三峡水库香溪河库湾水-气界面热交换过程及水体稳定性

水库或湖泊的热分层结构是其动力与环境过程的重要研究方面,虽然很多学者针对水体分层结构和演变机理开展了大量研究,但水体通过水-气界面与大气进行热交换的过程,各气象因子的贡献机理等研究成果还很缺乏。本文基于三峡水库香溪河库湾2019年3月-2020年2月期间的水温、水位及气象等监测数据,针对水-气界面热交换过程如何影响水温垂向结构及表层水体湍流混合作用开展研究。结果表明,(1)香溪河水体年内呈高温期分层、低温期混合的基本特征,高温期混合层深度小于8 m,低温期混合层深度超过30 m。(2)太阳短波辐射是香溪河水体的主要热源,潜热通量和长波辐射是香溪河水体的主要冷源,感热通量贡献极小。(3)香溪河平均风速较弱,约为1.6 m/s,主要通过增强潜热和感热通量的方式影响水体垂向稳定性结构特征,其机械扰动作用较弱。(4)表层水体湍能通量在高温期较低(10^(-7)m^(3)/s3量级),此时水体处于分层状态,风应力大概率主导表层水体湍流发育;低温期表层水体湍能通量较高(10^(-6)m^(3)/s3量级),此时潜热通量和长波辐射主导表层水体湍流发育。

樟湖库湾网箱养殖区表层沉积物中AVS-SEM研究

为评价水库网箱养殖区表层沉积物重金属的潜在生态风险,在水口水库樟湖库湾采集5个站位的表层沉积物,对其酸可挥发性硫化物(AVS)和同步提取的重金属(SEM)进行了研究。结果表明,AVS含量范围在0.57~2.13μmol·g^(-1)之间,SEM含量范围在1.66~6.35μmol·g^(-1)之间,Zn、Cr、Cu是主要重金属,占SEM总量超过80%。SEM/AVS年平均值在1.65~9.11之间,Cr不列入计算则为1.42~7.75,(SEM-AVS)值基本小于5,AVS对重金属的束缚有重要影响,表层沉积物重金属尚不会对底栖生物产生明显毒性。就单个重金属而言,Pb可能产生的生物毒性最高。网箱养殖需对硫化物中重金属再次释放及生成H 2 S的潜在性危害提高警惕。

三峡水库香溪河库湾浮游植物功能群对水位变化的响应

三峡水库每年经历“水位下降(45月)-低水位(68月)-蓄水(910月)-高水位(11月次年3月)”的季节波动,年水位落差达30 m。为探究香溪河库湾浮游植物功能群对三峡水库水位变化的响应,于2017年对浮游植物群落和主要环境因子开展逐月调查。共检出浮游植物7门65属79种,隶属于21个功能群,其中优势功能群10个,分别为C、D、F、G、J、Lo、M、P、X2、Y。适应营养丰富环境的C、P功能群在全年维持优势,指示香溪河库湾为中-富营养水体。消落期偏好水体扰动较弱、中-富营养水体的功能群(F、G、X2、Y)成为优势类群;汛期偏好稳定富营养、耐受高光强且对冲刷敏感的功能群(G、J、M)成为优势类群;蓄水期和高水位运行期偏好混合的中-富营养水体,耐受低光强且对水体分层敏感的功能群(C、P、D)是优势类群;浮游植物功能类群组成结构随水位变化明显改变。综合营养状态指数表明香溪河库湾在消落期和高水位运行期处于中营养状态,另外两个时期处于富营养状态(39.84≤TSI_(M)≤60.9);Q指数表明香溪河库湾整体水质为“好”(3.02≤Q指数≤4.17);且两者均随着水位下降而降低,表明了水质变差的趋势。RDA分析表明水位不仅直接影响浮游植物功能群,且通过影响总氮、透明度、高锰酸盐指数、电导率、pH值等因子对浮游植物优势功能群及其生物量产生显著影响。本研究证实水位变化对香溪河库湾浮游植物功能群具有显著影响,显示通过水库调度实现对浮游植物调节的可能性。

