三峡水库泄水期香溪河库湾营养盐动态及干流逆向影响

为了研究水库干流对支流库湾营养盐动态的影响,于2009年春季三峡水库汛前泄水期,通过监测分析了库湾水流特点及叶绿素a、总氮、总磷和溶解性硅酸盐的时空动态。研究发现:三峡水库汛前泄水期,库湾水体表现为分层异向流动,干流水体以异重流形式倒灌入库湾;特定的水流特性为泄水期库湾营养物质运移提供了水动力基础,水库干流对库湾营养盐的补给及水华暴发范围有明显逆向作用;受干流影响,氮和硅自河口至回水末端呈递减趋势,磷主要受上游来水影响,空间分布趋势与氮、硅相反;叶绿素a浓度峰值向上游移动,水华范围向上游收缩,河口处叶绿素a浓度的时间均值明显低于回水末端,表明三峡水库泄水期香溪河库湾下游水体水华受到干流逆向影响的抑制。     

三峡库区水库水质Streeter Phelps模型修正及COD变化规律的新探讨

水体复氧规律的研究对于预测和评价水中溶解氧含量, 确定有机污染水体的自净过程具有重要意义。天然水体中溶解氧的多少是评价水环境质量优劣的一项非常重要的指标, 是水质预测的一个重要任务。Streeter Phelps模型是目前进行河流水质研究常用的物理模型，具有良好的理论和实用价值，然而在某些特定水域，该模型的应用受到限制，主要原因是复氧系数的取定多在水流速度较大情况下得到的，而未考虑水面波动对复氧系数的影响，另外，在实际研究过程中发现三峡库区COD变化的规律出现异常：在离排污口相当远的水域，COD随时间变化趋势并不是指数衰减，而是在某个常值附近微小摆动，以往很多修正过的Streeter Phelps模型都无法解释这个现象。经研究表明：考虑波动效应后，对复氧系数进行修正能得到较好的模型计算结果；同时，COD变化规律不仅可以弄清楚，而且可以为进一步研究排污规律和泥沙运动提供科学依据。     

香溪河库湾底泥营养盐释放规律初探

受水库调度带来的扰动影响,河道型水库支流库湾河口底泥营养盐释放为水体富营养化和水华暴发增加了风险。文章通过在香溪河库湾河口采集底泥和水样,室内模拟扰动条件下,藻类外吸收源、扰动及底泥-水界面浓度梯度对底泥营养盐释放的影响。结果表明:扰动及外吸收源并存时,底泥氮磷释放量增大;扰动作用对磷释放影响较底泥-水界面浓度梯度弱,但对氮释放影响较底泥-水界面浓度梯度影响大;底泥释磷量随底泥-水界面浓度梯度升高而增大,释氮量则受其影响较小。三峡水库泄水和水华暴发、藻类大量繁殖将促进香溪河库湾底泥营养盐释放。     

不同光照强度下香溪河浮游植物演替过程研究

为丰富三峡水库浮游植物演替机制,为三峡水库“潮汐式”调度提供理论依据和基础数据,基于前期香溪河水华易发区现场监测结果,其水下光照强度变化范围为1 800~17 000 lx,据此开展不同梯度恒定光照条件下香溪河源水混合浮游植物群落演替过程的室内控制试验.结果表明:①按照R*法则和关键光强假说,在其他环境条件适宜的情况下,光照为4 500 lx时,香溪河源水中混合浮游植物的生物量和多样性最高.②CSR理论（Competitor-Stress Tolerator-Ruderals Theory）中的浮游植物环境适应机制及生长策略不能准确解释不同梯度恒定光照控制条件下浮游植物的演替规律.光照条件是影响浮游植物群落演替方向的关键要素,而演替方向由群落发生演替时的光照条件与该群落中藻种关键光强的匹配程度决定.③香溪河源水中混合藻种的不同梯度恒定光照控制试验结果显示,小球藻（Chlorella sp.）、衣藻（Chlamydomonas sp.）、栅藻（Scenedesmus sp.）、肾形藻（Nephrocytium sp.）、微囊藻（Microcystis sp.）、色球藻（Chroococcus sp.）、隐藻（Cryptomonas sp.）和小环藻（Cyclotella sp.）的最适光强分别为3 000、8 000、13 000、6 000、6 000、13 000、13 000和6 000 lx.研究显示,将光照控制在合适的阈值范围,有助于维持浮游植物的多样性,对水华防治具有重要意义.      

