三峡水库支流甲烷排放研究进展

甲烷(CH_(4))对全球温室效应有着较大的贡献。三峡水库自2003年蓄水以来,其CH_(4)排放问题已受到广泛关注。但三峡水库反季节的运行方式,使支流库湾CH_(4)的产生和传输过程受到多方面的影响,进而导致其CH_(4)排放效应尚不十分明确。本文综述了三峡水库支流CH_(4)排放的研究进展,典型支流的CH_(4)排放通量普遍高于干流,位于三峡水库库尾的部分支流CH_(4)排放通量高于三峡水库库首及库中支流。大多数典型支流的CH_(4)通量在夏季均达到全年峰值,而在冬季高水位运行期均处于相对较低的水平。同时本文主要从水环境条件、水动力条件、人类活动及气象条件4个方面阐述了三峡水库支流CH_(4)排放的影响因素。1)水环境条件:支流水华后藻类衰亡分解过程会驱动CH_(4)释放,且藻类的演替过程会加剧CH_(4)的产生;温度可以直接影响CH_(4)的生成速率和消耗速率,也能通过促进藻的生长间接影响CH_(4)排放;支流相对较低的甲烷氧化菌丰度是其CH_(4)通量较高的原因之一。2)水动力条件:蓄水期CH_(4)主要以扩散的方式进行释放,支流较低的流速促进了悬浮物的沉积,上游沉积物中的CH_(4)含量高于下游;泄水期CH_(4)主要以冒泡的方式进行释放,下游沉积物中TOC急剧增加,但干流的入侵会削弱支流的温度分层,破坏藻类生长环境,间接影响CH_(4)通量。3)人类活动:农业耕作使支流水体中的营养物浓度增加,甲烷氧化菌的丰富度降低,细菌群落的营养相关代谢增强;建设用地扩大、支流筑坝增加抑制了有机物的传输,增加了水体中的产CH_(4)底物,促进了CH_(4)的产生。4)气象条件:降雨会携带更多营养物质进入支流,同时会增加水体浊度、破坏水体的温度分层,从而对CH_(4)的产生和传输过程造成影响。最后对未来的研究热点进行了展望,以期为三峡水库CH_(4)排放的控制和管理提供参考。

光的分支流现象散开角度的研究

光支流现象是激光在肥皂膜介质中传播而产生的一种特殊的光散射现象.肥皂膜作为可以产生光支流现象的介质未来有望成为新型实验平台,因此,研究光支流现象与肥皂膜之间的关系具有重要的科学意义.系统研究不同条件下的光支流散开角度的统计分布规律,结果表明光支流的散开角度呈高斯分布.实验中,通过改变激光入射角度,发现光支流的形态和散开角度与液膜的厚度分布、变化幅度的大小等因素有关.此外,光支流的散开角度还与皂液中蔗糖质量浓度成正相关.该研究结果将为光支流现象在医学诊断、液膜检测等方面的应用提供了更多可能性.

针对低质量视频的双支流人脸伪造检测方法

随着人脸伪造技术不断的发展,如今经过伪造后的视频和图片的人脸伪造质量大幅度提升,这对人身安全、财产安全乃至公共安全存在一定的危害性。因此,迫切需要一种有效的检测方法来区分真假人脸。然而,现有的检测方法面对低质量的虚假人脸视频时存在一定的局限性,即面对压缩过后的低质量视频检测性能较差,此外,泛化性能较差,检测准确率有所下降。为了提升检测网络的准确性和泛化性,将语义信息和噪声信息相结合,提出一个双支流网络,在关注图像语义信息的同时通过高频噪声信息展示出伪造区域和真实区域的不一致性。利用高频噪声信息暴露出的不一致性,重点关注图像语义信息中的伪造痕迹。交互模块增进语义信息和高频信息之间的交互性与融合性。在FaceForensics++数据集进行了训练和测试,并在Celeb-DF数据集上评估该模型的跨数据集泛化性能。从实验结果中可以证明该模型的有效性和可靠性。

