水电站建设过程中的环境保护措施

水电站在建设过程中,由于大坝修建、占地、场地开挖、河道引水及其他施工行为,对水电站涉及区域的河流水文特性、生态环境及水资源利用等方面造成影响。针对水电站建设的影响,提出了流域规划环评、生态和工程保护措施,以使水电站建设产生的影响降到最低。     

水电站建设过程中的环境保护措施

水电站在建设过程中，由于大坝修建、占地、场地开挖、河道引水及其他施工行为，对水电站涉及区域的河流水文特性、生态环境及水资源利用等方面造成影响。针对水电站建设的影响，提出了流域规划环评、生态和工程保护措施，以使水电站建设产生的影响降到最低。     

澜沧江梯级水坝库区大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

梯级水电开发虽然可以最大程度地利用河流的水能资源,但同时也是对河流生态系统的大规模扰动.大型底栖动物被认为是开展梯级水坝水生态系统变化和演替研究的指示生物类群.本文选取澜沧江中下游水电基地为研究区,于2016年开展漫湾和大朝山梯级水坝库区大型底栖动物群落采样调查,分析梯级库区大型底栖动物的群落结构和分布格局,基于生物指数(BI)开展水质生物学评价.结果表明:大型底栖动物物种组成以寡毛纲、软体动物门及昆虫纲的摇蚊类为主,优势种则以软体动物门的河蚬占绝对优势;群落密度和生物量分布格局表现为静水区显著高于过渡区;静水区功能摄食群密度组成以收集者(GC)和滤食者(FC)占优势,生物量组成则以滤食者(FC)占优势;ABC曲线和生物指数分析表明,上游漫湾库区群落稳定性及水质优于下游大朝山库区,反映了梯级水坝沿着河流纵向梯度水环境逐渐变差的趋势,澜沧江梯级水坝库区大型底栖动物群落结构、分布格局和库区水质状况受梯级水坝运行影响表现为明显的累积效应和富营养化效应.     

水库水温模型研究综述

大坝建设对天然河流水温具有重大影响,运用水温模型对电站建设后库区及下泄水水温的时空分异和变化规律进行准确分析和预测,对保护水生生态系统具有重要意义。水温模型在国内外水库水温分层结构和垂向水温模拟,以及涉及河流梯级电站开发的水温累积影响等研究中发挥重要作用。但是国内的相关研究大多建立在国外研发水温模型的基础上,应用时缺乏与之匹配的实测资料,极大地限制中国水库水温研究领域的发展。文章在回顾大坝水温模型发展过程和介绍最新主流水温模型的基础上,提出未来中国水库水温模型发展的方向。     

河网城市不透水面的河流生态系统响应:方法论框架

河网城市不透水面快速扩展,已成为影响河流生态系统健康的主要因素,理解掌握区域不透水面与河流生态系统之间的压力响应关系十分必要。以国外研究为重点,从不透水面的识别技术方法、 流域不透水面与河流生态系统状况之间的压力响应关系、 不透水面在流域土地利用规划调控和河流管理应用等三个方面,回顾了不透水面研究的主要进展,特别对不透水面影响河流生态系统的阈值效应进行了较细致梳理。从研究区域、 研究视角、 研究方法、 决策应用等四个方面,讨论了当前研究可能存在的问题。结合河网地区较为特殊的水文地貌特点,提出了河网城市开展相关研究的主要任务,认为必须解决的若干关键技术方法问题包括:不透水面实地调查方法及与有效不透水面转换、 汇水单元及其多尺度体系、 压力响应体系构建,以及数据分析技术方法等。最后以上海地区为案例,分析了河岸带尺度上的不透水面与河流生态系统之间的压力响应关系。这一研究体系框架试图为相关实证研究提供可实际操作的方法论参考。     

