汉江下游河段水质生态模型及数值模拟

基于包含浮游动物作用的一维水质生态数学模型，考虑了长江水位的顶托作用，采用有限体积法，建立了汉江水质生态数值模型，用1992年的实测资料进行参数识别，对汉江1995年至1998年的水动力、氨氮、硝氮、凯氏氮、总磷、溶解氧（DO）生化需氧量（BOD），以及浮游植物的迁移转化规律进行了数值模拟，模拟结果与实测资料吻合较好，说明所建的模型符合汉江下游河段的实际情况。数值模拟结果表明：当汉江下游水体机物含量较高，水温6℃以上和光照充足时，汉江下游河段适宜藻类生长，易发生“水华”现象。特别在枯水季节，在流量较小和流速低的情况下，水体中藻类会过快生长。藻类的生长速度因各断面的流速、水深和水面宽的不同而不同。     

黄壤坡面土壤分离速率研究

黄壤坡面侵蚀是长江中上游泥沙的主要原因之一,因此对该地区的土壤分离过程的量化研究对土壤侵蚀机理研究的深入和水土流失防治具有一定的理论和实践意义。通过变坡水槽冲刷实验,研究了黄壤坡面土壤分离速率与坡度、流量及主要水动力参数间的关系,探寻模拟土壤分离过程的最优参数。试验结果表明：土壤分离速率与流量、坡度和多个水动力学参数都呈正相关关系。坡度和流量的幂指数均＞1,表明二者在实验测定范围内对土壤分离速率有叠加增大作用。水流功率（R2=0.93）与土壤分离速率拟合方程的决定系数最高,表明用水流功率来描述土壤分离速率能获得更多有效信息。当单位水流功率＞0.281 m/s后,土壤分离速率随其增大而剧烈增加。但是径流剪切力（与土壤分离速率的决定系数为R2=0.83）值的计算只需获得坡度和水深等数据,水流功率值的计算不仅要采集坡度和水深等数据,还要获得流速等获取难度相对较大的数据。因此,采用径流剪切力来描述土壤分离较水流功率更为方便,而采用水流功率来估算土壤分离速率更为精确。     

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     

南水北调工程实施后汉江水华发生可能性研究

南水北调中线工程对汉江中下游的生态与环境影响已有大量的研究成果,特别是对水华问题进行了更为深入的研究,但是其研究主要集中于仙桃至河口段,而沙洋以上河段还未进行过水华方面的研究工作。鉴于1998年及2003年两次发生的水华事件影响范围都达沙洋以上河段(已达湖北钟祥河段),以及南水北调中线工程实施后汉江河道流量减小,流速降低,水环境容量降低,特别是兴隆枢纽回水区的壅水作用使其水体流速大幅下降(经计算小于0.3 m/s),再加上汉江中下游水体中总氮、总磷含量普遍偏高,对兴隆枢纽回水区及襄樊市区段水华发生可能性分别应用加权灰关联度以及模糊数学中的隶属度概念进行了计算评价,得出结论为：在维持污染现状情况下兴隆枢纽回水区在枯水期(505.7 m\+3/s流量)具备水华事件发生的水文及营养物质条件;到2020年襄樊市区段也将具备水华事件发生的水文及营养物质条件。     

基于CE-QUAL-W2模型的龙川江支库富营养化预测

支库水体由于流速缓慢、水温高且营养物质易于富集,较主库更易发生富营养化。通过立面二维水动力学和水质模型(CE-QUAL-W2)对金沙江乌东德水库蓄水(2020年)后龙川江支库的富营养状况进行了预测。结果表明:在水位较高的春季4月和汛末蓄水期8~9月,大于60%河段的表层水体中Chl-a浓度均超过64mg/m3,该时期富营养化风险较大;而在水位快速下降的泄水期5~7月及水温较低的冬季12~2月库区Chl-a值均未达到26mg/m3,富营养化风险相对较小。在此基础上,对影响支库藻类生长的主要因素进行了分析,在库区营养盐浓度均较充足的4月和8月,由于靠近河口段表层水域存在较为明显的水温分层及缓慢的流速,藻类在此区域大量聚集,且汇口处Chl-a浓度较上游库尾处来流分别提高了近70倍和100倍;干流对支流的倒灌影响有时会为支库提供有利于藻类生长的水动力和水温条件,并其也是龙川江支库营养盐的一个主要来源。通过对乌东德单独运行时的调度情景和削减入流营养盐的数值模拟表明,采用降低水库运行水位或"双重营养盐削减"的措施,均能够有效的达到制约支库库区富营养化的目的。     

