三峡水库干流与香溪河库湾水体营养状态及其对水文条件的响应

基于三峡水库干流和香溪河库湾2003年7月至2013年7月10年间的水质数据,采用Carlson营养状态指数营养状态指数及差值二维坐标评价方法,阐述三峡水库干流和香溪河库湾在蓄水前后10年以来的营养水平,评价其水体营养状态及其限制限制因素,通过建立干支流中营养状态与水动力条件的关系,判断在干支流上水动力条件是否是富营养化的限制因子.结果 表明:蓄水10年来,三峡水库水体营养状态没有出现显著的上升或下降趋势.在三峡水库长江干流水动力条件对营养盐利用几乎没有调控作用.与水库干流不同,在香溪河支流库水动力条件在一定程度上能影响藻类对营养盐的利用,即可通过调节香溪河支流库湾水动力条件来控制藻类水华的发生.     

基于常量离子示踪技术的香溪河库湾分层异重流特性研究

2012年9月26日对三峡水库干流及香溪河库湾的水流特性及常量离子进行监测,以分析蓄水期间三峡水库香溪河支流库湾水动力特性。结果表明：香溪河库湾镁离子空间上呈下游低上游高的梯度变化,钠离子呈下游高上游低的梯度变化,河口处水中常量离子的楔形区与流速纵剖面矢量图中流向上游的楔形区的位置和厚度基本一致。监测期间香溪河库湾存在显著的分层异重流特性,在河口处,长江水体从中层倒灌进入香溪河,为中层倒灌异重流;上游水体由香溪河底部流入长江干流,为底部顺坡异重流     

汛前供水期神农溪库湾倒灌异重流特性及其对营养盐分布的影响

为研究三峡水库神农溪库湾水动力特性及其对营养盐分布的影响,于2013年汛前供水期对神农溪库湾水文、水质及水生态进行空间定点监测与分析。结果表明:2013年汛前供水期三峡水库干流水体依次以底层、中上层和表层倒灌异重流形式潜入神农溪库湾。受干流倒灌异重流影响,库湾营养盐自下游向上游逐渐降低,干流水体对库湾营养盐具有明显补给作用。水位变化过程会影响倒灌异重流的模式和范围,可通过水库调度来解决支流库湾水华和富营养化问题。     

三峡库区典型支流春季特征及其水华优势种差异分析

三峡水库蓄水后,多年来众多支流水华频发引起广泛关注。为研究春季三峡库区不同区域典型支流特征及水华的差异性,选取小江、大宁河、香溪河为研究对象,于2015年春季对三条支流进行监测与分析。结果表明:三条支流回水区长度与宽度有所区别,小江、大宁河、香溪河的蜿蜒度分别为2.151、1.384、1.126;长江干流水体以表层倒灌潜入小江,以中上层倒灌潜入大宁河,由中层倒灌潜入香溪河,越靠近库首,其倒灌影响距离相对越远,分别占研究回水范围的61.9%、69.2%和80.7%;温跃层梯度逐渐减小,水温呈现不同的层化结构,回水区上游水温较下游高;三条支流的光混比变化规律相似,水体中的总氮、总磷含量能够为藻类生长提供丰富的营养条件;春季水华的优势藻种及各优势种的分布区域有所不同,回水区上游更易暴发高强度水华,小江水华优势种主要包括蓝藻、绿藻、甲藻、硅藻;大宁河多发生以绿藻为优势藻种的水华,偶尔伴有甲藻、硅藻和隐藻水华,香溪河春季优势共存的水华类型较多见,多发生硅藻、甲藻水华,有时出现绿藻水华。倒灌异重流是三条支流水华暴发呈现分区的主要原因,水温及水动力条件差异是造成三条典型支流水华优势藻种存在差异的主要因素。     

整流幕对香溪河库湾水温特性影响数值模拟

为了研究整流幕的作用机理并解决三峡水库支流库湾的水华问题，基于香溪河库湾2010年1~12月的水环境监测数据，利用CE QUAL W2模型，分析比较了整流幕设置前后香溪河库湾水温的时空变化规律。结果表明：整流幕的作用效果因季节、位置、高度的差异而有所不同。整流幕可改变其上游侧水温，尤其是表层水温，夏秋季对水温的影响较大，降温时段也集中在夏秋季；整流幕高度越大，越靠近库湾上游，对水温的影响越明显；整流幕拦截水流的同时，也会促进上下层水体的掺混，减弱水温分层。     

神农架地区大型水库库湾夏季藻类-营养非线性动力学分析

对大神农架地区大型水库库湾-三峡水库香溪河库湾夏季水华期间藻类的营养吸收生长构建了非线性动力学模型.模型反映了时间变化的整体趋势并可模拟藻类生物量峰值.通过改变初始磷浓度,系统均可达到两种藻消亡的平衡态,且模型可在一定程度上预测不同营养水平水体中水华暴发的可能性和强度.展示了动力学系统内部的变化可在一定范围内反映真实世界,通过系统内参数的调节,系统可达到或远离平衡态,以朝生态环境友好的方向发展.     