新安江水库二氧化碳排放的时空变化特征

新安江水库是我国华东地区最大的水库,面积580 km2,平均深度30 m,水库水体处于中贫营养状态.为了研究新安江水库中CO_2排放的时空变化特征,2014年12月至2015年12月采用静态浮箱法收集水库表面以分子扩散方式排放的CO_2,使用气相色谱仪分析CO_2浓度.结果表明,新安江水库CO_2排放通量从上游入库河流[(120.39±135.41)mg·(m~2·h)~(-1)]至库区主体[(36.65~61.94)mg·(m~2·h)~(-1)]呈下降趋势,而大坝下游河流中CO_2排放通量[(1 535.00±1 447.46)mg·(m~2·h)~(-1)]显著增加,约分别是上游入库河流和库区主体的13倍和25~42倍.但随着与大坝距离增加,大坝下游河流中CO_2排放通量显著下降,如7 km处的CO_2排放通量仅为出库水体处的20%.在库区主体中,CO_2排放通量具有明显的季节变化:CO_2排放通量在秋、冬季时为正值,最大值出现在冬季(12月或1月),说明此时库区表层水体是CO_2排放源;而CO_2排放通量在春、夏季为负值,最小值出现在春季(3、4或5月),说明此时库区表层水体是CO_2吸收汇,这可能与春、夏季时水体中藻类繁殖有关.所以,在调查水库表面CO_2排放时,应对水库的上游入库河流、库区主体和坝下河流进行全面长期的观测,才能避免低估水库中CO_2排放总量.     

基于能值分析的大坝生态效应评价——以尼尔基大坝为例

能值分析可提供客观真实的统一量化平台,在自然、经济系统整合分析方面具有显著优越性.将能值分析方法引入大坝生态效应评价,提出基于能值分析的大坝生态效应评价概念框架,绘制库区生态系统能值流图,构建包括生态系统运行效率、生态系统组织结构、生态系统功能维持和生态系统环境安全4方面共9个指标的能值综合评价指标体系.对尼尔基大坝建设前后库区生态系统变化进行对比性评价,结果表明,生态系统的运行效率、功能维持能力有较大提升,组织结构出现不平衡,环境负荷较高,可持续发展能力受损,需减少因流域水土流失与塌岸导致的库区泥沙淤积,以控制不可更新资源能值输入.     

城市化对流域生态系统服务价值空间异质性的影响——以南京市九乡河流域为例

以南京市九乡河流域为研究区域,以2003、2009年两期遥感影像数据为基本信息源,在调整生态系统服务价值系数的基础上,计算流域生态系统服务价值,并利用ArcGIS的空间分析功能,研究流域生态系统服务价值的空间异质性及其变化,以及城市化与生态系统服务价值之间的关系。结果表明:2003-2009年,流域生态系统服务价值损失2.63%,达643.1×10⁴元,其中上游生态系统服务价值增加1.57%,而中游和下游则分别减少2.18%和10.58%,耕地流失是中游、下游和流域总生态系统服务价值减少的主要原因;食物生产、保持土壤等单项生态系统服务价值降低,而水文调节和提供美学功能的生态服务价值增加;九乡河流域生态系统服务价值的空间异质性发生了明显的变化,生态系统服务价值降低的区域主要集中在下游的仙林大学城以及中游靠近主城区的西村一带,而升高的区域主要分布在九乡河沿岸;城市化对流域生态系统服务价值的负效应明显。制定严格的生态规划,加强对流域开发建设的分类指导,是恢复和维护九乡河流域生态系统服务功能的有效途径。     

2002-2017年葠窝水库及入库河流水质相关性分析和影响因素

葠窝水库是辽宁省重要的水源地,水质长期处于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ～Ⅳ类。目前,库区与入库河流之间相关性及主要影响因子尚不明确,因此,运用相关性分析及主成分分析法(PCA)对水库及4条入库河流在2002—2017年期间主要水质参数变化趋势、相关性及影响因素进行分析。结果表明:氨氮、石油类和挥发酚为研究水体主要污染指标,自2013年始均有所好转;库区与4条入库河流有显著相关性,3个典型区域中,河流上游区主要污染源为农业面源和生活源;下游区和库区主要污染源为农业面源和工业源,建议加强点源控制和面源削减来改善水质。     

