密云水库流域植被覆盖度变化对输沙量的影响

封闭流域中,泥沙的产生是多种因素相互作用,相互制约的结果,而在这些众多的环境影响因素中,植被是土壤侵蚀中最重要的环境控制因子,目前,植被覆盖度变化对输沙量的影响一直是区域生态环境研究中比较热门的话题。文章使用遥感（Remote Sensing（RS））、地理信息系统（Geographic In formmionSystem（GIS））与统计分析相结合的方法评价了密云水库流域内2个子流域出口处2002年至2005年植被覆盖度变化对输沙量的影响。密云水库流域多为山地,其降雨具有明显的季节性。本文的主要目的在于分析2002年至2005年植被覆盖度变化对流域输沙量的影响,并分析了植被覆盖度变化对气候改变及人类活动的综合影响,结果表明：在密云水库流域内,输沙量是降雨情况和人为因素引起的地表植被覆盖度变化情况的综合反映,人口增长、经济发展和城市化是密云水库流域内引起土地利用变化和地表植被覆盖度变化的主要驱动力。并且,输沙量可以被看作是一个很好的指标来定量分离出生物生理和人为的影响,并从中能够找出在流域生态系统中获得显著结果关键的临界点。研究结果对制定流域的合理开发和管理计划将有所帮助。     

三峡调蓄过渡期长江河口地区不同水文年土壤水盐变化特征

通过布置土壤水盐动态监测网开展长江河口地区土壤水盐动态数据监测、采集和统计分析,研究该区不同水文年土壤水盐变化特征及水盐动态因子关系,结果表明该区不同水文年土壤水盐变化都有春秋季土壤积盐的季节性特点,但其枯水年份夏季土壤积盐更剧,土壤水盐动态各因子间存在明显相关性。针对三峡调蓄如何影响河口水情及土壤水盐动态这一问题,分析2003年6月三峡进入调蓄过渡期后河口土壤水盐实际动态情况及其影响因素,结果表明蓄水试运行后的3年,三峡调蓄对河口土壤水盐动态的影响尚不明显,气候因素对河口土壤水盐动态影响占主导地位,河口江水位偏低20 cm左右,河口咸潮入侵势头加强,雨季土壤和地下水积盐严重,影响作物生产,为此需采取各种水利农耕措施将不利影响降至最低。     

三峡水库运行初期小江回水区藻类群落季节变化特点

根据对三峡小江(澎溪河)回水区2007年5月～2008年5月藻类的跟踪观测,分析了在水库蓄水运行初期小江回水区藻类的群落结构组成和演替特点.结果发现藻类的细胞密度和生物量春季最高,冬季最低,细胞密度的最高值达到421.64×105cells·L-1,而最低值只有2.06×105cells·L-1;生物量的最高值是39231.84μg·L-1,而最低值为226.17μg·L-1.从2007年5月～2008年5月在小江共鉴定出藻类7门,101属,262种,其中绿藻51属占50.5%、硅藻22属占21.8%、蓝藻18属占17.8%,此外,甲藻4属、隐藻2属、裸藻3属、黄藻及其他1属.隐藻、小球藻、小环藻、栅藻、卵囊藻、衣藻、弓形藻、直链藻、冠盘藻和针杆藻是小江回水区段的常见藻属.星杆藻、直链藻、空星藻、小球藻、栅藻、集星藻、网球藻、鱼腥藻、束丝藻、平裂藻、角甲藻、多甲藻和隐藻等12个藻属是小江回水区不同季节的优势藻属.     

Development of a coupled reservoir operation and water diversion model: Balancing human and environmental flow requirements

Maintaining a natural flow regime helps preserve the health of riverine ecosystems. Conventional studies on reservoir operations have focused mainly on identifying optimal operational schemes for satisfying human water demands. To systematically reflect the ecological effects of both natural and human-induced hydrologic alterations, water diversions downstream of the reservoirs should be considered as well. This research focused on a coupled reservoir operation and water diversion (CROWD) model, created through the integration of a reservoir operation model and a water diversion model. The proposed model considers both human and environmental flow requirements, and represents a compromise that balances ecological protection (preservation of the natural flow regime of a river) and human needs (reduced water shortages). In the reservoir operation model, the reservoir space is divided into three zones and different operating rules are developed for directing reservoir operation when water levels are in different zones; in the water diversion model, different water users are assigned different supply priorities with the instream flows no more than the minimum environmental flows having the highest priority; and the two models are coupled by the water mass balance between the two hydraulic facilities. The non-dominated-sorting genetic algorithm II (NSGA-II) was used to determine the parameters of the developed CROWD model and the model was applied to support the joint operational management of the Tanghe Reservoir and the Liaoyang Diversion in the Tang river basin, China. The resulting reservoir operation and water diversion schemes indicate that the CROWD model is useful for optimizing the operation of reservoirs and water diversion schemes. Moreover, it helps to analyze tradeoffs between human and environmental water needs, resulting in solutions that reduce the risk of water shortages and minimize ecological integrity disturbances.     