澎溪河回水区水体叶绿素a含量与流速相关关系研究

以三峡库区支流澎溪河回水区为特征区域,研究三峡水库回水区水动力条件对水体富营养化的影响。根据三峡水库的调蓄过程,在175 m高水位、小流量、低污染负荷和145 m低水位、大流量、高污染负荷两种设计条件下模拟澎溪河水体断面平均高锰酸盐指数（CODMn）、总氮（TN）、总磷（TP）浓度和叶绿素a（Chl a）含量。研究表明：澎溪河回水段从上游到下游的CODMn、TN、TP浓度有增加的趋势,在接近河口处有趋同于长江水污染物浓度的趋势。145 m低水位的大流量、高污染负荷设计条件下Chl a含量较高,在弯道下游和河道水面开阔的高阳、双江大桥断面的流速减缓区段,出现Chl a含量峰值。拟合澎溪河水体流速及Chl a含量相关关系,在枯丰两种设计条件下建立水体流速(V)与Chl a含量(S)的相关关系式,分别为S=0186 0〖DK〗·V-0353 6(相关系数r2=0838 0)和S=10844 9〖DK〗·V-0293 9(相关系数r2=0825 4)。模拟结果表明：加大水体流速有利于抑制Chl a含量。通过改变水动力条件控制水体富营养化具有可行性     

丹江口水库蓄水后汉江中下游水文时空变化的#br# 定量评估及其生态影响

采用变化范围法（RVA）定量研究了丹江口水库蓄水后汉江中下游水文情势的时空变化,评估出汉江干流变化度最大的江段和水文特征指标类别,分析了其对应的生态影响,并针对汉江流域的四大家鱼和水华问题进行了敏感水文指标的变化度分析。结果显示:丹江口大坝蓄水后,汉江下游河道流量是中变化度占主导,比例范围为47～63%;水位是高变化度占主导,襄阳站和皇庄站高变化度的水文指标所占比例远大于其它站点,依次为53% 和75%,各站水位较蓄水前下降了1～2 m。黄家港站高/低流量脉冲出现的频率减少（变化度为-0.49和 -0.62）,且持续的时间变短（变化度为-0.87和 -0.74）。皇庄站和襄阳站流量和水位的月均值和极值较蓄水前减少,逆转次数在高RVA范围内较蓄水前增加（变化度为1.82）。四大家鱼产卵的敏感水文指标出现频率较蓄水前减少,且为中高变化度。下游河道枯水期流量和水位减小,增加了水华发生几率。     

丹江口水库蓄水后汉江中下游水文时空变化的定量评估及其生态影响

采用变化范围法(RVA)定量研究了丹江口水库蓄水后汉江中下游水文情势的时空变化,评估出汉江干流变化度最大的江段和水文特征指标类别,分析了其对应的生态影响,并针对汉江流域的四大家鱼和水华问题进行了敏感水文指标的变化度分析。结果显示:丹江口大坝蓄水后,汉江下游河道流量是中变化度占主导,比例范围为47~63%;水位是高变化度占主导,襄阳站和皇庄站高变化度的水文指标所占比例远大于其它站点,依次为53%和75%,各站水位较蓄水前下降了1~2 m。黄家港站高/低流量脉冲出现的频率减少(变化度为-0.49和-0.62),且持续的时间变短(变化度为-0.87和-0.74)。皇庄站和襄阳站流量和水位的月均值和极值较蓄水前减少,逆转次数在高RVA范围内较蓄水前增加(变化度为1.82)。四大家鱼产卵的敏感水文指标出现频率较蓄水前减少,且为中高变化度。下游河道枯水期流量和水位减小,增加了水华发生几率。     

