三峡库区香溪河流域滑坡类型及发育规律

三峡库区香溪河流域处在秭归向斜和黄陵背斜之间,地质环境脆弱,滑坡灾害频发,给香溪河流域村镇居民的生命财产安全及沿线公路的正常运营带来严重威胁。本文依据现场勘查,将滑坡分为两类,其中河流西侧的层状反向结构岸坡主要发育“弯曲-滑移”型滑坡,东侧的层状同向结构岸坡则发育“滑移-拉裂”型滑坡。对滑坡的空间分布状况、发育特征及数量作了统计与分析,结果表明:地形地貌是控制滑坡发育的因素之一,凸形坡、20°~40°的岸坡以及处于三面临空的凸岸山体均易发育滑坡;岩性与滑坡发育也有对应关系,泥砂岩互层的滑坡发育密度总体高于灰岩地层;滑坡发育尚与岸坡地质结构相关密切,泥砂岩互层同向结构岸坡的滑坡发育密度最高,泥砂岩互层反向结构岸坡孕育的滑坡规模最大;水库蓄水及公路建设是诱发滑坡的两大人为因素。

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。

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.

分层异重流背景下降雨对三峡水库香溪河水华消退的影响

为探究在三峡水库特殊分层异重流背景下降雨对水华消退的影响,以香溪河为例,对库湾降雨前后水动力、生态环境因子开展连续三维立体跟踪监测。结果表明:降雨对水华的消退作用显著,降雨后香溪河库湾叶绿素a(Chl.a)浓度明显下降。热分层稳定指数(RWCS/H)变化不大,库湾近河口处分层较弱、中上游分层较强的特性并未随此次降雨发生较大变动。受降雨影响,藻类在表层水体聚集程度降低,藻类聚集度指数(MI)、微藻群体平均深度(MRD)下降。库湾流态随降雨发生而变得复杂,库湾水体浊度明显增加,异重流倒灌形式由近表层倒灌向中下层倒灌转变,雨后又逐渐转变为中层倒灌,长江干流水体倒灌进入库湾的影响范围、潜入深度增加。水体水平输移增强,分散下沉的藻类易随水体环流流出库湾,水华消退。雨后库湾入库流量增加,大部分上游来流依旧由上层流向河口,与中层倒灌异重流形成逆时针环流,藻类无法在表层水体稳定生长,库湾Chl.a浓度能在较长时间内保持较低水平,不会再次迅速暴发水华。

夏季香溪河库湾溶解氧与叶绿素a日间垂向分布特征及影响因子初探

为了解三峡水库水华爆发时空特征,于2020年6月在三峡库区香溪河库湾未发生水华的条件下通过日间高频次连续加密监测,分析溶解氧、叶绿素a等指标的时空变化,甄别藻类生长特性。结果表明,温跃层和表中层倒灌异重流的存在阻碍了垂向水动力交换,进而促使水体表底均存在氧跃层;夏季连续的晴天可能会导致07:00~11:00、14:00~17:00爆发水华的几率增加;水华爆发存在滞后性,仅通过单层水体藻密度无法表征藻类生长状况,需通过藻类垂向迁移范围内的平均藻密度作进一步水华预警判断。

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。

三峡库区香溪河库湾水体磷含量对消落带土壤铅和镉迁移转化的影响

[目的]明晰磷对干湿交替消落带土壤重金属的形态与释放的影响,对三峡库区土壤重金属防治具有很大的意义。[方法]本文选取三峡库区香溪河库湾内6个采样点,采集水体和消落带及上缘土壤样品,对水体磷和土壤重金属铅(Pb)和镉(Cd)含量进行为期4个季度(2020年6月—2021年3月)的采样监测。依据香溪河水体磷浓度范围,在水体不同外加磷浓度添加下,进行室内干湿交替模拟试验。[结果]香溪河水体总磷含量与土壤的Pb含量呈显著正相关(P<0.05),土壤有效态Pb与有效态Cd含量呈极显著正相关(P<0.01)。干湿交替试验结果显示,随干湿交替次数增加,水体总磷含量也显著增加(P<0.05);在第2次淹水落干期间,水体外加磷浓度≤0.2 mg·L^(−1)时,淹水期土壤总磷含量高于落干期;土壤中的Pb和Cd呈现由迁移性强的可交换态向迁移性弱的残渣态的转变趋势;水体外加低浓度磷(0.05 mg·L^(−1))时,土壤Pb含量均明显降低(P<0.05),土壤Cd含量随水体磷浓度的增加而升高(P<0.05),尤其是Cd的形态变化更加显著且与水体磷含量相关。[结论]干湿交替过程中,磷在水与土壤之间存在迁移转化,水体磷促进土壤Pb向水体迁移,而抑制土壤Cd向水体的迁移。