水源水库藻类功能群落演替特征及水质评价

为了解水源水库的藻类功能群落时空演替特征及水质变化,以李家河水库为例, 2018年9月～2019年6月对藻类及水质因子开展连续监测,采用功能类群划分方法对水库藻类进行了识别与分类,探讨了藻类功能群落与水质间关系,并结合WQI指数法进行水质评价.结果表明,本研究共获得藻类56种,隶属于4门28属,可划分为15个功能群类,其中优势藻类功能群落分别为B、 D、 G、 J、 L_0、Mp、 P、 W_1和X_1;李家河水库藻类结构呈现明显的季节性特征,混合期藻密度明显低于分层期,其中混合期的主要功能藻种为小球藻和小环藻,分层期的主要功能藻种为舟形藻和针杆藻.冗余分析(RDA)表明,水温、混合层深度和RWCS指数是驱动藻类演替的主要因子;WQI分析结果显示李家河水体水质为"良好",混合期水质略好于分层期.本研究指出扬水曝气系统可改变藻类功能群落的演替特征,有效改善水源水库水质,保障了饮水供水安全.     

丹江口水库氮磷内源释放对比

利用柱状沉积物采样器在丹江口水库采集不同点位原位柱状沉积物,通过静态培养释放实验及间隙水分子扩散模型两种方法获取沉积物-水界面N和P释放速率,分析水体N和P释放特征.结果表明,不同采样点N和P界面交换速率差异显著.静态培养条件下,5个点位NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P释放速率分别为13. 07～24. 88 mg·(m~2·d)~(-1)和3. 06～6. 02 mg·(m~2·d)~(-1);分子扩散模型条件下,5个点位NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P释放速率分别为2. 67～7. 25 mg·(m~2·d)~(-1)和0. 04～0. 18 mg·(m~2·d)~(-1). N和P释放速率总体呈北高南低的趋势,支流N和P最低释放速率分别是主库区最高释放速率的1. 48和1. 57倍.两种方法均表明郭家山支流N和P的释放速率最高,具有较大内源N和P释放风险.比较两种方法发现,利用Fick定律计算出的界面N和P释放速率明显小于柱样模拟方法得出的结果,N和P的R/F值分别为3. 43～4. 98和29. 67～72. 88,这表明用分子扩散模型法进行内源释放速率估算时,偏离真实情况较大,而原柱样静态模拟实验则较贴近真实情况.     

金盆水库沉积物磷的来源及分布特征

为探究分层型水源水库沉积物中磷的来源与分布特征,以西安金盆水库为对象,针对2017年3～11月金盆水库水体、沉降颗粒及沉积物柱状样品总磷(TP)含量及形态分布特征进行研究.结果表明,金盆水库主库区表层沉积物总磷含量及形态分布受水体颗粒磷(PP)沉降作用明显,相关系数r~2=0. 877 5;同时表层沉积物总磷含量还受到沉积物内部生物地球化学的共同作用. 6～8月金盆水库水体藻类剧烈繁殖演替,繁殖过程中大量失去活性、死亡的藻类不断向底部水体沉积,形成以藻类等颗粒磷为主导的内源污染,沉降颗粒总磷含量达(753. 51±17. 11) mg·kg~(-1),表层沉积物总磷含量随之增加,以铁铝结合态非活性磷(NaOH-nrP)为主; 9～11月进入汛期,径流水体携带大量泥沙等负荷较大的污染物汇入水库,使得水体颗粒磷浓度相应增大,然而由于单位质量泥沙中总磷含量占比较小,导致径流过程中表层沉积物总磷含量逐渐降低,泥沙径流过程中颗粒磷以无机态的钙磷(Ca-P)和残渣态磷(rest-P)为主,二者约占沉积物总磷(TP) 55. 8%～66. 2%,受颗粒沉降影响相对较大.活性磷(SRP)、铁锰螯合态磷(BD-P)和铁铝结合态活性磷(NaOH-srP)这3种形态磷较活跃,在环境条件的变化(主要是氧化还原条件)下发生一系列迁移转化,受沉积物内部生物地球生物化学过程作用明显.     