三峡水库调度对香溪河库湾水体溶存甲烷时空分布的影响

以三峡水库典型支流香溪河库湾为研究对象,在泄水期和汛期开展表层和垂向水体溶存甲烷浓度的高分辨率监测,探讨水库调度对香溪河库湾溶存甲烷时空分布规律的影响.结果表明,泄水期和蓄水期库湾溶解甲烷浓度分别为(0.41±0.54)和(0.50±0.66)μmol/L,呈现上游高下游低,表层低底层高的空间分布特征,且呈现出极强的空间差异.水库调度促使干流水体通过异重流进入库湾,改变了水体分层状态,也改变了库湾内溶存甲烷的时空差异;同时干流水体的稀释作用,还将直接降低库湾水体甲烷浓度.此外,水库调度对库湾甲烷产生,消耗将产生间接影响,其潜在机制还需进一步探讨.

黔西南自治州珠江流域水电站库区拦库湾养鱼探讨

文章分析了黔西南布依族苗族自治州珠江流域水电站库区拦库湾养鱼的优势和存在的问题,对库湾选址、拦网设计、放养品种、数量及环保影响等方面进行探讨,为水电站库区拦库湾养鱼规划设计和养殖管理提供参考。

三峡水库成库后支流库湾营养状态及营养盐输出

三峡水库成库后，对受成库影响的12条主要支流库湾营养状态及营养盐输出状况进行了初步研究.结果表明，支流库湾总氮（TN）、总磷（TP）、高锰酸盐指数、叶绿素a含量和透明度差异较大，透明度范围为0.10-3.5m，TN含量范围为0.535-7.47mg·L^-1，TP含量范围为0.016-0.835 mg·L^-1，高锰酸盐指数范围为1.55-5.88 mg·L^-1，叶绿素a范围为1.38-23.7 mg·m^-3.支流受到不同程度污染，水体中N含量丰富，部分次级河流富营养化的限制因子为P.利用相关分析方法，分析了叶绿素a与营养盐之间的关系，叶绿素a与高锰酸盐指数呈显著正相关（r=0.6242，p〈0.01）.利用综合营养状态指数法评价了次级河流富营养化程度，结果表明，5月和6月份分别有5条和8条支流达到富营养化水平，其余河流为中营养.三峡水库蓄水后，支流库湾的富营养化程度较成库前严重.12条次级河流排放TN、TP、高锰酸盐指数和NH4^＋-N分别为6682、6.7、890和99.2 g·s^-1.三峡水库完工后，因支流库湾区水体流速进一步减缓，富营养化趋势将加重.

三峡水库香溪河库湾主要营养盐的入库动态

基于香溪河及其主要支流高岚河的5a监测数据,估算三峡水库香溪河库湾氮磷营养盐的入库通量,并分析了氮磷营养盐的浓度及其通量的逐月动态。研究发现,每年大约有1623.49t总氮和331.85t总磷汇入香溪河库湾,其中,香溪河贡献了68.50%的总氮和91.74%的总磷。在这两条河流中,溶解无机氮是氮的主要存在形式;氮通量表现出夏季7月份偏高、春秋季次之、冬季较低的规律;面源污染是氮进入河道的主要途径。磷酸盐是香溪河磷的主要存在形式,而高岚河磷酸盐的含量则较低;香溪河磷通量的月均波动规律不明显,高岚河磷通量的高峰期出现在春末和夏季;高岚河的磷主要通过面源途径进入河道,而香溪河的磷则存在点源污染。水土流失可能是香溪河流域面源污染的主要途径,磷矿和磷化工厂的排污则是磷点源污染的主要途径。从保护三峡水库香溪河库湾的生态学角度考虑,应重点控制香溪河磷的点源污染。

香溪河库湾春季叶绿素a浓度动态及其影响因子分析

2005年3月至4月,对三峡水库香溪河库湾的叶绿素a动态及其与TN、TP等环境因子的关系进行了研究。结果表明,从香溪河库湾下游到上游,叶绿素a存在明显的水平分布。在时间分布上,3月17日暴发一次大规模的水华,4月份水华的暴发有一个明显的平面推移的过程。叶绿素a浓度与TN、TP之间存在着一定的负相关关系,TN与叶绿素a浓度的相关性较显著。香溪河库湾极可能是N限制型水体,而不受P限制。叶绿素a与透明度存在反双曲线关系,与溶解氧呈显著正相关关系。