三峡水库香溪河鱼类群落结构特征及历史变化

由于自然和人为因素的影响,三峡水库鱼类资源一直在发生变化,为掌握三峡水库蓄水后典型支流香溪河鱼类群落的现状及历史变化,于2020年7月—2021年4月使用多网目复合刺网和地笼对香溪河鱼类群落进行实地采样,并结合历史数据进行比较分析。研究期间共采集到鱼类55种,隶属于7目14科,鲤科鱼类种类数最多,以杂食性鱼类和湖泊定居性鱼类为主,优势种为贝氏■(Hemiculter bleekeri)、短颌鲚(Coilia bratchygnahus)、似鳊(Pseudobrama simoni)和翘嘴鲌(Culter alburnus),其相对重要性指数(IRI)分别为5502、3828、2567和1109。鱼类物种多样性指数在春季最高,夏季最低。刺网单位捕捞努力量渔获个体数和单位捕捞努力量渔获量在夏季最高,冬季最低。与三峡水库蓄水前相比,香溪河鱼类中长江上游特有鱼类减少4种,外来鱼类增加3种。湖泊定居性种类持续增加,喜流水性种类减少,鱼类优势种发生较大变动。2020—2021年香溪河鱼类组成与1987年的相似性指数为0.29,与2012—2013年的相似性指数为0.53,反映三峡水库蓄水前后香溪河鱼类群落结构差异明显。建议加强河流自然生境修复、保护土著鱼类并严格防控外来鱼类,以促进鱼类资源多样性恢复,维护水域生态系统稳定。

一种气泡释放过程连续监测方法及其在三峡水库香溪河CH_(4)通量监测的应用

气泡释放是天然水体释放CH_(4)的主要途径之一,准确量化水体气泡释放量对于辨析其“汇、源”特性至关重要。自然水体释放气泡的不连续性、不确定性使得监测其过程较为困难。本研究针对水体气泡释放监测难题,通过改进倒置漏斗型气泡通量监测装置提出了一种气泡释放过程连续监测方法。本方法测量对象为定长时间监测水域释放气泡的体积,经室内外实验验证,其理论量程为3.6~132 mL/(m^(2)·min),测量结果能够较好的表征10~40 m水深缓流水体气泡体积通量变化特征。运用该方法于2021年6—11月对三峡水库支流香溪河库湾开展CH_(4)气泡通量连续监测,并分析不同环境因子对其产生的影响。结果表明:监测期间,研究水域CH_(4)气泡通量变化范围为0.02~8.13 mg/(m^(2)·d),且各采样点间CH_(4)气泡通量呈现较高的时空变异性;CH_(4)气泡通量与水温、水体pH呈显著正相关关系,与水深及水体电导率呈显著负相关关系。其中,水深可能是决定水体是否通过气泡形式释放CH_(4)的重要影响因素,水深超过38.35 m后水体可能不再通过气泡形式释放CH_(4)。然而,这一水深阈值是否同样适用于三峡水库其它支流还需要更多实验验证。本研究对于揭示三峡水库典型支流气泡态CH_(4)排放过程具有重要意义。

水文气象因素对香溪河藻类动态的影响

为评估夏季三峡水库支流香溪河水文气象因子对水华发生发展过程的影响,于2021年8-9月水华发生季节,逐日监测常年回水区峡口和变动回水区平邑口的叶绿素a浓度,同步获取气温、日照、降雨、风速、气压、湿度和流量数据,并在水华期间进行藻类加密监测。采用广义可加模型(GAM)、随机森林重要性分析和典范对应分析(CCA),评估水文气象因子对藻类生物量和藻类群落结构的影响。结果表明,香溪河流量是影响藻类生物量最重要的因子,当流量超过100 m^(3)/s时,藻类生物量显著降低。峡口藻类生物量与流量、气温、日照辐射、风速相关,且重要性依次降低;平邑口藻类生物量与流量、日照辐射、降雨相关;峡口风速增量与藻类生物量的增量显著正相关,说明风速对常年回水区藻类聚集有一定促进作用。研究结果表明水文气象因子是判断水华发生发展过程重要的参考因素,这将为水华预测预警提供依据。