黄河典型入干支流噬菌体群落结构特征研究

利用宏基因组学技术,分析黄河典型入干支流湟水河、渭河和洛河水体及沉积物中噬菌体的群落结构,并对三条支流的噬菌体多样性、宿主和功能潜能进行比较。结果显示,从宏基因组中识别出的99.77%的未知vOTUs无法与NCBI Refseq参考数据库聚类,表明噬菌体群落的物种新颖度较高。检出的噬菌体隶属15科158属,湟水河中特有的噬菌体属最多,Pbi1virus,Badnavirus,Ea214virus和Gammabaculovirus仅在该支流中检出。3条支流的噬菌体群落结构具有显著差异,且沉积物中群落的空间异质性更大。多种辅助代谢基因(AMGs)表明噬菌体可能参与了湟水河、渭河及洛河采样区域的氮、碳和磷等元素的循环过程,但3条支流中的AMGs分布无差异。噬菌体群落的宿主范围跨越18个原核生物门,以变形菌门、放线菌门和拟杆菌门为主,1.8%的噬菌体具有跨门感染的潜在能力。洛河的水体及沉积物中富集了感染Planctomycetota的噬菌体,渭河沉积物样本中感染Chloroflexota的噬菌体含量较高。细菌群落和噬菌体群落存在显著的相关性,且水体中噬菌体与其宿主的一致性比沉积物更高。

交汇角和流量比对干支流交汇区水流结构影响模拟研究

弱混合条件下下干流对支流入汇区水流结构影响显著,支流入汇区水流特性复杂,弄清支流入汇区水动力特性对河流的生态修复、水环境治理等问题具有重要意义。研究采用物理模型和数值模拟结合的方法,构建并验证明渠干支流交汇RNG k-ε紊流模型,根据不同交汇角弱混合多种汇流比工况计算结果,详细分析了交汇角和汇流比的变化对支流入汇区流速分布特性和环流结构的影响,并计算分析得出不同交汇角支流入汇区发生回流汇流比的临界值。结果表明:干支流交汇弱混合条件下,干流对支流入汇区水流结构影响显著。支流水流在入汇区在右岸出现回流形成回流区,并右岸壁面处形成最大回流流速区;支流入汇区表中层形成大尺度的横向涡结构,出现了明显回流区和环流结构,环流结构尺度随着汇流比的增大而减小,与交汇角的相关关系表现为150°大于30°大于90°;纵向涡量峰值与汇流比均呈负相关关系,汇流比越大,涡量峰值越小;交汇角30°、90°和150°支流入汇区发生回流,出现环流结构的汇流比γ临界值分别为0.013、0.011、0.031。

三峡库区典型支流水质污染现状及水生态承载力分析

为探究三峡库区典型支流水质污染现状和水资源生态承载力,以童庄河、神农溪、大宁河、汉丰湖和草堂河为对象,于2020年9月(蓄水前)和10月(蓄水后)进行水样采集和分析,并通过综合水质标识指数法进行水质评价。同时依据流域所在区县2020年的统计年鉴、水资源公报和生态环境统计公报对流域水资源生态足迹和生态承载力进行分析。结果表明:三峡库区典型支流9月份水质评价结果为Ⅱ类和Ⅲ类水,而在10月份其评价结果为Ⅲ类和Ⅳ类水,两个月份均以大宁河水质最佳。5个典型支流均为生态盈余状态,其中大宁河的生态盈余最大(796.42万hm^(2)),其余依次为神农溪(774.08万hm^(2))、草堂河(724.26万hm^(2))、汉丰湖(384.90万hm^(2))和童庄河(352.17万hm^(2))。草堂河和汉丰湖水资源负载系数分别为2.739和4.383,等级为Ⅲ级,水资源利用程度和开发程度均为中等,而其余3个典型支流的负载系数对应等级为Ⅱ级,水资源利用程度较低,水资源开发较容易。研究结果可为三峡库区典型支流水资源的开发和管理提供基础数据,支撑流域保护的重大战略。

弱混合条件下支流入汇口水力特性数值模拟

库区河道中支流来流较小时,水体和污染物受到干流的阻碍作用滞留在支流入汇口,严重时易在支流暴发水华。采用数值模拟结合水槽实验的方法,研究了弱混合条件下支流入汇口的水力特性。采用RNG k-ε紊流模型封闭水流控制方程,建立了明渠交汇水流三维数值仿真模型,模拟所得垂向流速分布及流场矢量图等结果与水槽试验数据吻合程度较高。基于4种汇流比和3种交汇角工况的数值模拟结果,提出了弱混合条件下支流入汇口水流结构分区,分析了不同交汇条件对入汇口关键水力特性的影响。研究发现:弱混合条件下支流入汇口右岸产生回流形成回水区,左岸水体受到挤压形成加速区,回流流速峰值出现在近右岸壁面处;不同交汇角条件下回水区长度大小为:150°>30°>90°,回水区长度随着汇流比增加而逐渐减小直至回水区消失;回水区最大宽度处距交汇区距离与汇流比成反比;入汇口紊动能峰值区域面积和峰值大小与汇流比成反比,与交汇角成正比,交汇角对紊动能的影响较汇流比更大。

