利用水位梯度进行植物种植改善水体探析 ——以南昌玲岗湿地公园项目为例

本文旨在探讨利用划分水位梯度的方法,进行植物种植来改善水体环境的可行性和改善效果,并以实际案例为例进行分析。通过分析可以发现,将不同区域划分为不同的水位梯度,并通过在相应区域种植适合的植物,可以有效地改善区域内的水体环境,促进水体生态系统的恢复和稳定。

武汉地区防洪控制区水力梯度实测研究

根据《建筑地基基础技术规范》(DB 42/242-2014)规定,武汉地区防洪控制区内建议承压水头坡降为0.5%~0.8%,由此可近似推导防洪控制区内抗浮水位及基坑降水承压水水头。2003年以来,由于长江补给两岸时长的大幅缩短及城市建设大规模基坑降水,防洪控制区内相应水力梯度也发生较大改变,根据防洪控制区内40个项目水位观测统计数据,控制区内的实测水力梯度与规范建议值存在较大偏差,与长江水位、项目距离呈非线性衰减关系。通过数据分析,推导出丰水期峰值水力梯度、丰水期平均水力梯度、枯水期平均水力梯度曲线方程,并获得了实际项目验证。研究结论可为规范修订提供参考,同时为防洪控制区内抗浮水位选取及基坑工程降水提供支持。

非饱和土路基水气迁移规律及其影响因素实验

非饱和黏土的水气迁移影响着路基服役期间的安全运行和长期使用性能的保障。研究非饱和土路基水气迁移规律对路基路床湿度的影响具有重要的工程应用价值和意义。通过室内试验模型,运用高低温交变恒温箱改变环境温度,模拟四季平均环境温度对水分迁移的影响。模拟非饱和黏性土气态水迁移过程,并进行影响因素分析。获得非饱和黏性土的水气迁移规律并进行影响性因素评价,试验结果表明,非饱和土水气迁移过程中,含水率梯度对气态水迁移量影响较大;迁移时间对液态水迁移影响较大;低温环境下以液态水迁移为主,随环境温度升高气态水迁移量占比逐渐升高。含水率梯度,含水率水平,压实度,迁移时间,不同环境温度均对气态水迁移量均有贡献,其中压实度对其影响最小。在实际工程中应更重视水气两相迁移对路基土体性能的影响。

珠江河网典型横向汊道径潮动力时空差异性分析--以“南沙—南华”横向汊道为例

横向汊道对维持珠江河网径潮动力格局的稳定发挥着重要作用,研究其径潮动力时空演变过程及规律对粤港澳大湾区的防洪、供水和通航等具有重要意义。本文基于1966—2016年“南沙—南华”横向汊道沿程潮位站的逐日高低潮位数据及马口、三水水文站的日均流量数据,采用双累积曲线方法及T_TIDE潮汐调和分析模型,分析了该横向汊道径潮动力的时空差异性。结果表明:(1)1993年为该横向汊道径潮动力的异变年份,1993年后横向汊道潮波振幅梯度绝对值与余水位梯度多年均值降幅分别为25%和38%;(2)强人类活动干预后该横向汊道径潮动力变化存在时空差异性,1993年后口门南沙站潮动力减弱(M2与K1分潮振幅多年平均降幅分别为0.01m和0.02m),其他站点潮动力增强,潮波衰减效应在中游略有增强,而在上游和下游减弱,且夏季比冬季变化显著;(3)上述时空差异性受自然变化与人类活动的非线性累积影响。口门附近高强度的围垦叠加航道整治工程使得口门快速延伸,导致潮波传播阻力增大,而横向汊道上游高强度的采砂活动使得地形显著下切,导致潮波传播阻力减小;受上游流量与下游海平面季节性变化的叠加影响,横向汊道径潮动力变化在夏季比冬季更为显著。上述横向汊道径潮格局的异变导致其泄洪纳潮功能发生改变,具体表现为洪季泄洪压力减小,枯季纳潮能力增强。上述研究结果可为珠江三角洲水资源的高效开发利用等实际工程问题提供理论支撑。