氮和磷是影响三峡库区香溪河表层沉积物中微生物群落结构的主要因素

香溪河是三峡库区最大的入库支流,目前关于香溪河沉积物微生物群落结构特征及其主要影响因素尚不明确。本研究监测香溪河上、中、下游上覆水及沉积物的主要理化指标,通过16S rDNA高通量测序研究香溪河表层沉积物中微生物群落结构特征,使用统计学软件分析细菌与理化指标间的关系。结果表明,上覆水中氨氮(NH3-N)、叶绿素a(Chl.a)浓度自下游向上游逐渐升高,其中NH3-N浓度从下游的2.04 mg/L升高到上游的3.14 mg/L。不同点位上覆水中磷酸盐(PO_(4)^(3-))浓度在0.14~0.18 mg/L之间波动;同一点位间隙水中NH3-N、PO_(4)^(3-)浓度明显高于上覆水,10~15cm沉积物间隙水中NH3-N与PO_(4)^(3-)浓度分别是0~5 cm沉积物间隙水的3.4倍和1.7倍。沉积物中Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、酸可挥发性硫化物和铬还原性硫化物含量均表现为上游点位高于中游、下游,底层沉积物含量高于中层和表层。香溪河中游沉积物的微生物多样性和丰富度高于下游和上游,其中变形菌门(Proteobacteria)是表层沉积物中的优势菌门,鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)为主要菌属。不同代谢功能的微生物在空间分布上存在差异,比如具有降解多环芳烃能力的外新鞘脂菌属(Novosphingobium)和土生单胞菌属(Terrimonas)在下游点位的相对丰度最高,分别达到5.8%和5.4%,硝化螺旋菌属(Nitrospira)和黄杆菌属(Flavobacterium)在中游的相对丰度最高,而铁氧化菌水杆菌属(Aquabacterium)主要分布在上游点位。冗余分析(RDA)表明总有机碳、硫酸根、Fe(Ⅱ)、氨氮和总磷是影响香溪河沉积物中微生物群落结构的主要环境因子。本研究有助于进一步了解周边环境和人为活动对香溪河水质稳定及沉积物中微生物的影响,为三峡库区水环境改善和管理提供参考。

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。

四川盆地上三叠统香溪组二段和四段砂岩沉积模式

四川盆地上三叠统香溪组二、四段砂岩是盆地内主要天然气储层之一,近年来勘探形势喜人。香二和香四段砂岩分布面积约为10×104km2,厚度稳定,矿物和结构成熟度高,较厚砂岩层大多呈逆粒序构造,常发育冲洗层理和互成180°交角的楔形或板状斜层理,风暴岩频繁发育,伽马曲线成箱形,夹5%～10%的炭质泥岩或含薄煤层炭质泥岩。结合全川的资料,对川中4×104km2内数十条地面和岩心剖面研究结果表明,四川盆地香二和香四时周边各山系为构造活动期,经冲积扇、河流搬运入湖的碎屑物质经波浪和湖流反复簸洗、改造和再分配,形成了沿岸和近岸的滩坝相砂体,滩坝相砂体后发育为滨岸含煤沼泽。随湖盆脉动式的升降、岸线的迁移,滩坝砂体也将垂直或沿岸线迁移,最终形成遍布盆地内的砂岩体。提出了香二、香四段滩坝砂体及所夹炭质泥岩的发育、演化模式。

香溪河水质空间分布特性研究

运用聚类分析和主成分分析对香溪河 19个样点水质的理化特性进行研究 .聚类分析表明 ,根据各采样点之间水质组分的相似性可将香溪河大致分为 3个河段 ,分别属于不同的亚流域 ,各亚流域间的特征差异显著 .对各河段水质的主成分分析表明 ,上述 3河段的主要水质信息差异很大 ,第 1河段 (在河流上游 )水质的信息主要体现为总碱度和硬度 ,第 2河段 (河流中游 )主要体现为可溶性磷酸盐、总磷和氯离子 ,第 3河段 (河流下游 )则为 pH、亚硝酸盐氮、总氮和COD .文中结合香溪河流域地理环境背景 ,探讨了香溪河水质空间分布格局的成因 ,为分析流域水质状况及成因提供了一条简单有效的途径 .

香溪河流域河岸带植物群落物种丰富度格局

通过不同海拔高度的样带调查来研究香溪河流域河岸植物群落物种丰富度格局 ,并探讨河岸带中生物多样性维持的生态学机制。结果表明 :河岸植物群落总的物种丰富度、乔木层物种丰富度和草本层物种丰富度沿海拔梯度均表现出相似的格局特征 ,利用抛物线方程进行拟合 ,物种丰富度与海拔之间有显著的相关性。灌木层物种丰富度和藤本植物物种丰富度格局特征不明显 ,且物种丰富度与坡度相关。在流域尺度上 ,海拔对物种丰富度有着重要的控制作用 ;在局部尺度上 ,季节性洪水干扰导致的空间异质性和小地形对群落的生物多样性有着重要的影响。研究结果支持关于总的物种多样性在原始河流的中间河段将达到最大值的预测。

三峡水库香溪河库湾冬季甲藻水华生消机理初探

2010年1—2月在香溪河库湾上、中、下游各选取1个监测点对水体环境因子及藻类进行监测,对水温、营养盐含量等进行分析,探讨香溪河库湾冬季甲藻水华的生消机理.结果表明:2010年冬季,香溪河库湾末端暴发了甲藻水华,持续44 d,优势藻种为拟多甲藻(Peridiniopsis sp.),最高细胞密度达到11.8×106L-1;适宜的水温、充足的营养盐以及良好的光照、弱分层水体是香溪河库湾冬季甲藻水华暴发的主要原因;ZmixZeu〔Zmix(混合层深度)与Zeu(真光层深度)之比〕在2～3之间时有利于甲藻生长;库湾中下游因水体掺混强烈而在冬季未暴发水华;后期水体分层状态的加强及ZmixZeu的减小是甲藻水华消失的主要原因.