基于WebGIS三峡干流水质模拟平台研究

三峡蓄水成库后仍属于典型的河道型水库,其总体水流、水质运动特性符合一维水流水质运动规律。针对三峡库区总体水流、水质运动特性,采用一维水流水质模型对三峡库区水流和水质进行了模拟。以该模型为核心,利用Web Services技术开发并在互联网上发布了模型服务,在此基础上采用成熟的WebGIS和富客户端Flex等技术构建了适用于三峡库区的干流水质模拟平台;能够实现包括各计算断面流速、流量、水位以及污染物浓度时空过程在内的三峡库区干流流速场和浓度场的数值模拟。以库区干流清溪场至十里铺断面内的江段作为模拟实例,利用该平台模拟计算江段内水流和水质状况,并以水文水质同步观测数据对模拟结果进行验证,结果表明其具有较好的模拟效果;为三峡库区污染物总体输移扩散特性研究提供了有利工具,同时也为国家和地方政府进行库区水环境决策提供了技术支持     

丹江口水库对汉江中下游影响的生态学分析

基于黄家港水文站1954～2000年的日径流量资料,以1967年为节点,将47年水文序列划分为节点前的“近自然状态河流”和节点后的“人工干扰状态河流”两种水文情势。采用Richter提出的变动范围法,基于包含32个水文参数的水文改变指标体系,定量评估了黄家港水文站1967年前后水文情势的变化。根据分析,把1967年之前的各个水文参数的第1至第3四分位数间的数值范围设为管理目标。进一步分析了丹江口水库的修建对汉江中下游生态水文的影响。结果表明,1967年以后,丹江口水库的修建对汉江中下游水文情势的影响较为显著：极大地改变了径流的年内分配,使流量过程均化,使极值流量出现日期提前、历时缩短等等。在此基础上,结合汉江中下游河道生态系统的特点,以鱼类为指示生物,初步探讨了上述水文情势的变化对汉江中下游鱼类的生长、繁殖和越冬等带来的影响,并对如何降低不利影响提出了相应的改进措施.     

三峡水库“水华”成因初探

2004年3月、5月、7月、8月、10月和2005年5月对长江干流29个站点进行了5次调查。2004年3月（旱季）在三峡库区坝前（秭归）发现藻类“水华”，藻类密度达2.73×106 cells/L，优势种类为拟多甲藻。2004年8月（雨季）和2005年4月（旱季）沿香溪河下游及河口区以及香溪河口到三峡大坝干流江段进行了2次6个断面分层调查，两次调查中在香溪河下游以及香溪河口区发现了严重的藻类“水华”，藻类密度高达1.87×107 cells/L 和1.67×107 cells/L，优势种分别为蓝隐藻（1.84×107 cells/L）和美丽星杆藻 (1.34×107 cells/L)。相关分析结果表明：三峡库区干流藻类数量和生物量与水库的出水流量有着显著的负相关(Spearman，r=-1.000, r=-0.900, p<0.05)，而与可溶性营养盐（NO3 N, PO4 P, SiO3 Si）的浓度无显著的相关性；在2004年7~8月（雨季）香溪河下游及河口区浮游植物生物量与主要营养盐（NO3 N, PO4 P,SiO3 Si）的浓度呈显著负相关（Spearman,p<0.01, p<0.05,p<0.01, n=21）；在2005年4月（旱季）该河段藻类密度与主要营养盐（NO3 N N,SiO3 Si）呈显著负相关 (Spearman, p<0.05，p<0.01,n=28)，但与PO4 P无显著的相关性。香溪河口到秭归的坝前库区河段藻类数量与主要营养盐（NO3 N, PO4 P,SiO3 Si）没有显著相关性(Spearman, │r│<0.2, n=20)。然而香溪河下游及河口区主要营养盐（NO3 N, PO4 P, SiO3 Si）浓度却低于长江干流。可以推断三峡库区蓄水后干流和支流发生“水华”的最主要原因是筑坝后库区内水动力条件的改变而非营养盐浓度较高。随着三峡工程的全面完工，库区内水体滞留时间的进一步延长，三峡库区水体富营养化趋势将会进一步加剧。     