枢纽实际调度运行下赣江石虎塘枢纽—峡江枢纽间河段水文特征参数研究

在赣江石虎塘枢纽—峡江枢纽两坝间的长河段,因峡江枢纽库区防护问题,近年来枢纽坝上实际运行水位远低于设计运行水位,导致两坝间河段水位整体降低,进而引发诸多问题,如两坝间大多涉水工程因设计阶段设计水位选取偏差导致运营期无法正常使用等。采用长河段一维数值模拟方法,根据峡江枢纽实际调度运行方案,对洪中枯期多级特征流量及峡江枢纽对应坝前实际运行水位组合下河道水面线进行计算;对两坝间河段沿程水位、河道比降进行计算分析,并选取各组回水曲线上、下包络线作为研究河段现阶段沿程设计参考水位。研究成果可为研究河段涉水工程设计提供水文特征参考资料。

变坡度截面水利大坝在超高蓄水条件下的性能研究

水利大坝常用于蓄水发电或用来调节市域间的水量分配,在河流流经区域广泛存在。大坝的横截面形式与大坝高度及预期蓄水量有很大关系。采用Geo-Studio数值模拟软件,通过分析实体工程大坝的蓄水性能,研究变坡度截面形式大坝在超高蓄水水位条件下的相关水力、力学性能参数。结果表明:①大坝坝基内最小X方向水力传导度为2e-7m/s,最大X方向水力传导度为2.4e-6m/s。②大坝坝基内的压力头偏差总体呈现区域性不规则分布特征,最小压力头偏差为4e-3m,最大压力头偏差为2e-3m。③该坝基设计形式和材料选择合理,可为类似坝基工程的设计提供参考。

不同水位梯度下克隆植物大米草的生长繁殖特性和生物量分配格局

通过温室模拟控制实验,研究了不同水位梯度处理对外来克隆植物大米草(Spartina anglica)衰退种群的形态性状、克隆生长性状、生物量积累及生物量分配格局的影响。实验共设置5种水位处理,分别为淹没至大米草株高的1/2,淹没至株高的1/3,表面水淹0cm,低于土表5cm(-5cm),以及低于土表10cm(-10cm)。结果表明:水位梯度对大米草的形态性状、克隆生长性状、生物量的积累与分配格局等部分指标均有显著影响(p<0.05);株高、克隆分株数、根状茎节数、根状茎总长、间隔子长度及生物量在0cm至1/3株高水位梯度处理下均显著高于-10cm和1/2株高水位处理(p<0.05),但与-5cm处理无显著差异(p>0.05);-10cm水位处理的地上生物量分配和根状茎生物量分配显著低于其它处理(p<0.05)。综合大米草衰退种群的形态特征、克隆生长特性、生物量积累及分配格局对水位处理的响应格局,认为大米草种群较适宜的水位梯度为表面积水至淹没株高的1/3处,而水位的变化可能是大米草种群自然衰退的原因之一。

水位梯度对湿地植物生长、繁殖和生物量分配的影响

本文考察了水位梯度对武夷慈姑（Ｓａｇｉｔａｒｉａｗｕｙｉｅｎｓｉｓ）、小慈姑（Ｓ．ｐｏｔａｍｏｇｅｔｉｆｏｌｉａ）、野荸荠（Ｅｌｅｏｃｈａｒｉｓｐｌａｎｔａｇｉｎｅｉｆｏｒｍｉｓ）和锐棱荸荠（Ｅ．ａｃｕｔａｎｇｕｌａ）植物幼苗生长、繁殖器官干重、生物量及其分配式样的影响。实验表明：植物高度、生物量及其分配对水位梯度的反应在种间有一定差异，而慈姑属植物的叶数、荸荠属植物的秆数、繁殖器官干重等对水位梯度处理的反应在种间有一定相似性。综合植物生物量和繁殖的反应特点，可以认为武夷慈姑和锐棱荸荠适宜生长在０～５ｃｍ水深处，小慈姑在２０ｃｍ水深处生长较佳，而野荸荠适宜于０～２０ｃｍ范围。结果提示：湿地植物的空间分布与其对水位反应的差异性有一定关系。