不同水体分层对沉积物间隙水氮素垂向分布影响:以三峡水库和小湾水库为例

为分析不同分层水库沉积物间隙水氮营养盐垂向分布差异的原因,通过监测香溪河库湾、长江干流和小湾水库3种水域上覆水-间隙水环境特征,分析了不同分层水域沉积物间隙水氮营养盐垂向分布特征,并探讨了造成3种水域沉积物间隙水氮营养盐分布差异的原因.结果表明:①长江干流与香溪河库湾沉积物间隙水ρ(TN)随深度逐渐升高,而小湾水库ρ(TN)在12 cm处达到最大,底层呈"C"型分布;长江干流和香溪河库湾沉积物间隙水ρ(NH~+_4)随深度呈升高趋势,小湾水库底层含量略高于表层,整体上无显著变化,且长江干流与香溪河库湾ρ(NH~+_4)整体上高于小湾水库,浓度变化范围分别为:0.512～8.289、 0.968～9.307和0.950～1.500mg·L~(-1); 3个水域沉积物间隙水ρ(NO~-_3)垂向分布特征均与ρ(NH~+_4)相反,且香溪河库湾与长江干流ρ(NO~-_3)高于小湾水库,浓度变化范围分别为:0.143～0.674、 0.107～0.647和0.050～0.051mg·L~(-1);②3种水体理化指标垂向分布特征也存在明显差异.长江干流水温垂向无明显变化,垂向稳定系数N~25×10~(-5) s~(-2),水体混合均匀,溶解氧垂向变化范围为:6.180～6.318mg·L~(-1);香溪河库湾中上游水温垂向上呈降低趋势,下游水温呈阶梯状分布,N~2均大于5×10~(-5) s~(-2),处于稳定分层状态,溶解氧呈"C"型分布特征;小湾水库在水深5～15 m和54～70 m出现明显分层,溶解氧在水温梯度较大处显著降低, 80 m后,沿水深无明显变化;③上覆水水动力、溶解氧分布以及沉积物环境差异是造成3种水域间隙水氮营养盐垂向分布差异的主要原因,且香溪河库湾间隙水氨氮和硝氮含量较高,可能提高反硝化速率,进而有助于水域脱氮,减少水域氮负荷.     

三峡水库蓄水期支流水体营养盐来源估算

通过对蓄水前后三峡水库库首支流香溪河沉积物-上覆水中的氢氧同位素和氮磷营养盐的测定,分析了蓄水前后沉积物-上覆水氢氧同位素和氮磷营养盐的分布特征,并利用二元线性混合模型计算了长江干流（CJ River）和古夫源头（GFYT）的贡献率.结果表明,整个蓄水期沉积物以源的形式向上覆水体释放NH₄⁺-N、DTP、PO₄^3--P,以汇的形式吸收上覆水体中的NO₃^--N.利用营养盐贡献率公式进一步分析得到,蓄水前沉积物-上覆水中氮营养盐主要来源于CJ干流,其中以DTN和NO₃^--N最为显著,蓄水后GFYT的贡献率明显上升,其中3号和4号采样点最为明显,其中DTP在蓄水前后几乎均以GFYT为主要来源,PO₄^3--P在蓄水前则以CJ干流为主要来源,蓄水后以GFYT为主要来源.说明尽管蓄水期库湾水体在较大程度上受干流倒灌影响的支配,但对于沉积物-上覆水而言受GFYT的影响更为显著.     

