空间上,水体总汞浓度在上下层无明显的变化规律,而甲基汞总体表现为下层高于上层,从上游到下游,不同形态汞在淹水灌木丛和中游出现较高值.

汉丰湖底栖动物与环境因子间相关性初步研究

2013年3、6、9、12月对汉丰湖调节坝未运行前的底栖动物和环境因子进行了4次调查,调查结果表明:汉丰湖底栖动物平均密度为325.17±140.22 ind./m2。各采样点平均水温为20.62±5.00℃、电导率为493.84±175.51μS/cm、溶解性总固体为0.370±0.143 mg/L、溶解氧为8.03±0.49 mg/L、TN为1.584±0.323 mg/L、氨氮为0.392±0.229mg/L、硝氮为0.912±0.263 mg/L、TP为0.083±0.029 mg/L、磷酸盐为0.049±0.021 mg/L、高锰酸钾指数为3.771±1.57 mg/L、叶绿素为19.15±13.03 mg/L、水深均值为5.63±4.59 m、流速为0.048±0.056 m/s、流量为1.25±1.47m3/s。应用典范对应分析(CCA),环境变量之间存在交互作用,硝氮(F=6.49,P=0.002)、水深(F=4.21,P=0.010)、总磷(F=3.64,P=0.016)是影响汉丰湖底栖动物密度的主要因素;在NO-3-N梯度上,软体动物的最适值比水生昆虫和寡毛类高,在水深和TP梯度上,寡毛类的最适值高于软体动物和水生昆虫。同时对汉丰湖调节坝开始运行,湖体水位稳定后,影响底栖动物的主要环境因子进行了分析预测。

汉丰湖入湖支流健康评价指标体系构建和应用

河流健康评估技术用于评估河流生态系统的健康状况,可以指导河流生态系统的保护和恢复。本文针对三峡汉丰湖流域的特点,从河流水文状况、河流形态状况、河岸带状况、河流水质状况和河流水生生物状况5个方面选取16个评价指标,构建了汉丰湖流域入湖支流健康评价指标体系。基于该评价体系,开展了汉丰湖4条入湖支流现场监测和调查,获取各项指标评价均值,运用层次分析法和加权平均法对各支流进行了健康评价,最后得出4条支流河流健康综合指数值(RHI)。评价结果表明汉丰湖4条入湖支流中东河、桃溪河健康状况评估等级为"良",南河和头道河健康状况评估等级在"一般"水平。水质、河岸带和水生生物群落状况是影响汉丰湖入湖支流健康状况的主要因子。

开州汉丰湖流域土地利用格局与水质相关性分析

选取位于长江三峡水库小江支流回水末端的汉丰湖流域为研究对象,运用Arc GIS空间分析与统计分析方法,分析了汉丰湖流域河岸在不同缓冲区尺度的土地利用格局,并建立了河岸不同尺度缓冲区内土地利用与河流水质的关联。结果表明:(1)林草地在各个缓冲区尺度内均对COD、NH_3-H、TN、TP具有一定的削减作用,对水体质量保护起着积极作用。(2)建设用地、耕地在各个尺度缓冲区内与COD、NH_3-H、TN、TP呈正相关,表明建设用地、耕地比重的增加会对水质保护产生负面影响。(3)建议为降低城市化进程对环境的负面影响,应优化区域土地利用格局,合理规划河岸带,特别是500m范围内的城市缓冲带。

汉丰湖消落带城市基塘系统 非点源污染控制研究

在城市景观基塘湿地系统的基础上,通过在基塘中种植多种水生植物进行生物强化处理,探讨了多水塘湿地系统对城市地表径流氮、磷、COD等污染物的削减能力,分析了城市地表径流氮、磷、COD等污染物浓度沿程的变化趋势。结果表明:降雨前、降雨后多塘系统对城市地表径流具有较好的处理效果;面积越大、植被盖度越高的塘对地表径流污水的处理效果越好;无论是降雨前还是降雨后,经过人工设计的基塘比自然基塘的污染物去除效率更高。总体而言,城市景观基塘湿地系统对地表径流具有较好的处理效果,降雨后相比降雨前具有更高的去除效率,TN、TP、NH+4-N、COD均表现出沿程削减的趋势。

水位变动影响下三峡库区汉丰湖鸟类群落及多样性

受三峡水库夏落冬涨的水位调控方式影响,位于三峡库区腹心的重庆开州区汉丰湖形成22.5m水位落差。为了解汉丰湖鸟类群落结构与动态水位变化之间的响应关系,2015年3月—2016年2月对汉丰湖鸟类群落结构及多样性进行了调查。共记录鸟类97种,隶属12目32科,其中湿地鸟类49种,主要包括雁鸭类(18种)、鸻鹬类(13种)、鹭类(7种)及秧鸡类(5种)。研究表明:受水位变化影响,鸟类群落结构及其多样性变化显著。夏季(8月)低水位期(水位高程152.50m),鸟种数最高,为34种,Shannon-Wiener指数最高;肉食性鸟与食虫鸟是主要取食功能群;与夏季低水位期生境类型多样、消落带植物正处于生长旺盛期、食物资源丰富有关,是雀形目鸟类、鹭类、秧鸡类等适宜的栖息地。冬季(12月)高水位期(水位高程174.50m),鸟种数为30种,Shannon-Wiener指数、均匀度指数均最低,植食性鸟类是主要的取食功能群,鸟类数量最高;与冬季高水位期水面开阔、生境类型单一有关,高水位期的大水面有利于鸭类集群越冬。冬季在退水期(水位高程170.01m),水位下降导致汉丰湖生境结构变化,越冬鸟类数量和物种丰度降低,空间分布格局也随之变化。鸟类是三峡水库生物多样性的重要组成部分,为保护和提升三峡水库生物多样性,恢复和营造鸟类栖息地,应针对繁殖鸟和越冬水鸟的功能需求进行生态设计。