三峡水库香溪河库湾夏季蓝藻水华成因研究

为探讨香溪河夏季蓝藻水华发生过程及主要影响因素,于2010年7月19日~8月30日在蓝藻水华暴发区域开展持续监测,并对水华过程进行分析.结果表明,水华持续25d,自7月23日暴发,8月16日逐渐消退,藻密度最高达到108.03 106cells/L,优势藻种为鱼腥藻（Anabaena）;自身悬浮机制、固氮机制、能够产生藻毒素抑制其他藻类生长,是鱼腥藻成为优势藻种的主要原因;充足的营养物质、显著的水体分层是水华暴发的必要条件,水华期间蓝藻对硝氮利用显著;在具备充足的营养盐的稳定水体中,水温持续升高、混合层与真光层比值的降低是诱发蓝藻水华的关键因子,并且在混合层与真光层比值为0.5时对蓝藻增殖影响最大.

汛末蓄水期香溪河库湾倒灌异重流现象及其对水华的影响

为研究三峡水库汛末蓄水过程中,干流对支流水体水流、水环境因子的影响特征及其作用机制,从2007年9月25日开始对三峡水库蓄水过程中香溪河库湾水流速度和水环境因子进行持续监测分析。结果表明,2007年秋季三峡水库汛末蓄水过程中,水库干流水体依次以底部异重流、中层异重流、表层异重流形式倒灌进入库湾,使得香溪河库湾水体在深度方向具有典型的分层流特征,异重流现象是由水库干流与库湾水体之间的温度差和浊度差造成的。2007年秋季香溪河库湾暴发了一定程度的水华,倒灌异重流使得库湾表层水流流速增大,并将库湾表层浮游藻类演进式输运出河口从而降低库湾藻类生物量是本次异重流影响秋季水华的重要机制。

香溪河库湾轮虫现状及水质评价初探

香溪河是长江三峡水库湖北省最大的支流。通过对香溪河库湾(下游河段)一周年的调查,发现轮虫80种,其中占优势的有13种。轮虫密度在不同样点差异显著,样点Ⅸ最低(仅为68.96 ind./L),样点Ⅵ最高(为1505.83ind./L);对9个样点进行聚类分析,可分为4组,第1组为样点Ⅰ至Ⅴ,第2组为样点Ⅵ,第3组为样点Ⅶ、Ⅷ,第4组为样点Ⅸ;除样点Ⅸ外,沿着水流方向,轮虫密度逐渐降低;在时间上差异也显著(P<0.01),9月份最高(2664.17ind./L),12月份最低(85.00ind./L)。水质评价表明香溪河库湾属于中污染。

三峡水库香溪河库湾蓝藻水华生消过程初步研究

2008年6月三峡水库部分支流库湾第一次暴发大面积蓝藻水华,表明水库支流库湾生态环境已经恶化。以香溪河库湾为例,于2008年6月6日～7月25日,每间隔7天在库湾14个采样点采集水样一次,对蓝藻水华进行监测,研究蓝藻水华生消过程及其影响因素。结果表明,这次水华自2008年6月9日暴发,6月20日达到顶峰,7月11日结束,持续大约1个月;综合营养状态指数(TSI)与叶绿素a(Chl.a)所指示的水体营养状态,将同时满足TSI>60与Chl.a>20μg/L两个条件的区域边界视为蓝藻水华暴发的临界状态;整个水华暴发过程大致可分为两个阶段:6月9～25日和7月3～11日。水华暴发区域主要集中在距河口20～30km处相对稳定的库湾中上游区域,适宜的水动力条件是水华暴发的必要条件。此次水华的消落过程主要受到磷含量降低的限制以及氮磷比的影响,当氮磷比显著升高时,蓝藻的生长受到抑制。总氮总磷比在10～25之间比较适宜蓝藻的大量生长,因此限制磷元素的入库通量对于预防和控制库湾水华的暴发具有重要意义。

