河流筑坝拦截的水环境响应——来自地球化学的视角

大规模筑坝拦截是当前世界河流普遍面临的共同趋势,"蓄水河流"在物理、化学及生物等多层次上区别于天然河流和湖泊,改变了河流水文、河流物质转化和输送通量以及河流生态环境.因此,认识和了解水库建成后河流一水库体系水环境演化的关键过程是评价水坝的水环境影响的基础.广泛综述国内外最近的一些涉及水库效应的研究成果,并结合作者对乌江流域梯级水库的初步研究,从蓄水河流水文情势改变、生源要素(磷和硅为例)形态和通量变化、温室气体释放、水生生态系统演替几个方面进行分析.认为,水能开发的巨大经济效益和面临的潜在生态风险之间的平衡关系需要进一步详尽的分析研究.     

大坝拦截对河流水溶解组分化学组成的影响分析——以夏季乌江渡水库为例

以乌江渡水库为主要研究对象，揭示了大坝拦截条件下的夏季水化学特征：阴离子以HCO-3,SO2-4为主，阳离子以Ca2+,Mg2+为主，其余离子含量低于10%，说明了碳酸盐岩的风化对水体化学组成起到了主要控制作用，蒸发盐岩石的风化对水体化学组成影响较小。水库水体存在温度分层现象，形成了不同层位的水体有着不同的水化学组成，即水化学分层。水化学的分层形成了溶解组分在水库垂直深度上的规律分布，比如受藻类的影响，Si和叶绿素随深度成相反的变化特征；HCO-3受光合作用和有机质降解的影响，30 m 以上随着水深的增加而递增，30 m 以下呈现相反趋势；水库泄水方式明显改变了水化学各种参数和离子在水体中的分配。乌江水库两主要支流（息烽河和偏岩河）分别对乌江渡坝前水体中的Ca2+,SO2-4,HCO-3,Mg2+和K+,Na+,Cl-有贡献。网箱养鱼、生活污水、农业施肥、酸性矿山废水以及酸雨沉降都会对水体造成不同程度的污染。     

Analyzing the Impacts of Dams on Riparian Ecosystems: A Review of Research Strategies and Their Relevance to the Snake River Through Hells Canyon

River damming provides a dominant human impact on river environments worldwide, and while local impacts of reservoir flooding are immediate, subsequent ecological impacts downstream can be extensive. In this article, we assess seven research strategies for analyzing the impacts of dams and river flow regulation on riparian ecosystems. These include spatial comparisons of (1) upstream versus downstream reaches, (2) progressive downstream patterns, or (3) the dammed river versus an adjacent free-flowing or differently regulated river(s). Temporal comparisons consider (4) pre- versus post-dam, or (5) sequential post-dam conditions. However, spatial comparisons are complicated by the fact that dams are not randomly located, and temporal comparisons are commonly limited by sparse historic information. As a result, comparative approaches are often correlative and vulnerable to confounding factors. To complement these analyses, (6) flow or sediment modifications can be implemented to test causal associations. Finally, (7) process-based modeling represents a predictive approach incorporating hydrogeomorphic processes and their biological consequences. In a case study of Hells Canyon, the upstream versus downstream comparison is confounded by a dramatic geomorphic transition. Comparison of the multiple reaches below the dams should be useful, and the comparison of Snake River with the adjacent free-flowing Salmon River may provide the strongest spatial comparison. A pre- versus post-dam comparison would provide the most direct study approach, but pre-dam information is limited to historic reports and archival photographs. We conclude that multiple study approaches are essential to provide confident interpretations of ecological impacts downstream from dams, and propose a comprehensive study for Hells Canyon that integrates multiple research strategies.     

大坝拦截对河流水溶解组分化学组成的影响分析——以夏季乌江渡水库为例

以乌江渡水库为主要研究对象，揭示了大坝拦截条件下的夏季水化学特征：阴离子以HCO-3,SO2-4为主，阳离子以Ca2+,Mg2+为主，其余离子含量低于10%，说明了碳酸盐岩的风化对水体化学组成起到了主要控制作用，蒸发盐岩石的风化对水体化学组成影响较小。水库水体存在温度分层现象，形成了不同层位的水体有着不同的水化学组成，即水化学分层。水化学的分层形成了溶解组分在水库垂直深度上的规律分布，比如受藻类的影响，Si和叶绿素随深度成相反的变化特征；HCO-3受光合作用和有机质降解的影响，30 m 以上随着水深的增加而递增，30 m 以下呈现相反趋势；水库泄水方式明显改变了水化学各种参数和离子在水体中的分配。乌江水库两主要支流（息烽河和偏岩河）分别对乌江渡坝前水体中的Ca2+,SO2-4,HCO-3,Mg2+和K+,Na+,Cl-有贡献。网箱养鱼、生活污水、农业施肥、酸性矿山废水以及酸雨沉降都会对水体造成不同程度的污染。     

