基于浮游植物动态变化评估调水对棘洪滩水库水质的影响

胶东调水工程是山东省远距离、跨流域、跨区域的大型水资源调配工程,实行长江水、黄河水和当地湖库水多水源联合调度,是胶东地区重要的水资源保障和配置工程。该研究以胶东调水工程水源地(峡山水库)和受水水库(棘洪滩水库)为典型代表,共布设5个样点进行浮游植物全年月度监测和加密监测,对调水过程中2个水库的浮游植物物种组成、丰度、群落结构、优势种、共有物种及多样性进行了比较分析,以评估水库间调水可能产生的水质风险。结果显示:峡山水库调水到棘洪滩水库,导致2个水库的浮游植物趋于同质化,以假鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)为首的多个优势蓝藻在棘洪滩水库中具有很好的适应性,使棘洪滩水库浮游植物多样性降低,群落结构受到严重影响;棘洪滩水库水质随调水从清洁型或寡污型快速向重污染型过渡。调水管理部门应密切关注水源地和受水水库的浮游植物及水质状况变化,尽可能选择合适的水源、合适的季节和合适的调水量进行生态调水,确保受水水库水质安全。

峡山水库流域表层土壤氮磷淋溶特征及释放预测

以峡山水库流域表层土壤为研究对象,采用室内土柱淋溶法模拟不同淋溶量下总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_(3)-N)的淋出情况,并预测氮磷释放量。结果表明,在不同土地利用方式下,该区域的TN、TP、NH_(3)-N含量总体上来说耕地大于林地,但并不存在显著差异。TN、TP、NH_(3)-N淋溶浓度与其在土壤中总量均呈现显著正相关。淋溶液中TN浓度随淋溶量的增加而逐渐降低,这表明土壤对TN的吸附能力较差,易随降雨渗透发生损失;TP和NH_(3)-N浓度随淋溶量的增加无明显变化规律,且其淋溶强度均小于TN。在一定淋溶量条件下,氮磷淋出浓度与淋溶液体积呈指数相关,氮磷淋溶浓度随淋溶量的增加经过拟合得到峡山水库流域表层土壤营养盐的淋溶函数C=C_(0)e^(KV)。通过确定性数学模型模拟计算出采样点TN、TP、NH_(3)-N的年均释放浓度均值分别为23.00、4.33、4.49 mg/L,其中TN和TP年均释放浓度综合营养状态指数均超过水体重度富营养化标准,很可能通过径流等过程导致水体中氮磷富集。

多水源水库浮游植物优势种生态位及种间联结性动态分析:以山东峡山水库为例

为了解山东省战略水源地峡山水库在多水源(本地湖库水、长江水及黄河水)共存条件下,浮游植物优势种生态位季节变化和群落结构稳定性状况,于2019年对峡山水库10个代表样点进行浮游植物季度采样,并运用生态位宽度、生态位重叠值、方差比率法、卡方检验及联结系数对优势种生态位及种间关联性进行分析。结果显示,峡山水库四个季度共鉴定到浮游植物7门78属95种,其中优势种4门12属12种,除春季外,其他三季均以蓝藻类群为绝对优势,其中赖氏泽丝藻(Limnothrix redekei)、阿氏浮丝藻(Planktothrix agardhii)以及项圈假鱼腥藻(Pseudanabaena moniliformis)为全年优势种。多样性指数显示出较为一致的趋势,即春季浮游植物多样性较高,夏季多样性最低。优势种生态位宽度差异较大,变化范围在0.526~2.224,最大值、最小值分别为秋季的项圈假鱼腥藻和春季的小金色藻(Chromulina sp.)。项圈假鱼腥藻在多个季节具有最大的生态位宽度及较强的适应多样化生境的能力。生态位重叠显示项圈假鱼腥藻与其他多个优势蓝藻在不同季节具有最大的生态位重叠值,且其是唯一一个在春、夏和秋三季处于衰退期,而在冬季迅速发展的优势蓝藻。四个季度优势种总体关联性差异较为明显,群落结构不稳定。卡方检验显示76%的物种对为显著正联结关系,形成以项圈假鱼腥藻为主导,与其他优势蓝藻共同占有同一资源和空间的稳定演替模式。建议水库管理及调水除关注夏秋季可能的藻华外,还需密切关注低温季节藻类的异常增殖,尤其是冬季的项圈假鱼腥藻。研究可为胶东调水工程相关水库的水华预警和多水源调度提供理论依据和数据支撑。

