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     

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。     

三峡水库藻类“水华”预测

根据三峡库区江段16条一级支流以及重庆市35座大中型〖JP2〗水库的调查资料，分析天然河流与水库两种不同水流条件下，水体叶绿素a浓度与总磷和透明度的关系。结果发现,在水库环境中，水体叶绿素a的浓度与总磷以及与透明度都具有较好的相关性，但在河流条件下则没有明显的关系。由于三峡库区江段大多数支流的营养水平已达到富营养化状况，当三峡水库建成、水流条件发生变化后，在支流河口等水域存在爆发“水华”的风险。为此，我们根据1998年枯水期，在三峡库区长江江段流域面积大于100 km2的40条支流河口实测的总磷浓度，利用所建立的水库环境中总磷与叶绿素a 浓度的关系，对三峡成库后在局部水域爆发“水华”的可能性和程度进行了分析，并提出了相应的对策。     

长江三峡水库水污染控制若干问题

论述了三峡水库几个重要水环境问题,对近年来三峡水库水污染控制科学研究工作进行回顾,评述了一些重要研究成果,就三峡水库水质模拟、水体富营养化、水库泥沙截留淤积和重金属污染等问题进行了深入探讨。基于国际水协会最新推出的河流水质模型,提出了三峡水库水环境模拟研究的观点和方法;基于湖泊（水库）生态动力学模型原理,在对水体中磷元素预测的基础上,从营养盐含量、水深、流速、温度因素等与富营养化非线性映射关系出发,初步建立三峡水库水体富营养化人工神经网络模型,对三峡水库水体富营养化潜势进行研究,分析讨论了一些初步结果;论述了水库泥沙截留淤积及其与水体中污染物,特别是重金属污染的相互作用;建议三峡水库近期内应予以重视的一些重要水环境科学问题。     

三峡水库支流神农溪库湾倒灌异重流特征及成因分析

三峡水库蓄水以来，库区干支流水动力变化显著。探明三峡水库支流库湾倒灌异重流的成因对库区水华防控调度十分关键。基于2018年野外观测数据，对神农溪库湾水流速度，水温，浊度等因素进行分析。结果表明：库湾春冬季由于水温变化不大，泥沙含量很低，干支流密度差较小，导致倒灌异重流呈无规律状态；夏秋水温变化较大，泥沙含量大幅升高，水体多以中、底层倒灌形式从干流潜入库湾。库湾在汛期受泥沙含量较高的影响，导致水体密度增大形成异重流，且大部分出现在库湾中底层，其他月份异重流是由水体温差形成的，温差是倒灌异重流的主要成因；汛期6~8月，干支流泥沙含量升高，泥沙含量对水体密度的贡献率增大，最大为75%；其他月份水体密度主要受水温影响，水温对水体密度的贡献程度在各月均超过80%，最大贡献率为95%。     

神农架地区大型水库库湾夏季藻类-营养非线性动力学分析

对大神农架地区大型水库库湾-三峡水库香溪河库湾夏季水华期间藻类的营养吸收生长构建了非线性动力学模型.模型反映了时间变化的整体趋势并可模拟藻类生物量峰值.通过改变初始磷浓度,系统均可达到两种藻消亡的平衡态,且模型可在一定程度上预测不同营养水平水体中水华暴发的可能性和强度.展示了动力学系统内部的变化可在一定范围内反映真实世界,通过系统内参数的调节,系统可达到或远离平衡态,以朝生态环境友好的方向发展.     

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.     

三峡水库生态调度的适应性管理研究

三峡水库的生态调度管理是具有世界难度的动态多目标的决策过程。对三峡水库生态调度的复杂性和管理的不确定性进行分析,提出生态调度适应性管理的基本概念,并构建其理论框架。同时,基于其理论框架深入探讨了三峡水库生态调度的适应性管理需求,认为现阶段需求主要集中在中下游综合性生态流量、水生资源保护、库区水环境保护、中下游干旱及低水位补水、湿地保护5个方面。利用适应性的管理模式,通过持续监测、评价与调整,建立各部门及流域利益相关者参与、协商和交流的平台,以发挥水库最大的综合效益。鉴于目前属于三峡水库试验性蓄水期的阶段性特征认识,加之生态环境影响的滞后性,经济发展、社会转型、认知水平的提高和环保意识的觉醒,需要适应性管理目标随生态调度需求的演替进行不断地调整     