春季香溪河库湾CODMn时空分布及其影响因子初探

于2012年春季在香溪河库湾合理布置断面观测，分析水体高锰酸盐指数(CODMn)的时空分布特征，并对CODMn与水体中叶绿素a、溶解氧(DO)、水体垂向稳定系数、总氮(TN)和溶解性硅酸盐(D Si)进行相关分析，以期为香溪河流域有机污染的治理提供支持和指导。结果表明：春季香溪河库湾CODMn浓度变化范围为1.40～5.36 mg/L，4月CODMn均值明显高于3月和5月，为366 mg/L，整个春季CODMn浓度从下游至上游呈现明显增大的趋势。相关分析发现，春季水华暴发期间，CODMn与叶绿素a显著正相关(分别为072和074)，而在未暴发水华的3月二者的相关性不显著。浮游植物和水体稳定系数是影响CODMn变化的主要因素。倒灌异重流使得高含氮、低CODMn浓度的长江干流水体进入库湾下游并稀释CODMn浓度。CODMn与DO在3月和5月的弱相关关系为香溪河CODMn特殊的分布特征提供了其它合理的解释,其分布特征受多种因素的共同影响。春季库湾上游有机污染趋于恶化，限制支流特别是上游污染物的排放是改善有机污染现状的有效途径     

三峡水库香溪河库湾夏季水华期间浮游植物的初级生产力

用黑白瓶法调查了香溪河库湾夏季水华期间浮游植物的初级生产力,探讨了浮游植物初级生产力的分布格局、光照强度对初级生产力的影响以及香溪河库湾浮游植物群落的代谢类型。结果表明:河口、峡口、吴家湾和平邑口总初级生产力最大值分别为6.33、3.89、6.51和4.67 gO2/(m2.d);平邑口、吴家湾、峡口、河口0~5 m水柱日生产量分别为6.95、6.78、5.17和4.65 gO2/(m2.d)。除平邑口的最大生产力出现在水下0.5 m以外,其余3个样点的生产力垂直变化均表现为表层最高,随水深增加而逐渐降低。吴家湾、峡口、河口三位点总初级生产力和净初级生产力与相对应水层的平均光照强度呈显著正相关,而平邑口位点相关性不明显。香溪河库湾1 m水深以内的群落代谢率平均值为4.0,推测夏季水华期间该水体1 m水深以内的浮游植物群落为自养代谢类型。     

三峡库区香溪河库湾沉积物重金属污染特征

2010年3月在三峡水库香溪河库湾获取了无扰动沉积物柱状样,在香溪河口的长江干流(长江右岸)获取了表层沉积物样,现场进行了环境因子测量和室内粒度分析、矿物分析、重金属元素含量分析。沉积物矿物以绿泥石、伊利石和石英为主,占到全部矿物的65%左右。柱状沉积物pH值随深度增加呈现变小的趋势,Eh值也有随深度减少的趋势,反映了环境还原性加强。R-型因子分析结果表明:重金属元素的含量随粒径变细、绿泥石和伊利石含量增加而增加,而随石英、白云石含量增加而降低;且重金属元素含量变化与pH值密切相关,当pH值下降时部分重金属容易重新释放出来而进入环境中。库湾下游具有较中上游高得多的重金属含量,沉积物中重金属的污染程度为无污染到轻度污染,且轻度污染出现于下游至干流。三峡水库蓄水前香溪河沉积物中重金属含量顺序大致为Zn>Pb>Cu>As>Cd,而蓄水后香溪河及干流沉积物均表现为Cu含量高于Pb。     

防控三峡水库支流水华的生态约束型优化调度

三峡水库蓄水后支流水华频发，严重影响了库区支流的水环境，开展水库生态调度，改变干支流水体之间的水动力条件，能有效的防控水库支流水华的发生。提出了嵌套水华预测模型的水库生态约束型调度模型，以水位（H）、水位变频(HF)、水位变幅(HR)为水华预测模型的输入量，水体中的叶绿素浓度为预测输出量，采用BP神经网络（BNN）构建了水华预测模型；将水华预测模型嵌入到水库调度模型中，以水体中的叶绿素值为约束构建了防控支流水华的生态调度模型，并以离散型动态规划法（DDDP）对调度模型进行了求解。结果表明：构建模型的预测验证相关性为R=0.8536，能较好的预测水体叶绿素含量；在极端水华100%控制保证率的生态约束条件下，生态调度发电量较实际调度发电量损失了0.89%，三峡水库开展生态调度在保证整体经济效益不亏损的情况下能有效的控制支流极端水华的暴发。     