Sentinel-3测高数据在湖库区域的波形重跟踪方法——以东平湖和峡山水库为例

卫星测高技术是监测内陆水体水位变化的一项重要手段,而利用该技术提取的水位与实测水位相比仍有一定差距.波形重跟踪是提高卫星测高精度的一项关键技术.现有重跟踪算法中,改进阈值重跟踪算法(Improved Threshold Retracker, ITR)因其计算简便、精度高得到了广泛应用.但该算法需要外部信息作为参考,因此具有一定的局限性.基于此,本文对ITR进行了优化,根据湖库水面近似水平的特点,不依赖外部信息可以自动从多个子波对应的水位中确定正确的水位.选择东平湖和峡山水库为试验区,基于Sentinel-3A/B合成孔径雷达高度计观测数据,对比了优化后的ITR、多回波波峰一致重跟踪算法(Multiple Waveform Persistent Peak retracker, MWaPP)和重心偏移重跟踪算法(Offset Centre of Gravity retracker, OCOG)提取水位的精度.结果表明,优化后的ITR精度最高,平均均方根误差为6.5 cm,与MWaPP和OCOG相比,精度分别提高了2.7 cm和24.2 cm.同时,该算法进行重跟踪时成功率较高,性能稳定,受悬挂效应影响最小,且提取结果基本不含异常值.优化后的ITR能够精确、可靠地提取湖库水位,这为湖库水位精准监测提供了一定的科学依据.

峡山水库大坝渗流安全评价

按照SL 258—2000《水库大坝安全评价导则》要求,采用渗流观测资料分析、渗流有限元计算分析及运行表现分析方法,对峡山水库大坝渗流安全进行评价。评价结果表明:主坝防渗措施不足,工程老化,坝基砂层渗流稳定不满足安全要求;郑公副坝部分坝段坝基渗透稳定,武兰副坝永旺屯放水洞接触渗透稳定存在安全隐患。建议采取防渗加固措施,加固前合理调度运用,加强安全监测。

现代滩砂沉积特征及其对油气勘探的启示

薄互层滩坝油藏具有近油源、储集性能较好和生储盖组合配置较为完善等有利的油气富集条件,逐渐成为中国东部油区的重点勘探领域;但与其他沉积体系相比,对滩坝沉积体系的研究程度尚欠深入。为此,以峡山水库现代滩砂沉积为研究对象,对其组成、沉积构造、粒度特征、沉积单元划分以及沉积序列等进行了研究。结果表明,滩砂沉积物主要以细砂和粉砂为主,分选较好,呈席状分布于水库滨岸地带,发育层理、波痕、生物潜穴、贝壳碎片和植物碎屑等沉积构造,粒度概率累积曲线包括两段式、两跳一悬式、一跳一悬夹过渡式3种类型;其沉积单元可划分为滩后席状砂、滩脊和滩脊间,在垂向上沉积序列主要表现为明显的反旋回特征,自下而上依次发育滨湖泥、滩脊间、滩脊以及滩后席状砂,且风向、风力和地貌是控制研究区滩砂形成的主要因素。通过对现代滩砂沉积特征及形成控制因素的分析,可以有效地识别沉积盆地中物性较差的滩砂砂体和物性较好的坝砂砂体,并预测其分布,对于提高滩坝油藏的勘探成功率具有重要意义。