3种湿地植物克隆生长及其生物量对不同水淹的响应

通过人工模拟水位控制试验,研究不同水位梯度处理对3种水生植物梭鱼草、菖蒲和黄花鸢尾株高、克隆分株数、生物量积累及生物量分配格局的影响。试验设置固定水位和周期波动水位2种处理,固定水位分别为自由水面淹没苗钵的1/2(低水位),全淹(中水位)和高出苗钵上口径12cm(高水位)3个梯度;波动水位为低水位处理14 d,然后转至高水位处理7 d,以此往复循环,持续56 d。结果表明:不同水位梯度对3种水生植物的株高、克隆分株数、生物量积累与分配格局等指标均有显著影响(P<0.05);株高、克隆分株数(黄花鸢尾除外)在波动水位处理下均显著高于固定水位(P<0.05),固定水位中的高水位和波动水位处理后梭鱼草根状茎、叶和根生物量均显著高于中水位和低水位梯度。波动水位和固定水位中的高水位处理仅对菖蒲的叶质量有显著影响,且明显高于中水位和低水位。黄花鸢尾各构件生物量在各水位处理中无显著差异(P>0.05)。综合来看,波动水位更有利于3种水生植物种群的建立。

不同水位梯度下拉鲁湿地典型湿草甸植物群落特征

以位于拉鲁湿地国家级自然保护区的高寒湿草甸为研究对象,基于微地貌差异选取了5个水位带(水位分别为-15.0、-5.0、0.0、2.5和6.5 cm),通过典型样地群落调查,分析了生长初期和生长旺盛期拉鲁湿地湿草甸植物群落的物种多样性及地上部分生物量特征对水位梯度的响应规律。结果表明:生长初期和生长旺盛期不同水位下拉鲁湿地湿草甸植物群落的物种多样性及地上部分生物量特征均存在显著差异(P<0.05)。群落的物种丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数总体上在-15.0 cm水位下最大,在6.5cm水位下最小。随着水位的升高,2个生长期群落的物种丰富度指数、Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数总体上呈降低的趋势;生长初期Pielou均匀度指数呈先降低后升高的趋势,而生长旺盛期则呈"降低—升高—降低"的趋势;而在-5.0~2.5 cm水位范围内,随着水位的升高,2个生长期群落的物种丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数总体上呈升高的趋势。随着水位的升高,群落的地上部分生物量(地上部分鲜质量和干质量)呈"升高—降低—升高"的趋势,而地上部分干鲜比呈降低的趋势。在生长初期,地上部分鲜质量和干质量均在6.5 cm水位下最大,在-15.0和0.0 cm水位下较小;在生长旺盛期,地上部分鲜质量和干质量均在-5.0 cm水位下最大,在0.0和2.5 cm水位下较小。研究结果显示:物种丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数可以用于高寒湿草甸植被的监测和评价。

基于T-RFLP技术的不同水位梯度植物根际细菌群落多样性特征分析

为了解水位梯度控制下不同湿地植物根际细菌群落多样性,以北京市奥林匹克公园植物氧化塘人工湿地为例,采用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术结合ANOVA分析,比较了水位梯度控制下三棱草、芦苇、香蒲、睡莲4种植物根际细菌群落的多样性。研究结果显示:随着水位梯度加深,根际细菌群落多样性呈现减少趋势,HhaⅠ、MspⅠ、RsaⅠ3种不同酶切所得结果一致,且综合3种酶切的PAT比对中RFs组合数量随水位梯度加深也呈相应变化趋势。进一步分析发现,随水位梯度加深植物根际可培养细菌RFs数量变化较显著。不同水位梯度下各植物根际细菌群落中差异显著的菌群为Beta变形杆菌纲,水位梯度加深可能导致不同生态型植物根际泌氧能力降低,进而影响植物根际好氧细菌生存,从而出现三棱草根际属水平菌群丰富度最高,其次为芦苇、香蒲,最少为睡莲。各植物根际细菌群落的优势属多数为变形杆菌门,是脱氮除磷的功能性菌门,其中产碱杆菌属和黄杆菌属为四种植物根际细菌的共同优势属,在碳氮循环中起重要作用。