香溪河河流生态系统服务功能评价

河流作为水资源的重要载体,在水资源危机日益严峻的我国,有特别重要的意义。尤其是近年来国内对水电开发的强度不断上升,如何科学地评价河流在不同情况下给人类带来的效益,进而有效地开发与管理河流生态系统,是生态学家面临的重大任务和挑战。香溪河是三峡水库湖北段的最大支流,其生态系统服务功能的正常发挥与否会影响河流沿岸居民的生产生活,也会影响其自身和相关生态系统的稳定,其河流的状况将直接影响到三峡水库。在对河流生态系统服务功能分类的基础上,结合数据的可获得性,对部分河段生态系统服务功能进行初步评价。研究结果表明,所研究河段生态系统服务功能总价值可达8.41×108元.a-1,各种功能的价值量排序为贮水功能>发电>旅游>调蓄洪水>水供给>水产品>输沙>净化>大气组分调节>控制侵蚀。经分析所研究河段的水电开发和旅游功能是其核心服务功能,提出在河流管理中既要考虑到核心功能的发挥,又要保证其它功能的支持作用得以实现的管理策略。

三峡水库蓄水前后香溪河氮磷污染状况研究

分别于三峡水库蓄水前的上世纪1996—1997年及蓄水后的2004年采集了香溪河水样及沉积物样,研究了蓄水前后香溪河氮磷的污染状况。结果表明,蓄水前上游总磷浓度低于0.05mg/L,下游在0.22—0.34mg/L之间,其浓度与生活污水及工业废水排放有关;总氮浓度变化不大,在0.7—1.1mg/L之间。蓄水后磷、氮浓度明显升高,但总磷在回水区由于沉降作用反而低于蓄水前。蓄水后下游氮磷比普遍高于10,加之水流变缓,使香溪河库湾发生“水华”的可能性增加。香溪河沉积物磷污染严重,总磷含量高达1221mg/kg,主要以无机磷污染为主。三峡水库蓄水后,对上游库湾水环境的不利影响已开始显现出来,必须采取有效措施,防止水环境的恶化。

三峡库区香溪河中重金属元素的分布特征

长江三峡水库蓄水后 ,香溪河水环境条件将发生变化 ,也导致该流域内重金属环境化学行为的变化 ,有些金属的危害比现在会更大。为积累蓄水前的基本资料 ,在 1996～ 1997年春、夏、秋、冬四季采集了香溪河原水、沉积物、鱼类和植物样品 ,并对所采集的鱼进行分类 ,分析这些样品中的Ca、Mg、As、Pb、Cd、Cr、Cu、Hg和Zn元素的含量。研究结果显示 ,香溪河局部地区因小金矿开发引起的Hg污染十分严重 ;洪水期 (7月 )原水中的Pb、Cd、Cr、Cu浓度大于枯水期 (1月 ) ;沉积物中Pb、Cd浓度在 7月最低 ,10月浓度达到全年最高点 ;原水中Pb、Cd、Cr、Cu重金属浓度均低于国家Ⅰ类地面水环境质量标准 ;香溪河水中不同种鱼类的金属富集能力各不相同 ,鱼类的重金属富集系数顺序为Cd >Zn >Pb >Ca >Cu >Cr>Mg。统计分析表明鱼体中的Pb和Cd浓度分别与沉积物。

香溪河河流连续统特征研究

以香溪河附石藻类密度、藻类叶绿素a浓度、Shannon Wiener多样性指数及生态系统初级生产力随河流级别的变化为例探索该河流的连续统特征 .结果表明 ,附石藻类密度、藻类叶绿素a浓度和Shan non Wiener多样性指数总体上都有随着河流级别增加而增加的趋势 ,但在 1～ 3级河段之间这种趋势并不明显 ,甚至出现了逆转 .河流初级生产力也有随河流级别增加而增加的趋势 ,并在第 4级河流达到最大 ,随后有所下降 .在全水系范围内河流初级生产力 (P)与群落呼吸 (R)比值P/R均大于 1,说明香溪河是一条以自养生产为主的河流 .所研究的特征并不完全与连续统概念的预测相一致 ,表明河流已经受到了一定程度的人为干扰 .