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。     

三峡水库香溪河库湾水温分布特性研究

建立三维水温数学模型,对2007年三峡水库香溪河库湾及部分库首江段的水温分布特性进行了数值研究。根据计算区域的特点,模型采用贴体网格系统,并充分考虑水体与外界的热交换、入流、出流等因素,利用实测资料率定相关参数后进行模拟,结果表明:（1）香溪河库湾属于季节性水温分层型水体,分层期会有温跃层的出现;但在水平方向上水温差异较小,全年水温在111~2914℃变化。（2）库区干流由于水体紊动作用强,模拟时段2007年全年没有发生水温分层现象。（3）库湾在水温分层期间,表层的水温普遍高于干流,底层局部水温则低于干流,香溪河口存在水平及立面环流与潜流现象,呈现极为复杂的三维流动特性。研究结果可为三峡库区生态环境安全管理提供科学依据。     

人工控制条件下水流速对香溪河库湾浮游植物影响的初步研究

为了揭示三峡水库不同藻类对水流速度的响应,2008年8月,利用香溪河库湾原水进行了人工控制条件下水流速度对浮游植物生长和群落组成影响的研究。结果表明,在水温、光照及营养盐相同的条件下,水流条件对藻类的细胞密度和组成会产生显著的影响。单因素方差分析的S N K多重比较结果表明,在实验设定的流速范围内针杆藻(Synedra sp.)在高流速(0139 m/s)下的细胞密度显著高于其他流速组(p<005),相对密度最高;盘星藻(Pediastrumspp.)在中流速(0075 m/s)下的细胞密度显著高于其他各处理组(p<005);微囊藻(Microcystisspp.)各实验组间细胞密度无显著差异（p>005）,但在低流速（0046 m/s）下的细胞密度和相对密度均高于其他各组;小环藻(Cyclotella sp.)细胞密度在水流动组间无显著差异（p>005）,但都显著高于0 m/s实验组的细胞密度（p<005     

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     

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。     

香溪河附石性大型底栖动物功能摄食类群研究

利用1∶50 000地形图对香溪河进行划分,显示香溪河为一条6级河流。分析包括捕食者(PR)、撕食者(SH)、刮食者(SC)、直接收集者（GC）和过滤收集者(FC)在内的5个主要功能摄食类群的组成,发现香溪河主要摄食类群以直接收集者和刮食者为主。各功能摄食类群的密度和生物量随着河流级别的变化而发生变化,基本趋势为：直接收集者和滤食者的密度和生物量都随着河流级别的增加而增大;撕食者和刮食者的密度和生物量的密度随着河流级别的增加而减小;而捕食者在整个流域内的密度上游小于下游,生物量却是上游大于下游。研究结果表明香溪河在夏季其上游物质来源以附石性藻类生产为主,下游则以异源性细有机颗粒输入为主。此外,功能摄食类群的密度与部分环境因子具有显著的相关性：过滤收集者与Ca2+和河宽相关,收集者与SiO2相关显著,刮食者与海拔和氨氮相关性较高,撕食者与电导和PO4 P相关性较高.     

基于EFDC的二滩水库水温模拟及水温分层影响研究

采用EFDC模型模拟二滩水库2006年3～7月的水温变化过程。通过分析与热交换和热传递相关的模型参数,发现太阳短波辐射中快速波所占的比例和太阳短波辐射在水体中的慢速衰减系数这两个参数值的增大均会引起表层水温升高、底层水温降低,而太阳短波辐射在水体中的快速衰减系数对水温的影响并不明显。将不同时期坝前水温和不同断面水温的模拟值和观测值进行比较,以率定模型参数。结果显示EFDC模型能较好地模拟出大型深水库不同时期水温分层结构及沿程发展变化过程。在此基础上,分析该水库的水温分层规律,并结合水库取水规则对比分析建库前后下游河道水温的差别,以期为水库取水设计和运行管理提供科学参考,以此来减缓水库水温分层带来的影响,保护下游河道生态环境和水生生物的多样性     

三峡水库汛末175 m试验蓄水过程对香溪河库湾水环境的影响

为研究解决三峡库区支流水华问题,实现三峡水库生态调度,需探明现行三峡水库175 m蓄水方案对库区支流水环境的影响。基于2008~2010年三峡水库开展的汛末175m试验性蓄水工作,及香溪河库湾2008~2010年野外监测数据,从库湾水华暴发程度、营养盐水平及水动力特性方面分析了2008~2010年三峡水库汛末175 m试验性蓄水对香溪河库湾水环境的影响。结果表明：分两阶段蓄水时间提前方案有利于库湾中上游上层水体的交换和紊动,降低库湾中上游水体表层营养盐浓度,破坏了浮游植物赖以生存较稳定的环境,抑制藻类的生长,降低水体表层叶绿素a的浓度,减少水华暴发频次、持续时间以及强度,有利于库湾水环境的改善     

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.     

基于高频溶氧的浮游植物初级生产力季节变化及驱动因子——以神农南坡香溪河库湾为例

2017年7月至2018年6月,利用高频溶氧仪直接获取水体溶解氧数值的方法估算了香溪河浮游植物初级生产力的状况,探讨了香溪河浮游植物初级生产力季节变化及其驱动因子.结果 表明:一年四季当中初级生产力(GPP、NPP、R)数值大小趋势均一致,都为夏季最高,春季次之,随之是秋季,最后冬季最低,GPP、NPP、R在四季之间均存在显著差异(Mann-Whitney U检验,P＜0.001).GPP变化范围为0.04～24.28 mg O2 L-1 d-1;NPP变化范围为-3.78～4.92 mg O2 L-1 d-1;R变化范围为0.01～16.87 mgO2L-1d-1.广义线性模型结果表明:叶绿素a(Chl a)、总氮(TN)与总初级生产量(GPP)存在正相关关系,而可溶性硅(DSi)与总初级生产量(GPP)则是负相关关系;叶绿素a(Chla)、水温(WT)与呼吸消毛量(R)存在正相关关系,而可溶性硅(DSi)与呼吸消耗量(R)则是负相关关系;没有发现与净初级生产量(NPP)显著相关的变量.     

香溪河梯级小水电站对河流生态系统功能的影响

香溪河是长江三峡水库湖北省最大且靠近坝首的支流,干流全长94 km,流域面积为3099 km2,其水能资源丰富,自然落差达1540 m.以香溪河流域内的18座小水电站为研究对象,于2005年10月20日至11月1日分别对河流主要理化指标及生态系统功能(以附石藻叶绿素a浓度为代表)进行测量,分析其对梯级水电站建设的响应.结果 表明:5条河流(包括香溪河干流和4条主要支流)的空间异质性较大;从全流域来看,各主要理化因子如溶解氧、水深、浊度、流速等与附石藻叶绿素a含量相关性很高,但不同支流的主要影响因子各异,证明了流域空间异质性对研究小水电的影响具有重要作用;梯级小水电站建设对河流生态系统功能已产生显著影响,特别是在取水口下游的3号样点.由于取水造成的断流现象严重(采样时期,50％的电站出现断流,最长距离达3.2 km),因此在枯水期确定河流的最低生态需水量,是一个亟待解决的问题.从流域角度出发,通过多学科交叉手段研究小水电站建设如何与其他环境胁迫因子交互作用,如何共同影响河流生物多样性、生态系统结构、功能与服务.这将是流域水电站管理的重要抓手及解决途径,也是未来河流生态学的研究重点.     

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。