三江平原不同水位梯度湿地地上生物量动态特征

水分条件变化直接影响湿地植物群落的分布及其生产量,为了阐明不同水分条件湿地初级生产力的形成规律,揭示水文格局对湿地生态系统物质生产过程的调控机理,采用收获法研究了三江平原不同水位梯度上的小叶章(Calamagrostics angustifolia)、乌拉苔草(Carex meyeriana)和毛苔草(Carex lasiocarpa)湿地地上生物量的结构动态及其增长速率,结果表明:3类湿地地上及其各器官生物量均呈单峰型变化,小叶章湿地和乌拉苔草湿地地上生物量的峰值出现的时间早于毛苔草湿地,而且小叶章湿地和乌拉苔草湿地各季节地上生物量均大于毛苔草湿地。茎对小叶章湿地地上生物量的平均贡献率与毛苔草湿地相近,均大于乌拉苔草湿地;叶对小叶章湿地地上生物量的平均贡献率与毛苔草湿地相近,均小于乌拉苔草湿地。3类湿地地上生物量的绝对增长率和相对增长率的变化趋势基本相同,但不同阶段绝对增长率和相对增长率值的大小存在差异。3类湿地地上生物量及各组分生物量的季节动态变化均符合抛物线模型,并且各模型拟合精度均较高,R2基本都在0.92以上。

昌黎井水温潮汐形成机理分析

昌黎井水温具有潮汐变化特征,并且与该井水位的潮汐动态同步。该文对比分析了井水温潮汐特征产生的可能原因。认为井水温潮汐现象在井管内任何深度不一定都有反映,能够显示温度潮汐周期性变化大体有两种模式:一是井管水体具有足够大的温度梯度,水体上下周期性运动时,温度探头可以捕捉到水体的温度变化;二是井-含水层系统地下水交换量的多寡引起水温同步的周期性变化。研究结果表明,昌黎井水温潮汐现象是次生效应,水温潮汐动态与井孔管路特殊结构有一定关系。

三江平原小叶章湿地枯落物在不同水位梯度上的分解及硫素释放动态

利用分解袋法，研究了小叶章枯落物在不同水位梯度上的分解动态和硫素释放情况，结果表明：在450d的分解试验中，小叶章枯落物在不同水位梯度上具有相同的分解模式，均为快-慢交替变化的模式，干物质残留率沿着水位梯度从洼地边沿到中心呈逐渐减少的趋势，分解速率表现为逐渐增大，水分条件是影响小叶章枯落物分解的一个重要因素．在不同的水位梯度上枯落物中硫的浓度呈波动性变化，这种变化和干物质损失率呈线性相关，分解450d后，枯落物残体中总硫浓度沿着水位梯度从洼地边沿到中心依次为：0．588g·kg^-1、0．508g·kg^-1、0．404g·kg^-1、0．359g·kg^-1和0．306g·kg^-1，均低于初始浓度，且沿着洼地边沿向中心依次降低．S的释放模式为淋溶-固持-释放，其中枯落物残体中C／S是决定其释放模式的主要因素，当C／S高于1620．34—2430．81时，外源硫被固持，当C／S低于805．17—1070．47时，枯落物中的硫被释放，但硫的固持量或释放量受水分条件的制约，沿着水位梯度由无积水到常年积水区即由小叶章湿草旬到漂筏苔草沼泽．硫的固持量依次增加．释放量逐渐减少．

水位变化对干涸湖底沉积物有机碳矿化的影响

人为干扰和气候变化会改变湖泊水位状态,明确不同水位条件下湖泊沉积物有机碳矿化特征及其影响因素,对了解内陆水生态系统碳循环具有重要意义.为探究干旱区典型盐湖沉积物有机碳矿化速率对水位变化的响应,以巴里坤湖干涸湖底原状沉积物为研究对象,初步探究了0 (T1)、-9 (T2)、-23 (T3)、-34 (T4)和-45 cm(T5)水位处理对沉积物有机碳矿化速率的影响.结果表明,T1、T2和T3处理有机碳矿化速率在试验初期较高(0～10 d),10 d后缓慢下降,T4和T5处理有机碳矿化速率呈先增加后降低趋势; T1(1.718μmol/(m2·s))与T3(1.784μmol/(m2·s))处理有机碳矿化速率不存在显著差异,T1处理有机碳矿化速率是T2、T4和T5处理的1.09、3.31和3.57倍,不同处理有机碳累积矿化量表现为T3>T1>T2>T4>T5.有机碳累积矿化量(Ct)占沉积物有机碳(C0)的比例(Ct/C0)介于0.012～0.044之间,沉积物有机碳潜在排放量(Ci)占C0的比例(Ci/C0)介于0.018～0.045之间;水位降低,沉积物有机碳矿化常数(k值)减小,T1处理k值最大(0.137 d),T4处理最小(0.032 d).线性方程Cr=0.008x+0.488能较好地模拟有机碳矿化速率(Cr)与水位(x)的关系;不同水位处理有机碳矿化速率与模拟柱中沉积物5 cm温度呈显著的指数函数关系,T4、T5处理有机碳矿化温度敏感系数(Q10)显著高于T1、T2和T3处理,即水位降低增加了巴里坤湖干涸湖底沉积物Q10.因此,就巴里坤湖干涸湖底沉积物而言,水位从0 cm降至-45 cm时有机碳矿化速率降低,Q10增加;反之水位上升则会促进有机碳矿化分解,Q10降低.水位持续下降抑制有机碳矿化可能是维持干旱区盐湖沉积物碳库稳定的机制之一.