筑坝蓄水过程对高原湿地拉市海湖滨植被的影响

选择滇西北高原湿地拉市海湿地湖滨作为研究区域，采用传统的野外植被调查和定位观测相结合的方法对该区域植被特征、分布格局及受筑坝蓄水过程的影响进行分析和研究。结果表明：研究区共有维管束植物97种，隶属于34科76属，可划分为2个植被类型，3个植被亚型，10个群落类型；拉市海筑坝蓄水过程对研究区植物群落分布格局和组成结构产生明显的影响，草甸植被、沼泽植被和湖泊水生植被占研究区面积比重分别从2009年的4454%、1869%和3676%变为2011年的3259%、1368%和5359%，草甸植被和沼泽植被的面积不断缩小，湖泊水生植被面积持续扩大，狗牙根〖WTBX〗（Cynodon dactylon）逐渐取代蒿属（Artemisia）〖WTBZ〗植物在草甸植被中的优势地位，而李氏禾群落（Com.Leersia hexandra）成为了研究区湖滨带水生植物的主要成分；研究区植被在筑坝蓄水过程的胁迫下呈草甸植被（杂草群落、狗牙根群落Com.Cynodon dactylon），沼泽植被（葱状灯心草群落Com.Juncus allioides、菖蒲群落Com.Acorus calamus、刚毛荸荠群落Com.Eleocharis vallcculosa、水蓼群落Com.Polygonum hydropiper），湖泊水生植被（李氏禾群落Com.Leersia hexandra、两栖蓼群落Com.Polygonum amphibium、满江红群落Com.Azolla imbricata、鸭子草 穗状狐尾藻群落Com.Potamogeton distinctus Myriophyllum spicatum）的演替格局；拉市海植物群落受筑坝蓄水过程影响发生的逆向演替，从理论上延长了湿地的服务年限，但蓄水过程对鱼类的生存和繁殖、越冬水禽的生境及整个湿地生态系统结构和功能的影响是长期的，还有待深入的研究     

河流-水库体系水体表层pCO_2时空变化特征及其扩散通量——以六冲河、洪家渡水库、红枫湖为例

为了了解筑坝后河流-水库体系CO2的释放特征,本研究于2011年5月至2012年5月调查了乌江流域的六冲河以及处于不同营养水平的洪家渡水库和红枫湖表层水体的基本物理、化学和生物参数及溶解无机碳碳同位素组成(δ13 CDIC),分析计算表层水体pCO2及水气界面的CO2交换通量(CO2flux)。六冲河、洪家渡水库和红枫湖表层水体的pCO2年平均值分别为684±195μatm、884±484μatm和592±596μatm,均大于大气中的pCO2,表现为大气CO2的源。红枫湖表层水体中的pCO2受到藻类等水生生物的作用最强,洪家渡水库次之,六冲河表层水体最弱,导致它们表层水体中的pCO2具有明显不同的时间分布特征,相应的CO2flux的时间分布也明显不同。红枫湖的初级生产力水平最高,在2011年5月至2011年9月时表现为大气CO2的汇,水气界面的交换通量平均为-5.70mmol.m-2.d-1。δ13 CDIC和pCO2同步变化揭示了水体表层pCO2时空变化受藻类等生物活动的影响。本研究表明,高频率的监测对于准确评估河流-水库体系CO2flux非常必要。     

深圳市分流制排水系统研究

完全的理想分流制排水体系事实上并不存在,深圳市原来按分流制规划和建设的雨水系统现在实际上已变成了混流制合流系统,即既有分流制,也有合流制,这是与城市发展的不同时期相联系的。城市中由于各区域自然条件及建设情况的不同,因地制宜地在各区域采用不同的排水体制是合理的。     