三峡水库蓄泄水过程对香溪河库湾水华影响的对比分析

通过对比分析蓄、泄水期间三峡水库干流及支流香溪河库湾的水流、水温、浊度、营养盐等指标,研究了蓄、泄水过程中控制库湾水华的主要因子.结果表明,泄水过程中香溪河库湾叶绿素a浓度显著大于蓄水过程,水华暴发强度差别显著.蓄、泄水过程中以透明度的差异最大,其次依次为表层流速、表底温差、混合层深度、氮磷比、浊度、总氮、水体稳定系数、真光层/混合层深度比等.泄水期间各因子对叶绿素a浓度不存在单一限制作用,藻类生长受各因子的协同作用影响,在观测时段内泄水过程中各因子的变化对藻类生长的限制并不显著;而蓄水期间强烈的倒灌异重流作用加剧了库湾水体的垂向掺混,增大混合层深度,较小的真光层与混合层深度比对藻类生长起到显著的抑制作用.     

香溪河流域坡耕地人工降雨条件下土壤氮素流失特征

采用人工模拟降雨条件下径流小区原位监测试验方法,对香溪河流域高风险输出源类黄棕壤坡耕地氮素随不同径流形式和泥沙的流失特征进行研究.结果显示,地表径流和壤中流的径流特征存在明显差异,次暴雨径流过程中,地表径流量约占总径流的68.44％,壤中流为31.56％.总氮、溶解态氮、NO3--N和NH4+-N的径流流失量分别为1.869、1.524、1.404和0.018kg·hm-2,壤中流流失总氮、溶解态氮、NO3--N的贡献率均在70％以上;地表径流氮素流失以颗粒态为主,壤中流以溶解态为主.次暴雨径流过程中氮素总流失量为2.90kg· hm-2,其中地表径流水相氮素流失量占14.56％,泥沙吸附态流失量占35.51％,壤中流流失量占49.93％.提高土壤的保肥蓄水能力,控制壤中流养分流失,对非点源污染控制具有重要作用.     

三峡水库香溪河库湾拟多甲藻的昼夜垂直迁移特性

2008年4月3日08:00—4日08:00在三峡水库香溪河库湾5个监测点对拟多甲藻(Peridiniopsis sp.)进行了24 h连续监测,以研究拟多甲藻的昼夜垂直迁移特性,并解释拟多甲藻水华表层水体表观颜色昼夜变化的原因. 结果表明:拟多甲藻在12 m水深以上水柱中存在明显的周期性昼夜垂直迁移特性,00:00—16:00拟多甲藻向表层水体迁移并聚集,最大上移速度约为2 m/h;16:00—00:00拟多甲藻向下部水体迁移,最大下移速度约为4 m/h;拟多甲藻的昼夜垂直迁移是导致拟多甲藻水华表层水体表观颜色不断变化的主要原因. 水体中各层叶绿素a质量浓度〔ρ(Chla)〕昼夜变化较大,用单层ρ(Chla)不足以评价藻类水华暴发程度;均深叶绿素a质量浓度〔ρ(A.D. Chla)〕的昼夜变化不大,能够综合表征藻类迁移水柱中藻类的现存量,可以作为河道型水库拟多甲藻水华暴发程度的评价指标.      

前置沉降对城市河道淤泥电渗脱水的影响

针对河道淤泥电渗脱水过程中存在的高能耗现象,以城市河道淤泥为实验对象,通过预设自由沉降辅以水平环形电场的电渗脱水方式,以出水速率,脱水终点时间、淤泥含水率、能耗为评价指标,就预沉时间与电压大小对淤泥的脱水效率进行了实验研究。结果表明:预沉60 min、电压梯度为4 V/cm、持续电渗270 min,淤泥含水率由97%下降到75.9%;其中电渗环节含水率由92.5%下降到75.9%。达到脱水终点时,预沉电渗脱水时间较直接电渗脱水延长10%、而干泥能耗则由直接电渗脱水的8.67 (kW·h)/t下降到4.25 (kW·h)/t,下降比例为51.04%。前置沉降有效脱除淤泥中存在的自由水分,从而为后继电渗脱水环节的节能奠定了基础。