中国淡水水华甲藻一新记录种及其生态风险

2019年6月,在山东省峡山水库多个位点采集到角藻属(Ceratium)样品,并发现其在局部位点形成明显的浅褐色水华.系统发育分析结果显示该种与角藻属常见种飞燕角藻(C.hirundinella)亲缘关系最近,但形态学上有明显区别,前者具有1块间插板和3个顶板,而飞燕角藻具有4块顶板.通过对比,发现该种为我国淡水甲藻门未经描述的新记录物种——拟二叉角藻(C.furcoides).峡山水库中,水华发生位点的水体叶绿素a浓度高达125.77μg/L,拟二叉角藻的密度达1.23×106cells/L,占总藻细胞密度的1.21%.细胞数量上,占优势的主要是尖头藻(Merismopedia spp.)和浮丝藻(Planktothrix spp.)等一些丝状蓝藻;但因个体细胞体积非常大,鲜重高达86.31 mg/L,占总藻鲜重的49.34%,因此在生物量上拟二叉角藻是绝对优势种.此外,通过核查采自我国东北、华中、西南地区不同时期、温度较高季节的多个标本,基于其自身特性和分布特点,本研究认为拟二叉角藻偏好高温和富营养水体,有在我国不同地区水体扩张并形成水华的潜在能力.

峡山水库浮游植物群落结构变化及分布情况

基于2013—2020年峡山水库藻类群落监测数据,分析了近年来水库浮游植物的细胞密度和群落结构变化。结果表明,峡山水库4个季节的浮游植物密度含量在2016年水源切换后出现峰值,夏秋季节藻类密度均大于2000×10^(4)个/L,四季浮游藻类群落分布略有不同。目前,水库中浮游植物共7个门、66个属,较往年种类显著增多,其中绿藻门种类最多,29属;硅藻门其次,有17属;蓝藻门8属;裸藻门3属;甲藻门3属;隐藻门2属,金藻门2属。蓝藻门占绝对优势,优势种群多为微囊藻和束丝藻。

峡山水库水体和沉积物中微生物群落结构组成研究

为探讨峡山水库水体与沉积物中微生物组成,以深入理解其生态系统功能,并为制定有效管理策略提供科学依据,于2023年5月通过细菌16S rRNA编码基因的高通量测序,获得了该水库水体和沉积物中的微生物组成特征。结果显示,沉积物中的微生物Sobs、Chao1、Ace和Shannon指数都显著高于水体中的相应α多样性指数,说明沉积物中微生物的丰富度和多样性比水体中的更高。β多样性分析也显示水体和沉积物中的微生物组成存在显著差异。峡山水库水体中丰度最高的3个菌门依次为放线菌门(57.65%)、变形菌门(34.9%)和拟杆菌门(6.22%);属水平丰度最高的4个类群依次是hgcI_clade(29.98%)、Limnohabitans(17.06%)、CL500-29_marine_group(11.97%)和unclassified_f__Sporichthyaceae(7.12%)。沉积物中丰度最高的优势菌门分别是变形菌门(39.63%)、拟杆菌门(12.70%)、Desulfobacterota(9.88%)、绿弯菌门(6.79%)、硝化螺旋菌门(5.56%)和酸杆菌门(Acidobacteriota,3.52%)等;属水平上丰度最高的是Steroidobacteraceae(6.98%)、Thermodesulfovibrionia(4.97%)、Thiobacillus(4.33%)、Sutterellaceae(4.07%)和SC-I-84(3.48%)等中的某些属。峡山水库优势细菌类群的种类与国内有些水库类似,同时也具有盐碱地区域水库的特征。此外,黄杆菌属和气单胞菌属等潜在鱼类致病菌在峡山水库中也存在一定的丰度,这与水库中经常发生相关疾病的事实相吻合。微生物功能预测显示,峡山水体和沉积物中微生物的功能类似,在level 3预测的功能无论是水体还是沉积物中最主要的代谢通路为Metabolic pathways、biosynthesis of secondary metabolites、microbial metabolism in diverse environments、biosynthesis of amino acids及carbon metabolism等,唯有immune diseases这个功能在水体中的丰度明显高于沉积物中。研究结果有利于认识该水库的生态学功能,也为后续水库生态治理的效果评估提供必要的背景资料。