水电开发对河流生态系统服务的效应评估与时空变化特征分析——以武江干流为例

水电开发对河流生态系统的影响不容忽视,科学评估其影响有助于建立更可持续的水电开发模式。以武江干流为例,利用当量因子法和功能价值评估法,分析了武江干流梯级水电开发对受淹没影响的河岸带陆地生态系统和河流生态系统服务的效益及损失,并就其对河流生态系统服务的综合效应进行了评估。结果显示：武江干流水电开发使受淹没影响的河岸带生态系统和河流生态系统本身的服务价值均出现增加,价值增量主要体现在水文调节、水资源供给等服务方面;武江干流水电开发对河流生态系统服务的正效应大于负效应,正效应主要体现在发电、水文调节、气体调节等方面,负效应主要体现在维持生物多样性、土壤保持等支持服务方面。研究认为不同规模水电站的正负效应侧重点不同,不同流域单位电能的生态损失难以直接横向比较。结合多年来武江鱼类资源跟踪调查数据,分析了鱼类生物损失指数的变化趋势,探讨了水电开发在时间上的累积生态效应及水电服务的空间格局差异。由于生物多样性等服务的影响难以用货币直接衡量,加上水域的单位面积服务价值远高于其他生态用地类型,导致负效应的价值评估偏保守,武江干流水电开发的正负效应之比偏大。     

平寨水库荧光溶解性有机质的来源、特征及其动态转化

利用三维激发发射矩阵光谱(3-D EEM)和平行因子分析,研究了三岔河流域平寨水库溶解有机质的来源、组成和转化情况。在平寨水库的入库水、表层水(0～5 m)、深层水(10～60 m)和出库水中,检测到了几种荧光溶解有机质组分,分别为陆源类腐殖质、自源类腐殖质和浮游植物源的类蛋白质(或类色氨酸或类酪氨酸)。陆源类腐殖质的荧光强度在入库水中略高于出库水,表明陆源类腐殖质在水库系统中相对稳定,大坝截流对其影响不大。自源类腐殖质的荧光强度在库区明显高于入库水和出库水,表明自源类腐殖质既由自源有机物分解产生,又在光化学、微生物和大坝物理拦截过程的影响下发生分解;其他荧光组分中也检测到相似的结果。水温、pH、溶解氧和有色溶解有机质表现出相似的季节变化,光化学和微生物以及大坝拦截是引起水库入库水、库区表层水、库区深层水和出库水中荧光溶解有机质时空动态变化的主要原因。     

水电开发对河流生态系统服务的效应评估与时空变化特征分析——以武江干流为例

水电开发对河流生态系统的影响不容忽视,科学评估其影响有助于建立更可持续的水电开发模式。以武江干流为例,利用当量因子法和功能价值评估法,分析了武江干流梯级水电开发对受淹没影响的河岸带陆地生态系统和河流生态系统服务的效益及损失,并就其对河流生态系统服务的综合效应进行了评估。结果显示:武江干流水电开发使受淹没影响的河岸带生态系统和河流生态系统本身的服务价值均出现增加,价值增量主要体现在水文调节、水资源供给等服务方面;武江干流水电开发对河流生态系统服务的正效应大于负效应,正效应主要体现在发电、水文调节、气体调节等方面,负效应主要体现在维持生物多样性、土壤保持等支持服务方面。研究认为不同规模水电站的正负效应侧重点不同,不同流域单位电能的生态损失难以直接横向比较。结合多年来武江鱼类资源跟踪调查数据,分析了鱼类生物损失指数的变化趋势,探讨了水电开发在时间上的累积生态效应及水电服务的空间格局差异。由于生物多样性等服务的影响难以用货币直接衡量,加上水域的单位面积服务价值远高于其他生态用地类型,导致负效应的价值评估偏保守,武江干流水电开发的正负效应之比偏大。     