水利部关于公布黄河干支流目录的公告(水利部公告 2023年第11号)

为贯彻实施《中华人民共和国黄河保护法》第二十六条等有关规定,水利部会同黄河流域省级人民政府确定了黄河干支流目录。目录包括黄河干流及其流域面积50平方公里以上(含)的一级支流、二级支流。现予以公布。

金沙江支流关河流域水文情势评价

水文情势变化是影响河流生态系统、功能的主要驱动力。为研究人类活动影响前后关河流域水文情势变化,在研究豆沙关水文站相关数据的过程中,以1959—2018年间的数据为参考资料,结合Mann-Kendall法分析水文数据的演变趋势,水文指标变化范围法分析年径流输沙年际、年内变化趋势及其水沙单项水文指标改变度;在分析该地气候变化情况时,运用双累积曲线法,同时,为了更好地分析影响径流水沙的变化的因素,特别是对人类活动因素进行分析,引入累积量斜率变化率法。结果显示:1)1959—2018年,豆沙关水文站多年平均流量和年降水总量呈下降趋势,趋势不显著;年平均输沙率呈下降趋势,趋势显著;2)在人类活动的干扰下,该流域的流量发生了一定改变,体现为月均流量值变化明显,与之前相比,变化幅度已经突破34%;月均含沙量值水文改变度达到40.58%,呈中度改变;3)人类活动、年降水量、年潜在蒸发量分别对年输沙量的贡献率分别为69.22%、29.66%和1.12%,1996—2018年总减沙量为2564.66万t,平均每年为116.57万t,分析造成输沙变化的因素可知,虽然许多因素都具有一定影响作用,但人类活动是最为核心且影响最大的因素。

溪洛渡库区支流拦门沙形成机理

水库蓄水后,水深增加使得河道干支流水动力条件发生改变,干流泥沙倒灌造成支流淤积,影响水库有效库容和航运安全。以溪洛渡水库为例,基于实测资料和三维水沙数学模型,研究库区干流和支流的水沙输移规律,分析支流河口段泥沙淤积特性及拦门沙形成机理。结果表明:①库区支流河道淤积泥沙来自支流上游和干流倒灌,其中,支流上游来沙是库区支流河道淤积的主要来源。②干流倒灌库区支流河口形成对流和环流区,泥沙易于淤积,西溪河和牛栏江坡度较缓,存在形成拦门沙的风险较大;美姑河坡度较大,存在形成拦门沙的风险较小。③对于西溪河、牛栏江和美姑河,干流倒灌的距离随着流量的增加而增加,高水位运行时,水位对干流倒灌的距离影响不明显;而对于金阳河和西苏角河,干流倒灌的距离随着流量的增加基本不变,干流倒灌的距离随着水位的增加而增加。研究成果为新水沙情势下库区支流拦门沙风险防控提供依据。

沱江内江段支流底泥重金属污染及生态风险

支流底泥重金属可能是沱江重金属的重要来源,但目前关于典型重金属在沱江支流的研究较少.因此,考察了沱江内江段3条典型支流——玉带溪、寿溪河和黑沱河底泥中重金属的质量分数和分布特征,并对其来源和生态风险进行了分析和评价.结果表明,底泥中8种重金属(Cu,Pb,Ni,Cr,Zn,Cd,As和Hg)均有检出,但仅部分点位的Cd质量分数超标.玉带溪底泥中Cd质量分数的最大值为4.16 mg/kg,为国家标准中管控值和筛选值的1.04和13.87倍.垂向分布特征表明,玉带溪和黑沱河的重金属污染为近期形成,而寿溪河则存在历史性污染.相关分析和主成分分析发现底泥中Cd与总氮及有机质密切相关,可能与渔业养殖活动有关.地累积指数表明部分点位Cd强富集;潜在生态风险指数指出,部分点位的强潜在生态风险主要由底泥中Cd和Hg引发.

多沙河流水库支流拦门沙长效防治方法研究

多沙河流水库内的支流口门处常形成拦门沙,影响水库功能的正常发挥,至今尚无有效的治理方法。为此,本文提出了基于移动导流桩柱的水库支流拦门沙长效预防和整治方法,并通过水槽模型试验验证了其应用效果。试验结果表明:当无防治措施时,多沙河流水库会在支流口门处形成不同程度的拦门沙,其发育速度与干流水沙流量正相关,拦门沙横断面表现为平行抬升,纵断面表现为“倒V”形态,拦门沙顶点形成于交汇区最大浑浊带区域,且随着干流水沙流量的增加向支流内部推进;当添加了防治措施后,在干流高水位时关闭豁口使得大部分泥沙在阻水墙外侧落淤,阻水墙内侧相对于外侧淤积高度降低了49%;在干流低水位时开启豁口使支流蓄的水通过导流墙“束水”冲刷拦门沙,使其上部形成稳定的冲沟,冲沟底部最大淤积高度仅为0.1 cm,实现了水库干流与支流的连通,达到水库拦门沙长效防治的效果。本方法机理明晰、成本低廉、操作灵活、效果持久,有望成为多沙河流水库支流拦门沙长效防治的新型技术手段。