不同水位梯度下若尔盖高原湿地木里苔草株高生长特性

以若尔盖高原湿地典型植物木里苔草为研究对象,设计了5个水位梯度:-5cm、-3.5cm、0cm、8cm、22cm,研究不同水位梯度下木里苔草株高变化规律.结果表明:生长季节结束时,木里苔草的株高随着水位的加深而增加,不同的水位梯度下株高的绝对增长速率和相对增长速率呈现出单峰变化或是随着生长季节的延续而逐渐变慢的特点.

库水位间歇性下降对堆积体滑坡稳定性的影响

针对库水位快速下降不利于滑坡稳定的现状,提出库水位以间歇性方式下降,即在传统库水位持续性下降分析的基础上,以三峡库区某一堆积体滑坡为例,利用Geo-Studio软件详细分析了在库水位不同间歇时间和多阶段间歇下降条件下堆积体滑坡稳定情况。结果表明:库水位实行间歇性下降,间歇时间有助于滑坡体内孔隙水压力消散,减小库水快速下降引起的地下水回落的滞后性,有利于水力梯度降低;相比库水位持续性下降,滑坡稳定性得到提高,但稳定系数与间歇时间并不呈正比例关系;在库水位实行多阶段间歇性下降后,提高的程度明显增大,达到5%以上。为了使滑坡稳定性提高的效果达到最佳,应合理地安排库水位下降和间歇时间。

井孔水温动态变化的影响因素探讨

本文主要通过对近两年来在北京塔院井、四川西昌太和井不同深度上取得的水温观测资料的对比研究,得到以下认识:①塔院井有套管封闭,温度梯度变化较小的区段内,梯度是水温动态的主要影响因素,梯度变化较大的上部,水温动态无明显的规律性,梯度变化较小的下部,正梯度段内水温潮汐与水位同向变化;②塔院井负温度梯度段对其下部旧探头震后变化形态有明显影响,使得震后需要较长时间才能恢复;③太和井位于观测含水层位范围内的探头由于受温度梯度和含水层进出水的共同影响,使得其温度动态变化更为复杂。研究结果表明,分析水温资料和放置水温探头时,充分了解井孔水文地质条件、井孔结构和温度梯度分布是非常必要的。

井水温度动态变化分析——以云南丽江党校井为例

以云南丽江党校井为例,分析了水温基本动态和同震变化特征,并对水温前兆异常变化进行了讨论。基本动态方面,水温水位的对比分析和井温梯度结构显示,党校井的温度探头位于井孔水体与含水层连通的主要部位,含水层中补给水的温度较低,水温动态主要受水位泄流状态和水位变化的影响;同震方面,在水位均为振荡的情况下,水温同震变化形态在不同的泄流状态下存在明显的差异,自流期间为上升—下降—恢复型,非自流期间为下降—上升—恢复型,同震变化反映出的温度探头放置位置和低温水源补给的认识与基本动态分析获得的认识相一致;前兆方面,党校井的水位动态受降雨的趋势性影响,温度探头所在处的地下水体活动剧烈,水温动态前兆变化特征不明显。

新疆伽师55井水温梯度实验及结果应用

采用SZW-II型数字式温度计,对新疆伽师55井水面以下0~180 m段水温梯度的观测及不同深度水温动态观测的数据分析表明,随井深的增加水温梯度逐步增加。在井水位以下50~60 m处水温梯度由负转正,在130~140 m处温度梯度最大,可达到0.093500℃/m。观测井水温度稳定过程在不同深度上均呈对数变化形态,通过参数拟合及分析对比方法,获得了水温稳定参数方程及水温稳定时间的参数方程。水温梯度及获得的2个参数方程是对伽师55井背景资料的必要补充,可用于判断水温异常变化的来源。