Collapse of riparian poplar forests downstream from dams in western prairies: Probable causes and prospects for mitigation

Although historically abundant, the riparian poplar forests of the western prairies are now endangered as a result of the damming and diversion of rivers in this region. Recent reports have described substantial declines of riparian poplar forests downstream from dams in Alberta, Canada; Montana, North Dakota, Wyoming, Colorado, and Arizona, USA. The present report analyzes the forest and hydrological conditions reported previously in order to clarify the causes of the downstream forest decline. Dams were found to contribute to forest failure by (1) reducing downstream flows and/or (2) altering flow patterns to attenuate spring flooding and/or stabilize summer flows. Reduced flows are reported to induce drought stress, which is particularly lethal to seedlings and very old poplars. The artificial moderation of spring flooding may inhibit the formation of seedbeds essential for seedling replenishment. Increased river valley development involving cattle grazing, agricultural clearing, and direct harvesting of trees also contributes to forest failure. Potential methods for mitigating the impacts of dams on downstream forests include downstream flow schedules that (1) retain occasional spring flooding, (2) taper off rather than abruptly drop downstream flow, and (3) provide adequate flows throughout the summer. Poplar forest stabilization and recovery can be further promoted by fencing to protect trees from livestock grazing and trampling, or artificial site preparation such as cultivation or scarification to encourage poplar regeneration.     

乌江河流-水库体系浮游植物功能群演替及其环境影响因子辨识

筑坝拦截阻断了河流连续体,改变了河流原始自然的生态系统。为了解河流筑坝对浮游植物功能群的影响,按季度对乌江流域支流猫跳河和三岔河的水库及入库河流进行调查,分析了浮游植物功能群及其相关环境因子。结果表明,河流出现频率大于20%的浮游植物功能群有6种,主要优势功能群均为B\MP;而不同水库中功能群组成各不相同,且出现频率大于20%的浮游植物功能群有11种,其中红枫湖水库以功能群S1\D为绝对优势功能群,平寨水库优势功能群为B\C,而普定水库和引子渡水库的优势功能群均为B\D\P\Lo。冗余分析(RDA)结合逐步多元回归分析显示,营养盐对河流浮游植物功能群组成影响并不显著,而库区浮游植物功能群动态变化主要受温度以及溶解无机碳(DIC)、NO_3~-、PO_4~(3-)等环境因子的影响,红枫湖水库优势功能群丰度与NO_3~-显著正相关,而三岔河流域的3座梯级水库优势功能群丰度均与DIC和PO_4~(3-)显著正相关。     

三峡库区及其下游溶解氧化亚氮(N2O)分布和释放

氧化亚氮(N_2O)是一种重要温室气体,对全球变暖具有重要影响.河流和水库是释放N_2O的活跃区域,但是目前对于温带和亚热带水库及其下游河道释放N_2O的研究相对较少.分别于2009年9～10月和2016年10月对长江三峡水库及其下游干流进行了调查,对库区水体溶解N_2O的浓度分布、释放通量及其影响因素进行了研究,探讨了筑坝和水库运行对长江N_2O分布和释放的可能影响.结果表明秋季三峡库区表层(～0 m)、底层(6～103 m)水体溶解N_2O平均值为(12. 49±1. 75)nmol·L-1和(11. 21±0. 91) nmol·L-1.秋季库区水体N_2O浓度变化较小,和三峡坝下干流站位无显著差异(P 0. 05).三峡库区水体N_2O与氨氮(NH4+)、亚硝态氮(NO2-)呈显著负相关(P 0. 05; P 0. 01),与硝态氮(NO3-)呈正相关(P 0. 01). 2016年和2009年10月三峡水库表层N_2O均处于过饱和状态,饱和度范围分别为114%～187%和122%～170%,库区N_2O平均释放通量分别为(4. 6±2. 4)μmol·(m2·d)-1和(16. 6±4. 9)μmol·(m2·d)-1.两次调查中大坝下游N_2O平均释放通量(6. 0±7. 0)μmol·(m2·d)-1,虽然三峡库区水面释放N_2O通量低于全球水库的平均水平,但是三峡库区仍是大气N_2O不可忽视的源.大坝下泄水和发电未造成库区和大坝下游N_2O浓度出现显著差异.运行多年以来三峡库区已进入平稳期,2009年和2016年秋季N_2O浓度无明显变化.