三峡工程运用对鄱阳湖水资源利用影响分析

三峡工程是我国有史以来建设的最大型的工程项目，具有防洪、发电、航运等方面巨大的经济和社会效益。然而，三峡工程的运用不可避免地会对原有江河湖泊水文情势产生一定影响。通过建立长江中下游（宜昌~大通）水沙模拟模型，定量分析了三峡工程运用对鄱阳湖水位的影响。三峡水库蓄水期（9月中下旬~11月），三峡水库下泄流量比水库运用前减少3 000~6 000 m3/s，湖区各站水位最大降幅为07~19 m，平均降幅04~09 m。以此为基础，通过典型调查分析了三峡水库蓄水对鄱阳湖区农田灌溉用水和城镇供水的影响，提出了消除或降低影响的对策措施。研究结果可为鄱阳湖及长江中下游地区经济社会可持续发展和鄱阳湖综合治理提供科学依据和技术支撑     

三峡水库藻类“水华”预测

根据三峡库区江段16条一级支流以及重庆市35座大中型〖JP2〗水库的调查资料，分析天然河流与水库两种不同水流条件下，水体叶绿素a浓度与总磷和透明度的关系。结果发现,在水库环境中，水体叶绿素a的浓度与总磷以及与透明度都具有较好的相关性，但在河流条件下则没有明显的关系。由于三峡库区江段大多数支流的营养水平已达到富营养化状况，当三峡水库建成、水流条件发生变化后，在支流河口等水域存在爆发“水华”的风险。为此，我们根据1998年枯水期，在三峡库区长江江段流域面积大于100 km2的40条支流河口实测的总磷浓度，利用所建立的水库环境中总磷与叶绿素a 浓度的关系，对三峡成库后在局部水域爆发“水华”的可能性和程度进行了分析，并提出了相应的对策。     

三峡水库175 m蓄水运行后鱼类汞污染风险研究

三峡水库的生态安全受到高度关注，三峡水库成库后是否会出现汞等重金属生态风险增加的“水库效应”，不仅是需要论证的科学命题，也是关系到库区人民身体健康的重要问题。2011年在三峡库区忠县至秭归段选择“湖沼化”特征最为显著的8条支流采集了鲤、鲢、鳙、鲇、鳜等常见经济鱼类标本，系统分析了库区鱼类标本肌肉中的总汞含量。研究结果表明，三峡库区支流鱼类肌肉中总汞含量最高为109.6 μg/kg，最低为30.5 μg/kg，平均含量为56.4 μg/kg。与蓄水前的调查结果相比，蓄水运用10 a后库区鱼类肌肉总汞水平尚未明显增加。但是，不同营养等级鱼类之间，肌肉总汞浓度水平随营养等级增加有明显增高，三峡水库水生食物链表现出显著的汞的生物累积。值得注意的是，底层鱼类汞的生物累积强度明显高于上层鱼类，暗示水库底栖过程的“汞活化”依然是需要关注的潜在生态风险     

三峡工程蓄水运用期库区干流水质分析

分析了三峡库区蓄水前后（1998～2009年）干流水质的变化及原因。结果表明，同蓄水前相比，蓄水后库区干流水质变好，库区干流断面月度达标率均值由蓄水前的623%变为蓄水后的783%，库区干流超标污染物主要为高锰酸盐指数、总磷、铅等。蓄水后水质时空分布出现新的特点，近坝水体悬浮物、浑样高锰酸盐指数、总磷、铅等可吸附污染物浓度显著降低。蓄水后年内悬浮物及浑样高锰酸盐指数、总磷和铅浓度仍然是丰水期＞平、枯水期，但近坝水体不同水期间浓度差别比蓄水前明显减小。蓄水后，库区干流浑样高锰酸盐指数、总磷、铅浓度整体上表现为从库尾至库首沿程下降，尤以丰水期沿程下降最为突出。浑样高锰酸盐指数、总磷、铅浓度以上变化特征主要缘于库区水位抬高后，流速减小导致的澄清作用，即高锰酸盐指数所代表污染物、磷、铅等随泥沙发生了不同程度的沉降。蓄水前后清样高锰酸盐指数和总磷未发生明显变化，156 m蓄水后至今，清样铅浓度明显低于蓄水前。     

三峡库区消落带富营养化及其危害预测和防治

三峡水库蓄水运行后将出现一个落差达30 m的永久消落带。消落带是水域生态系统与岸上陆地生态系统的交替控制地带,该地带具有生物的多样性、人类活动的频繁性和生态的脆弱性,随着人类活动的影响,已成为湖岸带中生态最脆弱的地带。由于工业和生活用水污染以及水体自净能力下降,消落区富营养化相关物质（如氮和磷）污染会进一步加剧。因此,必须针对库区消落带地区的特殊情况,选择适当的模式对消落带进行超前环境整治和保护,实现三峡库区生态系统的恢复和重建。     