春季香溪河库湾CODMn时空分布及其影响因子初探

于2012年春季在香溪河库湾合理布置断面观测,分析水体高锰酸盐指数(CODMn)的时空分布特征,并对CODMn与水体中叶绿素a、溶解氧(DO)、水体垂向稳定系数、总氮(TN)和溶解性硅酸盐(D Si)进行相关分析,以期为香溪河流域有机污染的治理提供支持和指导。结果表明：春季香溪河库湾CODMn浓度变化范围为1.40～5.36 mg/L,4月CODMn均值明显高于3月和5月,为366 mg/L,整个春季CODMn浓度从下游至上游呈现明显增大的趋势。相关分析发现,春季水华暴发期间,CODMn与叶绿素a显著正相关(分别为072和074),而在未暴发水华的3月二者的相关性不显著。浮游植物和水体稳定系数是影响CODMn变化的主要因素。倒灌异重流使得高含氮、低CODMn浓度的长江干流水体进入库湾下游并稀释CODMn浓度。CODMn与DO在3月和5月的弱相关关系为香溪河CODMn特殊的分布特征提供了其它合理的解释,其分布特征受多种因素的共同影响。春季库湾上游有机污染趋于恶化,限制支流特别是上游污染物的排放是改善有机污染现状的有效途径     

赣江河岸带植被的数量分析

河岸带是河流-陆地生态系统的重要生态交错带,具有独特的生态系统结构和功能。基于植物群落的野外标准样方调查,采用双向指示种分析(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)的多元分析方法,对赣江河岸带植物群落进行数量分类与排序。TWINSPAN将所调查的109个样方分为7组。DCA排序将TWINSPAN分成7组的第1和2组合成了一个植被类型,其余类型与TWINSPAN分类的结果比较一致。结合分类与排序结果,可将赣江河岸带植被分为6个植被类型：河岸带草丛、河岸落叶阔叶群落、河漫滩草甸、河岸常绿阔叶林、河岸针阔混交林、岗地马尾松林,这6个植被类型在赣江河岸带有明显的分布格局。赣江河岸带植被为典型的隐域性植被,然而其物种组成又兼具中亚热带常绿阔叶林地带的烙印。受人为活动影响,河岸带植被结构及其功能均发生退化。因此,亟需加强河岸带恢复重建和生态系统管理     

河口盐沼植物分布对有效光合辐射的响应

对东滩植被带光量子通量密度的调查研究表明:互花米草带与海三棱藨草带光量子通量密度没有显著性差异,其值分别为1 570和1 556μmol/(m2·s)。光照对两物种的生长、繁殖等植物行为的影响只取决于其对光照的利用能力和效率;在互花米草和海三棱藨草混生带,到达互花米草和海三棱藨草的光量子通量密度之间存在显著差异(P0.05),互花米草对海三棱藨草的遮荫效应达63%,表明互花米草对海三棱藨草具有强的遮荫作用。光照不足严重影响海三棱藨草的生长,在混生带,海三棱藨草生长速率降低,种群密度和生物量减少,植株高度增加。因此,互花米草对海三棱藨草的遮荫作用,抑制了海三棱藨草在中潮滩的更新过程,因而也是造成海三棱藨草生境丧失的重要原因之一。     

长江上游长薄鳅生长和种群参数的估算

2010年9月~2012年8月在长江上游攀枝花等9个采样点收集到长薄鳅（Leptobotia elongata Bleeker）样本1 528尾,基于体长频率数据采用世界粮农组织（FAO）开发的FiSAT II软件研究了长江上游长薄鳅的生长与种群参数。估算结果显示长薄鳅的极限体长（L∞）为6561 mm,生长系数（k）为015/a,理论生长起点年龄（t0）为－0048 a。采用Pauly的经验公式估算长薄鳅的自然死亡系数（M）为033（其中长江上游年平均水温为184℃）,总死亡系数（Z）、捕捞死亡系数（F）和开发率（E）分别为085、053和062。2010～2011年长江上游长薄鳅年均资源重量和资源数量分别为1321 t和162 862尾,最大可持续产量（MSY）为517 t。经相关估算参数和相对单位补充渔获量分析得出,当前长江上游长薄鳅已处于过度捕捞状态,有必要采取有效保护措施     