基于生态系统健康的生态承载力评价

针对自然生态系统和传统生态承载力研究中评价标准相对单一、评价结果简化、不利于实际应用等问题，提出了基于生态系统健康的生态承载力概念，探讨了其内涵和基本特征；建立了水电梯级开发对生态承载力影响和基于生态系统健康的生态承载力计量模型；给出了基于生态系统健康的生态承载力评价指标体系和标准的确定方法，初步构建了基于生态系统健康的生态承载力理论框架．以黄河流域青海片为研究区域，建立了适合该区域的基于生态系统健康的生态承载力评价指标体系、权重和评价标准，并对青海片内水电梯级建设对生态承载力的影响进行了深入分析．结果表明，黄河流域青海片水电梯级开发规划实施的不同阶段对共和县生态承载力指数均为正面影响．但对青海片和沿黄其它县均为负面影响；梯级开发规划全面实施后，将使青海片的生态承载力指数下降9．9％，生态系统健康等级也将由亚健康状态降至不健康状态。     

黑河流域中游地下水时空变异性分析及其对土地利用变化的响应

应用遥感、地理信息系统和地统计学方法,分析黑河流域中游土地利用变化对地下水位时空变异性的响应。首先,通过半变异函数模型分析黑河中游地下水的变异特征,进而利用克里格插值拟合黑河流域中游1985年和2005年地下水位时空分布。其次,结合遥感解译生成的1985年和2005年两期土地利用类型分类图,叠加分析地下水位变化与土地利用类型转移之间的关系。结果表明：①1985~2005年间,整个黑河中游地下水位变化表现为冲洪积扇中上部荒漠区地下水位下降显著,而河谷盆地中部和下游河谷绿洲区地下水位相对稳定,随机（人为）因素对地下水的影响所占的比重增大,整个黑河流域地下水的连通性和脆弱性增加;②土地利用变化表现出区域面积上的自然植被退化,人工灌溉耕地的扩张变化;③地下水位和土地利用的时空变化具有密切的相关性,地下水位急剧变化的区域均是自然植被变化加剧的区域,主要表现为草地退化,戈壁增加。进一步分析得出冲积扇下部和河流细土平原耕地扩张的土地利用方式是导致冲积扇中上部地下水位下降和植被退化的主要因素,这种趋势将影响整个黑河中游地下水系统的补排关系,对地下水资源时空变异性产生深远的影响。     

中小型水电站库区富营养化变化趋势探析——以红岩水电站为例

流域梯级电站开发日益使河流湖库化,特别是建在流域下游的水库尤为明显,湖库富营养化已成为水库的主要生态环境问题,备受中外学者关注。本文通过对红岩水电站库区富营养化程度预测判别,分析了中小型水电站库区蓄水后富营养化变化趋势,提出中小型水电站库区富营养化控制对策,为湖库区水质保护与改善提供参考。     

基于水化学与氮氧同位素的喀斯特山区水体硝酸盐来源示踪与估算——以平寨水库为例

平寨水库地处喀斯特山区,是贵州省重要的灌溉和饮用水库之一,其水环境质量深刻影响着居民生产生活.以平寨水库为研究对象,采用水化学分析方法、氮氧双同位素技术结合稳定同位素混合模型(Bayesian mixing model,MixSIAR),定量识别研究区水体硝酸盐各污染源的贡献率.结果表明:河流及库区水体溶解无机氮主要以硝态氮形态存在,时间上表现为平水期>丰水期>枯水期,空间上呈现出各河流上游浓度差异较大,下游与库区浓度接近,坝前丰水期的硝酸盐浓度较高的特征;研究区水体硝酸盐的转化主要以硝化作用为主,枯水期和平水期其主要来源是生活污水与牲畜粪便和土壤有机氮,丰水期主要为化学肥料;各时期硝酸盐来源中,整体表现为库区的生活污水与牲畜粪便的贡献率高于河流,土壤有机氮与化学肥料的贡献率低于河流.从生活污水与牲畜粪便贡献率来看,其值在河流、库区枯水期分别为59.3%、70.8%,在河流、库区平水期分别为58.3%、72.6%,丰水期值较小.从土壤有机氮贡献率和化学肥料贡献率来看,丰水期贡献率均高于枯水期和平水期.河流、库区丰水期源自土壤有机氮的贡献率分别为35.1%、32.8%,源自化...     