长江山区航道剖面能见度分析及局地影响因素初探

为了分析三峡航道不同区域能见度基本特征,比较不同垂直剖面、沿江距离对局地能见度的影响,基于中国气象局沿江、剖面布设的12个能见度监测点近3 a观测资料,对比分析了三峡航道涪陵、万州、宜昌3组区域12个监测点的能见度时空分布特征,并对能见度的局地差异做了初步讨论。结果表明：涪陵区雾情对航运安全影响最大,万州和宜昌区其次。涪陵区和万州区雾日的月际变化趋势一致,5、6月和11、12月为大雾高发时期。不同剖面能见度的日变化分析表明早晨至上午时间为大雾高发时段,午后至傍晚前为大雾低发时段。通过能见度与局地因子的关系模型验证,三峡航道能见度局地差异大部分源于监测点的海拔高度及可能的水体影响等,同组区域内,高海拔点、临近水域点平均能见度明显偏低,雾情频次也相对较高     

长江三峡水库水污染控制若干问题

论述了三峡水库几个重要水环境问题,对近年来三峡水库水污染控制科学研究工作进行回顾,评述了一些重要研究成果,就三峡水库水质模拟、水体富营养化、水库泥沙截留淤积和重金属污染等问题进行了深入探讨。基于国际水协会最新推出的河流水质模型,提出了三峡水库水环境模拟研究的观点和方法;基于湖泊（水库）生态动力学模型原理,在对水体中磷元素预测的基础上,从营养盐含量、水深、流速、温度因素等与富营养化非线性映射关系出发,初步建立三峡水库水体富营养化人工神经网络模型,对三峡水库水体富营养化潜势进行研究,分析讨论了一些初步结果;论述了水库泥沙截留淤积及其与水体中污染物,特别是重金属污染的相互作用;建议三峡水库近期内应予以重视的一些重要水环境科学问题。     

三峡水库水质变化趋势研究

为全面研究三峡水库蓄水之前至175 m蓄水运行期库区水质变化趋势和因蓄水导致水文条件变化后悬浮物、高锰酸盐指数、总磷等主要污染因子变化及其相互关系,通过对2000~2015年三峡水库水体水质状况进行分析,得出如下结论:三峡水库干流水质较好,其受水期及水库蓄水调度影响明显但逐渐减弱。受蓄水导致的水流条件变化、上游来水、支流汇入及沿程点面源污染等因素影响,干流沿程各断面水质变化趋势不完全一致;除清溪场和沱口断面外,从库尾到库首水质评价结果优于Ⅲ类的比例总体呈上升趋势。受蓄水影响,御临河、小江、大宁河及香溪河河口断面水质均呈下降趋势。三峡水库上游来水悬浮物含量变化与水期存在较好相关性,但自2013年开始上游来水各水期悬浮物含量均下降,悬浮物通量较2013年之前平均降低约80%。水库库中、库首断面近年来悬浮物含量在丰水期和平水期下降,其后逐渐趋于稳定,枯水期变化不明显。蓄水后主要支流河口悬浮物含量大部分时段低于库区干流同期,上游支流河口断面悬浮物含量受水期影响较库区中下游支流河口明显。干支流各断面高锰酸盐指数和总磷在各水期变化趋势各异,上游断面丰水期变化较下游断面明显;随着蓄水进程,各断面高锰酸盐指数和总磷在平水期和枯水期之间、断面间差异越来越小。悬浮物含量与高锰酸盐指数、总磷等参数之间存在一定的相关性,但在较长时间范围,不能通过拟合等手段将水样一种状态的测定结果推出样品另一种状态近似检测结果。     

三峡库区水源涵养重要区生态系统格局动态演变特征

利用三期遥感分类数据为基础数据源,结合野外地面核查和生态空间分析方法,对三峡库区水源涵养重要区2000~2010年生态系统格局时空动态变化进行了分析。结果表明:研究区内各类生态系统空间分布差异较大,以森林和农田为主体生态系统;10a间,由于三峡水库蓄水淹没了大量农田和林地,导致森林生态系统和农田生态系统分别向湿地生态系统转化了179.99km2和191.27km2;其他生态系统(主要是人工表面)面积在时段内增加了506.63km2,主要是城镇建设占用部分森林和农田转换而来;时段内森林生态系统总的面积未发生较大减少主要是由于近年退耕还林、森林工程等生态工程的实施获得了大量补充;研究区后期的生态系统转化强度在逐渐增强,生态系统动态类型相互转化强度也显示出研究区生态系统类型的转化总体变差。