三峡水库香溪河库湾夏季浮游植物演替规律及其原因

于2010年夏季(6—8月)在三峡水库典型支流香溪河库湾沿程布点,观测浮游植物的生长特性,探讨夏季浮游植物演替规律及原因。结果表明,夏季水华期间,浮游植物密度和叶绿素a浓度均表现为长江干流显著低于香溪河库湾的特征,这主要是由于长江干流水体掺混剧烈,而香溪河库湾水体垂向掺混微弱,浮游植物生长旺盛;库湾浮游植物种群演替规律为:6—8月的主要藻种依次为硅藻、绿藻和蓝藻。灰色关联分析结果表明,浮游植物密度与库湾真光层深度/混合层深度比值显著相关,浮游植物种群演替的主要影响因素为水温、水体稳定系数及混合层深度。

三峡水库及香溪河库湾理化特征的比较研究

根据2003年6月三峡水库初期蓄水后对香溪河库湾的常规监测,对该水域的理化特征及其动态进行了分析,并与三峡水库库首的数据进行了比较研究。结果显示库湾TN、NO3-N浓度要显著低于库首,前者两周年平均值为1.29mg/L,0.88mg/L,后者两周年平均值为1.62mg/L,1.22mg/L。而PO4-P则是库湾显著高于库首,并且在7—9月库首的TP/PO4-P有显著提高。结果同时表明库首的水土流失较严重,而库湾则有较好的水土保持。最后对TSIM的计算结果表明,由于TP、TN都处于高水平,库首呈现中营养化(TSIM>37),而库湾则呈现严重富营养化(TSIM>53)。

三峡水库干流倒灌对支流库湾营养盐分布的影响

三峡水库蓄水后,库区普遍存在干流水体倒灌支流的现象。为探明干流倒灌对支流库湾水动力学特性及其营养盐分布的影响规律,于2010年对库区4条典型支流库湾水流速度、水深、总氮(TN)、总磷(TP)等进行了监测。监测结果表明,干支流以异重流形式进行水体交换;大宁河、磨刀溪、小江3条支流库湾水体TN、TP浓度均低于干流水体;香溪河库湾水体TN浓度同样低于干流水体,但库湾上游水体TP浓度高于干流水体;受干流倒灌影响,支流库湾水体主要营养盐空间分布不均,营养盐浓度高的干流水体倒灌进入库湾,对其影响范围内的支流水体的营养盐起到补给作用。

三峡水库支流库湾低流速条件下测流方法探讨及应用

三峡蓄水成库后,库区部分支流受长江干流回水顶托,形成了支流库湾,水体流态由典型的河流形态变为类湖泊形态,受上游来流和水库调度等因素综合影响,库湾水动力条件变得极其复杂。在野外长期现场观测的基础上,针对支流库湾水体复杂的水动力条件,提出了一种独特的流速监测方法。运用该方法在香溪河库湾测流,获得了较好的测流结果,能较好地表征低流速条件下库湾水体的水动力特性,是一种行之有效的方法。

香溪河库湾春季水华期间水体光学特征及相关分析

研究了香溪河库湾春季水华期间(2006年3月3日—4月16日)透明度水层可见光衰减系数KSd的时空特征,分析其与表层水叶绿素a浓度、DOC浓度和透明度Sd的相关关系。结果表明:香溪河库湾春季水华可见光衰减系数KSd时空变异很大;除峡口河段(样点X7—X8)外,可见光衰减系数KSd的变化特征取决于叶绿素a浓度和DOC浓度的时空变化,类似于深水湖泊;除峡口河段(样点X7—X8)外,香溪河库湾可见光衰减系数KSd和透明度之间呈反比的关系具有显著的相关,但它们之间的反比关系因水体叶绿素a和无机悬浮颗粒的空间差异而有所不同。