水库水体热分层的水质及细菌群落分布特征

作为重要的城市饮用水源地,水库是人工筑坝形成的特殊类型的水体,其水质直接影响居民的饮用水安全.为揭示北京市饮用水源地密云水库的秋季分层特征和细菌群落的垂直变化,于水体稳定分层期(秋季)在水库进行采样,应用16S rDNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和定量PCR等方法研究了密云水库水体细菌群落的垂直分布特征,并利用聚类分析、多元统计分析揭示细菌群落与环境因子之间的响应关系.结果表明:(1)密云水库水体温跃层位于水深20～30 m处,水温范围在15～19℃,聚类分析将7个采样水层划分为好氧区(上层)和缺氧区(下层)两类,温度、DO、pH在15 m以下逐渐降低,电导率、氨氮、硝态氮、亚硝态氮及总氮在15 m后发生显著变化,水体水质表现出明显的垂直分布特征;(2)RDA分析结果显示,上下水层的溶解氧、pH、电导率、氨氮、硝态氮和亚硝态氮存在较为明显的垂向变化,是影响密云水库细菌群落垂直分布的主要环境因子;(3)总细菌的数量随水深变化的波动较为明显,其中好氧区细菌的Shannon-Wiener指数和T-RFs片段数明显高于缺氧区,说明秋季密云水库水体中细菌群落分布存在显著的分层现象.本研究探究了水体热分层对水库水质及细菌群落的影响,可为预测水质变化和水库管理提供科学依据.     

降雨对香溪河库湾主要藻种原位生长的影响

为明晰蓄水期降雨对三峡库区香溪河支流主要藻种原位生长的影响因素,本文在三峡水库降雨前后采用原位培养装置(培养笼)对铜绿微囊藻、小球藻和栅藻生物量变化特征进行原位培养实验.结果表明:①研究期间(2017年10月4～18日)降雨期与非降雨期水动力条件存在显著性差异(ANOVA,P 0. 05),降雨期间3种主要藻种Chl-a总量、比生长速率均显著小于非降雨期(ANOVA,P 0. 05),表明降雨对藻类生长起一定的抑制作用;相关分析结果指出,表征垂向掺混的4个水动力参数与3种藻种比生长速率呈显著/极显著负相关关系,表明水动力条件中剪切力τ、垂向紊流黏性系数Vr和垂向紊流扩散系数Vt的改变是导致藻类迅速衰亡的关键因素;②降雨前培养装置内混合层深度较低(1～2 m),降雨后(10月10～18日)混合层深度明显上升(大于5 m),同时降雨期叶绿素a(Chl-a)浓度显著低于非降雨期(ANOVA,P 0. 05).相关分析结果表明,光混比与3种藻种的比生长速率呈显著/极显著正相关,表明降雨导致水体垂向扰动增强,混合层不断扩大,打破了水体原有的水温分层从而抑制藻类的生长增殖;③降雨量、水温、光照强度、总氮(TN)和溶解性总氮(DTN)在降雨期与非降雨期均存在显著差异(ANOVA,P 0. 05),相关分析表明,降雨带来降雨量、水温、光照强度、总氮(TN)和溶解性总氮(DTN)改变是影响3种主要藻种比生长速率的关键环境参数.     

Distribution and source of microplastics in China's second largest reservoir - Danjiangkou Reservoir

Fresh water microplastic pollution is of pressing concern globally, but its distribution and sources in reservoirs are poorly documented. Danjiangkou Reservoir is the second largest reservoir in China and is divided into the Han Reservoir and Dan Reservoir. In this work, microplastic abundances and morphological characteristics of the reservoir were investigated. The microplastic abundance of 15 main tributaries of the reservoir was also measured. The vertical distribution (in water column and sediment), horizontal distribution (in Han Reservoir and Dan Reservoir) and source of microplastics were analyzed. Microplastics accumulated in the middle layer of the reservoir, and the size and color of the microplastic particles changed from the surface to the bottom, which implies that surveys of surface water are not enough to determine the microplastic contamination for deep water reservoirs. In the surface water, the microplastic abundance in the Han Reservoir was lower than that in the Dan Reservoir (p < 0.05), but microplastic abundance did not differ significantly in the intermediate and bottom water. Tributaries were one of the main sources of microplastics for Han Reservoir but not for Dan Reservoir. Agricultural cultivation in the hydro-fluctuation belt might be an important source of microplastics in the Dan Reservoir, which should be given additional attention. The results of this study can provide valuable information for developing microplastic sampling strategies in deep water reservoirs. Further studies are recommended to investigate the process through which microplastics in the hydro-fluctuation belt enter the reservoir and the sinking behavior of microplastics in the reservoir.