澜沧江小湾水坝运行前后大型底栖动物群落及水质评价

为探究大型河流建坝前后大型底栖动物群落动态及水生态系统的变化情况,选取澜沧江中游小湾水坝库区及下游河段为研究区,结合流域梯级水坝建设规划,分别于2008年、2010年、2011年和2016年开展大型底栖动物定点采样调查,分析水坝运行前后大型底栖动物群落物种组成、密度、生物量、功能摄食群的变化,并开展水质评价和库区总生物量分析.结果表明:大型底栖动物群落优势种由适应自然河流急流生境的昆虫纲蜉蝣目、襀翅目和毛翅目（EPT种类）演变为适应水库静水环境的双翅目摇蚊科和寡毛纲种类;密度和生物量与蓄水前相比显著降低,表现为坝前静水区低于上游过渡区的分布格局;功能摄食群由掠食者种类占优势演变为收集者占优势;基于Goodnight-Whitley指数的水质评价结果表明,库区水质相比蓄水前有逐渐变差的趋势,坝前静水区与过渡区相比水质相对较差;库区大型底栖动物总生物量显著低于蓄水前自然河流时期.研究显示,由于澜沧江小湾水坝蓄水后生境条件的变化,库区大型底栖动物群落及其分布格局发生了明显变化,同时受澜沧江上游河段梯级开发的影响,库区大型底栖动物群落还处于动态变化过程中.      

河流氧化亚氮产生和排放研究综述

氧化亚氮(N2O)是仅次于二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的重要温室气体.由于人类活动对土地的影响导致河流系统中氮的可利用性增加,河流生态系统的N2O排放量正日益增长.本文对国内外河流水体N2O溶存浓度和饱和度、水-气界面排放通量及沉积物-水界面交换通量等数据进行了收集,并总结和分析了河流生态系统中N2O的产生机制及主要影响因子.     

丹江口库区土地利用格局与水质响应关系

为探究山地丘陵地区不同土地利用类型对流域水质的影响,利用2014年丹江口库区流域Landsat 8遥感影像数据(分辨率为30 m)和14条入库河流的水质数据,以库区14个小流域为基本研究单元,采用流域分割和多元统计分析相结合的方法研究土地利用类型对入湖河流水质的影响.结果表明:丹江口库区14条直接入库河流ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(NH₄+-N)和ρ(TP)年均值分别为14.98、4.06、1.32和0.17 mg/L,可将其划分为3组,即清水保育型、轻污染防控型和重污染治理型,各组之间的显著性差异指标为ρ(COD_Cr)、ρ(NH₄+-N)、ρ(TN)和ρ(TP).冗余分析显示,建设用地对14条主要入库河流水质指标的影响最大,尤其是对重污染河流ρ(TN)、ρ(COD_Cr)和ρ(COD_Mn)的影响较大,应划为蓝线优化开发区;耕地对清水保育型和轻污染防控型河流ρ(TN)和ρ(TP)的影响较大,并且对ρ(TN)的影响大于ρ(TP),划为黄线控制区;林地有助于削减水体污染物,是流域主要清水产流区,划为红线保护区.      

冀西北间山盆地区景观格局变化及优化研究——以河北省怀来县为例

景观格局的改变会对区域生态系统功能产生影响,对其格局进行优化调控是维持区域生态系统功能稳定性的重要手段。研究以怀来县为例,通过解译判读1993、2003和2013年3期遥感影像,分析了研究区景观格局特征,发现研究区景观破碎化程度呈上升趋势,结合各景观类型在地形位上的分布特征和生态系统服务功能,运用最小累积阻力模型构建了生态源地、生态廊道和生态节点等景观组分,整体连通性指数(d IIC)和可能连通性指数(d PC)评价结果表明河流交汇处及水库周边等区域对景观连通性重要值最大,然后划分了景观生态维持区、景观生态恢复区、景观生态功能强化区和景观生态功能保护区,为该地区景观生态优化提供指导借鉴。