洞庭湖湿地土壤持水能力及其影响因素研究

土壤持水能力是反映土壤调节水文和供给植物耗水的重要指标,受土壤有机质、容重、机械组成和植物地下生物量的直接或间接影响。与森林和农田生态系统相比,湿地土壤持水能力关注较少。于2010年12月,对洞庭湖湿地3种主要植被（苔草、芦苇和杨树）土壤持水能力、土壤理化性质和地下生物量进行了调查,并采用主成分分析对影响土壤持水能力的主要环境因子进行了分析。结果表明：除非毛管孔隙度外,3种植被上层土壤的总孔隙度、毛管孔隙度、田间持水量和含水量差异显著,均为苔草＞芦苇=杨树,而中、下层无显著差异。沙粒为苔草≥杨树≥芦苇,而粗粉粒、细粉粒和粘粒均为杨树≥芦苇≥苔草;容重为杨树≥芦苇＞苔草,有机质为苔草=芦苇＞杨树。各级别生物量在植被类型大小顺序不一：总地下生物量、0～1 mm和＞5 mm径级地下生物量均以芦苇最大,而1～5 mm径级地下生物量则以苔草最大。主成分分析表明,上层土壤,容重、有机质和1～5 mm径级地下生物量是影响其持水能力的主要因素,而中层土壤和下层土壤,环境因子对土壤持水能力的影响很小。此研究对于洞庭湖生物多样性保护和湿地管理政策的制定具有重要意义     

雅鲁藏布江异齿裂腹鱼生活史对策和种群资源利用现状

2008年8月至2009年8月在西藏雅鲁藏布江中游采集到异齿裂腹鱼（Schizothorax oconnori）1 126尾,对其生活史对策和种群资源利用现状进行了研究。结果显示：异齿裂腹鱼的总死亡系数（Z）雌性为0.090/a,雄性为0112/a;自然死亡系数（M）雌雄分别为0053/a和0064/a;捕捞死亡系数（F）雌雄分别为0037/a和0048/a;开发率（E）雌雄分别为0415/a和0428/a。以达氏鳇（Huso dauncus）和尖头塘鳢（Eleotris oxycephaoa）作为参照物,运用模糊聚类进行分析,表明异齿裂腹鱼属于比较典型的K 选择类型鱼类。在现捕捞死亡系数、现起捕年龄和现自然死亡系数下,异齿裂腹鱼的繁殖潜力比雌雄分别为5280%和5164%,都大于目标参考点40%。通过单位补充量亲鱼生物量模型分析,显示目前雅鲁藏布江中游异齿裂腹鱼种群资源的开发水平较为合理     

汉江上游黄坪村段东汉时期古洪水水文学研究

对汉江上游郧县黄坪村剖面的沉积学特征及所在河段地貌进行了研究。发现剖面中夹有典型古洪水沉积物,其记录了发生于1 900~1 700 a B.P的古洪水事件。根据水文学和沉积学原理,利用尖灭点法和SWD厚度与含沙量关系法恢复的古洪水行洪水位高程分别为15495和15685 m,用比降法恢复的古洪水洪峰流量为65 320和74 442 m3/s。根据2011年汉江洪水洪峰痕迹高程用相同方法反推洪水流量,用Baker提出的河流流域面积与洪水洪峰流量关系进行了验证,证实所恢复的古洪水洪峰流量是合理的     

镇江通江城市河道浮游植物优势种群生态位分析

基于2011年对镇江市典型通江城市河道--古运河4个季节浮游植物组成与分布的现场调查与分析,采用改进的Levins公式和Petrailis指数分析了河道内浮游植物优势种群生态位宽度值和生态位重叠程度变化。结果表明：不同季节各优势种的生态位有较大差异,各物种对环境因子的适应能力存在较大差别。河道内春、秋季分别以十字藻、微囊藻生态位最宽,河道内以蓝、绿藻为主要发展型优势种;夏、冬季均以小环藻生态位最宽,硅藻门优势地位明显。不同时期河道内生境条件变化影响了藻类种群结构变化与优势种生态位的差异