短期酸化对新安江流域屯溪段水体浮游植物群落结构及多样性的影响

为了探讨酸雨引起的水体酸化对新安江流域屯溪段浮游植物群落结构、丰度以及多样性的影响,对该流域3个采样站点以及流域附近一小型人工湖泊内浮游植物（同源性不同）进行调查并模拟酸胁迫（p H值4.50、5.65）处理。经酸化处理24 h后,各采样站点浮游植物与未经模拟酸雨处理的对照组相比种类及丰度呈降低趋势;较低p H值下（4.50）金藻门、黄藻门种类消失,优势种类硅藻门和绿藻门浮游植物受到的影响较大,种属数降低范围为0%～75%和27.3%～79.2%,蓝藻门受影响较小,裸藻门、甲藻门种属数未受影响;整体上各站点辛普森多样性指数、香农-维纳指数经酸化处理后均呈降低趋势。水体酸化对浮游植物种类与丰度的抑制效应在高NH3-N和总磷水平下较小。研究结果表明,不同门类浮游植物对酸胁迫的敏感性有较大差异,群落组成不同的水体,短期酸化处理都会显著改变浮游植物群落结构、降低浮游植物丰度以及多样性。作为长期受酸雨胁迫较为严重的地区,酸雨引起的水体酸化将可能成为影响新安江流域浮游植物群落结构的重要因子。

新安江流域水西河(黄山学院段)浮游植物群落结构周年调查

2013-2014年对新安江流域率水支流水西河(黄山学院段)浮游植物群落结构进行月度调查。设置5个采样站点,调查期间共鉴定出浮游植物5门52属123种(含变种);丰度范围为1.8×105-2.4×106Cells·L-1,年均值为8.3×105Cells·L-1;浮游植物种类与丰度具有明显的季节变化。优势种种类以硅藻门位居首位(23种),其次为绿藻门和蓝藻门(各8种)、裸藻门4种。整体上辛普森多样性指数值介于0.656-0.959之间;香农维纳多样性指数值介于1.470-3.311之间;污染指示种以乙型中污种类居多;表明调查站点为乙型中污水质。对新安江流域重要支流定期开展生物多样性调查,通过浮游植物多样性及污染指示种的变动进行水质监测,能够为流域水生态保护提供科学数据和理论支持。

微分形式新安江模型

现有新安江模型数学上是代数方程并限于一阶差分方法求解,不可避免存在数值误差,探索数值求解误差控制新途径,对于提高模型计算精度具有重要意义。基于微分系统框架,识别新安江模型的状态变量和通量,推导其控制方程和本构方程,提出微分形式的新安江模型(ODE-XAJ),并采用四阶显式Runge Kutta法求解。数值实验结果显示,以解析解为基准,ODE-XAJ绝对误差处于或小于10^(-4)mm量级,可实现对解析解的高阶近似;以ODE-XAJ结果为基准,按归一化平均绝对误差评价,现有新安江模型的数值求解误差约为8.7%。典型流域应用结果显示,ODE-XAJ确定性系数提升0.02,洪量相对误差降低4.3%。研究表明,ODE-XAJ理论上分离了模型的数学方程与具体解法,可有效控制数值求解误差,提升模型模拟精度。

一江碧水照丹青——新安江流域生态补偿机制试点过程的一点记忆

新安江发源于安徽省黄山市休宁县鹤城乡海拔1629米的六股尖,流经休宁县、黟县、屯溪区、歙县、淳安县等地,汇入富春江、钱塘江,奔流不息,融入东海。千百年来,新安江滋养着两岸的百姓,孕育着灿烂的徽文化,承载着徽州厚重的历史,担负着长三角重要生态安全屏障和水源地的重任,见证着新安江流域生态文明的进步与发展。

栅格型新安江模型的参数估计及应用

根据新安江模型与一维扩散波模型理论,构建了基于栅格的新安江(Grid-Xin’anjiang)模型.该模型以DEM栅格为计算单元,将每个单元的产流量划分为地表径流、壤中流以及地下径流3种水源,最后再根据栅格间的汇流演算次序,利用扩散波汇流方法依次将各种水源演算至流域出口.模型在进行产汇流计算时,考虑了栅格之间的水量交换以及河道排水网络的影响.以流域地貌特征、土壤及植被类型等下垫面条件为基础,研究了模型参数的估计方法,并对其进行了验证.将模型用于安徽省屯溪流域的洪水模拟,取得了良好的应用效果.

新安江流域(屯溪段)浮游植物群落结构及其与环境因子的关系

于2017—2018年对新安江流域(屯溪段)浮游植物群落结构进行季度调查,并分析群落结构组成与环境因子间的关系。结果表明:共鉴定浮游植物7门96属160种(含变种),以绿藻门(42属72种)、硅藻门(26属49种)和蓝藻门(15属19种)为主要优势门类;可见光(PAR)、紫外线A(UVA)和紫外线B(UVB)强度以夏季最强,春季次之,秋、冬季较弱;水体pH、溶解氧和温度具有季度差异性;整体上冬季氨氮(NH3-N)浓度和浊度显著高于其他季度,总磷(TP)浓度和氧化还原电位无明显季度差异;叶绿素a和类胡萝卜素受时空变化影响明显,夏、冬季较春、秋季高,不同站点间差异显著;Shannon指数、Simpson指数、Margalef指数以及Pielou指数不受季度更替和站点变化影响;水化学参数指示水质整体介于Ⅰ类与III类之间(I、II类居多),Shannon指数和Margalef指数反映水质为轻污或清洁,污染指示种评估水体处于乙型中污水生物带,综合水化学及生物学指标,表征流域水质总体较好;冗余分析表明,新安江流域(屯溪段)浮游植物各门属种数均与NH3-N和TP呈正相关,UVB与硅藻门有较强的负相关性;PAR、UVA、UVB和温度是调控浮游植物丰度的主要环境因子,与硅藻门、甲藻门和裸藻门丰度呈负相关,而与绿藻门、蓝藻门、金藻门和隐藻门丰度呈正相关。

无资料地区水文模拟及相似性分析

基于新安江模型,利用参数移植方法开展嵌套式流域无资料情况下的水文模拟研究。结果表明,产流参数的移植精度较高,汇流参数的移植精度相对较低,流域坡度对其影响较大。在新安江次洪模型的实际应用中,需要对地貌特征加强考虑。通过对流域水文相似性分析,发现在地形指数分布曲线相似的情况下可以移植模型的产流参数;当采用地貌单位线进行流域汇流计算时,参数移植的应用效果较好。

湿润地区中小河流山洪预报方法研究与应用

针对湿润地区中小河流,提出2套山洪预报方案:一是对于有资料地区,建立基于新安江模型的山洪预报方案;二是对于无资料或资料缺乏地区,采用API-Nash模型,即采用降雨-径流经验相关法进行产流预报,采用Nash模型进行汇流预报。以皖南山区屯溪流域为例,分别用2套方案对流域的次洪过程进行模拟。研究结果表明:2套方案均取得良好的应用效果,洪量合格率比较一致;对于洪峰合格率和确定性系数,新安江模型的模拟结果优于API-Nash模型。