香溪河库湾春季水华期间硝酸盐、磷酸盐的时空分布

在三峡水库香溪河库湾春季水华连续暴发期间(2005年2月26日—4月28日)对香溪河与长江汇合处(河口)至香溪河库湾上游库尾处总计14个采样点进行连续监测,结果表明硝酸盐和磷酸盐在库湾中存在明显的时空分布规律。在空间上,河口的硝酸盐浓度高,库尾浓度低,其变化趋势是随着与河口距离的增加而降低;磷酸盐的分布规律是库尾的浓度高,河口的浓度低,其变化趋势与硝酸盐恰好相反。各采样点硝酸盐和磷酸盐浓度在时间上也呈现出明显的规律。河口硝酸盐的浓度在不同时间变化幅度较小,库尾采样点的硝酸盐浓度的变化幅度较大,随着与河口距离的增加硝酸盐浓度在不同时间的变化幅度逐渐增大。各样点磷酸盐在时间上的变化趋势是样点S04-S08的变化幅度较大,位于香溪河库湾河口和库尾的变化幅度较小。

三峡水库香溪河库湾春季水华期间浮游植物昼夜垂直分布与迁移

三峡水库蓄水后,香溪河库湾每年春季均会暴发硅、甲藻水华.为了揭示香溪河库湾水华的暴发规律,于2008年春季对水华期间优势浮游植物的昼夜垂直分布格局及其影响因子进行了研究.利用时间深度等值图模拟浮游植物在水柱中的昼夜垂直分布格局,并用Morisita指数对其进行定量检验,采用修正的K-S test来检验浮游植物是否存在昼夜垂直迁移现象.结果表明,在甲藻水华发生的吴家湾样点,倪氏拟多甲藻(Peridiniopsis niei)、膝曲裸藻(Euglena geniculata)和具尾逗隐藻(Komma caudata)为优势种类,相对密度分别为53.47%、14.36%、21.94%.倪氏拟多甲藻具有明显的昼夜垂直迁移现象,白天主要聚集分布于水体近表层,晚间在水柱中趋于均匀分布;膝曲裸藻和具尾逗隐藻没有明显的昼夜垂直迁移活动,它们主要聚集分布于水体亚表层,但随着白天光照强度的增强均表现出一定的趋光性.在硅藻水华发生的平邑口样点,优势种类为汉斯冠盘藻(Stephanodiscus hantzschii)和塔胞藻(Phram idom onassp.)(相对密度分别为89.53%和7.96%).汉斯冠盘藻昼夜垂直分布类型无显著差异,主要聚集分布于4m以上水体;塔胞藻具有昼夜垂直迁移现象.Sperman相关分析表明,光照强度的变化是引起倪氏拟多甲藻和塔胞藻昼夜垂直迁移行为的主要环境因素,而其他藻类的昼夜垂直分布格局与光照强度的变化无显著相关.膝曲裸藻和具尾逗隐藻的昼夜垂直分布格局可能受光照的变化及水体扰动的共同影响.汉斯冠盘藻不能自由游动,其昼夜分布格局可能主要受水体扰动的影响.

三峡水库香溪河库湾蓝藻水华暴发特性及成因探析

2008年夏季,香溪河库湾自三峡水库建库以来第1次暴发蓝藻水华,水华波及整个库湾,持续时间达1个月之余.为了解这次水华暴发特性及发生原因,本文对蓝藻水华的发生发展过程进行了跟踪调查,6 7月水华发生期间每周采样1次.调查表明本次蓝藻水华的优势种为鱼腥藻(Anabaena sp.)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)等,细胞密度高达3.82×108cells/L,蓝藻相对密度达到90%以上.本文将2008年5 7月与2007年同期理化指标比较发现,2007年5月的N∶P为18.6,而2008年5月的N∶P较低,为6.2,据文献报道N∶P<8有利于微囊藻的复苏,因此2008年水华前期的低N∶P利于微囊藻的复苏,为微囊藻在适宜条件下的大量增殖提供了种源基础.方差分析表明,2008年5 7月各采样点真光层深度显著高于2007年同期,使得底泥中的微囊藻获得一定强度的光照而复苏,这可能是2008年蓝藻水华在香溪河库湾暴发的原因之一.综上所述,在具备充足的营养盐基础、较强的水体稳定性以及较高水温的前提下,香溪河库湾水华发生前期较低的N∶P以及较高强度的光照可能是微囊藻复苏的诱导因子,为蓝藻水华暴发提供了种源基础.