金沙江下游主要支流对干流水温的影响

为研究金沙江下游主要支流入汇后对其下游干流水温的影响,选取金沙江下游16个测站的流量及水温实测资料,统计分析了金沙江下游各支流的流量占比,探讨了岷江、嘉陵江和乌江等较大流量支流入汇后下游干流水温变化规律。结果表明:宜昌站水体组成中岷江来流占18.8%,嘉陵江占14.2%,乌江占10.79%;金沙江下游干流水温变化规律与支流基本一致,且随着距离的增大,滞后效应逐渐明显,其中岷江对干流水温影响最大,其次为嘉陵江和乌江;通过线性函数拟合法得到岷江、嘉陵江和乌江干支流温差与汇口上下游沿程温差的相关系数分别为0.950 2、0.884 5和0.786 3。

黑河出山口极端径流对支流极端降水和径流的响应

黑河山区降水是影响出山口径流变化最主要的因素,分析降水与径流关系有助于深化认识水循环过程。基于黑河出山口径流、黑河上游东西两岔的降水和径流日尺度数据,采用极端降水、径流指标,运用趋势分析、相关分析、多元回归分析等方法,分析黑河上游东西两岔的降水与径流关系,以及东西两岔极端降水和径流与黑河出山口极端径流的关系,探讨黑河出山口极端径流的影响因素。结果表明:黑河山区极端径流与极端降水量呈增加趋势,二者密切相关;黑河上游东岔的极端降水、极端径流等参数的增加趋势弱于西岔的;黑河出山口径流与东西两岔的降水、径流都有密切的关系,西岔影响高于东岔,径流影响高于降水。

明槽支流交汇区水动力特性PIV试验研究

针对低流量比条件下明槽干支流交汇支流汇入区水流结构十分复杂的问题,基于物理模型试验的方法,采用PIV粒子图像测速技术观测不同交汇条件下明槽支流时均流速及三维流速空间分布,分析支流流场的变化特征。结果表明,汇流比较小时,由于干流水体的顶托作用,支流表层水体会出现不同程度上的回流现象,底层水体顺流汇入干流,且有较为明显的斜向混合界面;随着汇流比的增大,干流对支流左岸水流结构影响逐渐减小。在交汇角为30°、90°时,靠近支流右岸的水流结构受干流水体顶托作用影响最大;在交汇角为150°时,支流基本处于回流状态,交汇口处形成最大回流流速区。研究结果可为库区支流营养盐富集导致水华频发等研究提供理论支撑。

基于水源地目标控制的入江支流磷通量阈值研究

在满足长江水源地水质目标的基础上,为了探究不同形态磷对总磷污染的贡献程度,从而有效控制长江入江支流总磷污染,以长江支流秦淮新河和滁河入江段为研究对象,通过数值模型模拟并结合现场监测数据,构建了入江支流二维水动力水质模型,研究了典型水文条件下不同形态磷通量阈值和主要影响因素。结果表明:受降雨事件影响,入江支流颗粒态磷和溶解态磷通量均在降雨量最大时达到峰值,且丰水期颗粒态磷和溶解态磷通量显著高于平水期和枯水期。秦淮新河丰水期颗粒态磷、溶解态磷和总磷通量阈值分别为418.25,163.92 kg/d和582.17 kg/d;滁河丰水期颗粒态磷、溶解态磷和总磷通量阈值分别为338.08,144.78 kg/d和482.85 kg/d。敏感性分析表明,水质边界条件对入江支流不同形态磷通量阈值影响更显著。

基于VB的平原河道支流入汇河段水面线计算方法研究

天然河道水面线的计算和研究是水利工程设计的一个主要依据。采用试算法并通过VB编程求解出渭河支流入汇河段干支流的水面线,分析了交汇区的各水力特性。得到的结论如下:单一干流来水情况时,干流各断面的水位总体上随流量增大而增大。有支流入汇且汇流比改变情况时,干支流断面的水位均随汇流比的增大而增大。保持支流入汇量不变,增大干流来水量,支流断面水位逐渐增大,说明干流水流对支流水流也产生了顶托作用。对交汇区典型断面水位特性分析发现,在有支流入汇情况下,典型断面的平均水位比无支流入汇情况下高了接近0.5 m。

三峡库区不同支流浮游植物群落季节动态比较研究

为了解三峡库区支流汝溪河和龙河浮游植物群落季节动态及其差异,分别于2021年春季(3月)、夏季(7月)、秋季(9月)以及冬季(11月)对汝溪河和龙河的浮游植物群落和水环境进行了调查.结果表明:汝溪河共采集到浮游植物7门139种;龙河共采集到浮游植物6门108种.汝溪河不同季节浮游植物丰度变动范围为0.44×10^(5)~59.87×10^(5)个/L,以硅藻门、蓝藻门、绿藻门为主;龙河不同季节浮游植物丰度变动范围为0.28×10^(5)~16.49×10^(5)个/L,春季以甲藻门为主,其他季节均以硅藻门为主.汝溪河共鉴定出优势种11种,春季以硅藻门为优势类群,其他季节均以蓝藻门为优势类群;与汝溪河不同,龙河共鉴定出优势种26种,春季以甲藻门为优势类群,其他季节均以硅藻门为优势类群.汝溪河Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀性指数均在冬季显著高于春季和夏季(p<0.05);龙河Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀性指数在冬季显著高于夏季(p<0.05);龙河和汝溪河Margalef丰富度指数在不同季节之间差异无统计学意义(p>0.05).Pearson相关分析表明:汝溪河浮游植物总丰度与溶解氧和高锰酸盐指数呈显著正相关;龙河浮游植物总丰度与pH值、溶解氧、氨氮和磷酸盐呈显著正相关.冗余分析表明:汝溪河浮游植物群落在春季主要受pH值、溶解氧、电导率、总氮和总磷的影响,在夏季和秋季主要受水温和浊度的影响,在冬季主要受透明度的影响;龙河浮游植物群落在春季主要受氧化还原电位的影响,在夏季主要受浊度的影响,在秋季和冬季主要受水温、电导率和流速的影响.研究为保护三峡库区支流物种多样性提供了一定的理论依据.

通天河主要支流地表水中21种矿质元素含量检测

通天河是长江源头干流河段,其地表水中矿质元素的水平监测对维持通天河流域水生生态系统的稳定以及守护沿岸人类的健康安全具有重要意义。本研究为了深入认识通天河支流地表水矿质元素存在的现状,采用微波消解,电感耦合等离子体质谱(Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)法分析通天河14个主要支流的地表水中21种矿质元素含量。结果表明:21种元素的回收率范围为96.97%~101.12%,相对标准偏差范围为1.34%~3.52%。14个主要支流的地表水中含有极其丰富的微量元素,其中勒池勒玛曲的钙、钾含量分别高达到143.62±11.32μg·L~(-1)、90.05±0.83μg·L~(-1)。此外,14个主要支流的地表水中均含有不低于0.10±0.001μg·L~(-1)硒,长期饮用富含硒元素的水,对于当地农牧民的健康以及畜牧业的发展大有裨益。

西安市渭河支流最小水质指数优选

分析影响渭河支流浐河、灞河、沣河和皂河水系的关键水质指标,进而确定最小水质指数(W(WQImin)),对简化水质评价意义重大。为此,在浐河、灞河、沣河和皂河4条河流共设30个采样点,于2019年4、8、12月分别进行采样,结合室内试验和数理统计的方法对浐河、灞河、沣河、皂河的15个水质指标进行分析,发现沣河DO含量最高,皂河和浐河交汇后的灞河段的EC、亚硝氮含量相比其他河流较高。此外,基于15个水质指标应用水质指数(WWQI)对浐灞沣皂河水质的时空变化进行评价,发现水质总体达中等以上水平(WWQI≥51),4条河流中沣河水质更好,而2019年春季的水质相比另外两个时期更好。同时,应用逐步多元线性回归分析法和经验法确定出了最佳的最小水质指数(W(WQImin)),该W(WQImin)包含DO、氨氮、CODMn、浊度、硝氮、SO42-、EC共7个水质指标,与基于15个水质指标得出的WWQI相比的相对误差PPE仅为4.78%,确定性系数R2则达到了0.95,均方根误差RRMSE仅为3.99。最后,将WWQI与最佳W(WQImin)在浐河、灞河、沣河、皂河进行时空对比发现二者在时空分布上具有一致性。可见选出的最佳W(WQImin)可较好地替代WWQI对浐河、灞河、沣河、皂河附近流域进行省时、低成本、高效的水质评价。