三峡水库蓄水期不同调度方案对洞庭湖出口水位的影响

洞庭湖水情受到长江和四水的综合影响,因此三峡水库蓄水运行必将对洞庭湖出口水位产生影响。通过构建模型对洞庭湖出口的水位过程进行模拟,以三峡出库日均流量、洞庭湖四水合成日均流量为输入,城陵矶站日水位过程为输出,以量化和分析城陵矶水位变化受三峡水库调度的影响。通过三峡入库流量代替出库流量,还原自然状态下的水位过程,并根据各调度方案计算的出库流量模拟各调度方案下城陵矶的水位变化过程。对比各调度方案下三峡水库蓄泄水对洞庭湖出口水位的影响可以发现：各蓄水方案对洞庭湖出口水位都造成了一定的影响,起蓄时间较早的方案影响时间较长,整体上平均水位变化也较大,但起蓄后水位变化较为平缓;起蓄时间较晚的方案影响时间较短,整体上平均水位变化相对较小,但起蓄后水位变化较为剧烈。考虑到不同年份和不同来水类型情况对洞庭湖出口水位的影响存在差异,各蓄水方案的优劣需要具体分析和讨论     

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。     

三峡水库175 m蓄水运行后鱼类汞污染风险研究

三峡水库的生态安全受到高度关注,三峡水库成库后是否会出现汞等重金属生态风险增加的“水库效应”,不仅是需要论证的科学命题,也是关系到库区人民身体健康的重要问题。2011年在三峡库区忠县至秭归段选择“湖沼化”特征最为显著的8条支流采集了鲤、鲢、鳙、鲇、鳜等常见经济鱼类标本,系统分析了库区鱼类标本肌肉中的总汞含量。研究结果表明,三峡库区支流鱼类肌肉中总汞含量最高为109.6 μg/kg,最低为30.5 μg/kg,平均含量为56.4 μg/kg。与蓄水前的调查结果相比,蓄水运用10 a后库区鱼类肌肉总汞水平尚未明显增加。但是,不同营养等级鱼类之间,肌肉总汞浓度水平随营养等级增加有明显增高,三峡水库水生食物链表现出显著的汞的生物累积。值得注意的是,底层鱼类汞的生物累积强度明显高于上层鱼类,暗示水库底栖过程的“汞活化”依然是需要关注的潜在生态风险     

三峡水库库首水温监测及初步分析

水温是评价水库水生态系统影响的重要水质参数之一,为研究三峡水库库首水温分布状况,于2011年在距三峡大坝约为35 km处,对三峡水库建成后各个运行期库首水温进行了详细监测。研究发现：在已确定的三峡工程常规调度运行方式下, 12~4月库首底部形成明显的低温区域,3月表层和底部水温之差为全年的最大值208℃,最大温度梯度为0156。5月底部低温区迅速减弱,表层和底部水温之差小于10℃。6~9月期间,低温区一直处于减弱的趋势,水体垂向掺混逐渐增强,库首水温垂向分布基本均匀一致。但进入10月后,由于上游来流水温较低,水体由于密度较大而潜入底部对低温区域起到了加强的作用,致使表底层温差达到146℃。根据2012年3~5月对三峡水库库首茅坪断面水温监测数据可知,在横向断面上,水温几乎没有差别。在分析三峡水库库首水温空间分布时,可以近似认为其横向水温分布基本一致。为研究三峡大坝的建成对河道水温的改变以及坝前是否存在水温分层现象提供依据和参考     

水温分层对香溪河库湾浮游植物功能群季节演替的影响

三峡水库水环境问题近年来引起社会广泛关注,以浮游植物功能群为基础,通过对2010年1~12月香溪河库湾水温、浮游植物等进行跟踪监测,探究支流库湾浮游植物群落结构演替趋势及其影响因子。结果表明：香溪河库湾2010年共出现18个浮游植物功能群,其中B、X1、P、Y、X2、D、LO、J、MP、G是代表性功能群;水温分层的季节性发育和消失是浮游植物群落结构演替的主要影响因素;冬季以耐受水温及光照限制的CS/S策略藻种为主;春季弱分层时,CR/R策略藻种适宜生长;夏季汛期时,呈现CR/R/C/CS多种策略藻种混生格局,强分层时,适宜稳定生境的S型策略藻种占据优势;秋季分层被打破,群落结构演替为耐受频繁波动环境的R型群落格局占优势     

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。     

三峡库区藻类种群结构与密度变化及其与氮磷浓度的相关性分析

2003年1月~2004年12月对三峡湖北库区江段5个采样点及其一级支流——香溪河流域6个采样点的浮游藻类进行了为期2周年的调查,共采集和鉴定浮游藻类定性和定量水样1 000余个,获得有效数据2 000多个。数据显示,蓄水前（2003年1月~2003年6月）、蓄水1周年（2003年6月~2004年5月）和蓄水1.5年（2004年6月~2004年12月）3个时间段之间,被调查水域的浮游藻类群落结构、细胞密度和水质状况均存在一定的差异。总体而言,藻类的群落结构干流江段以硅藻为主,绿藻次之;支流水域以绿藻占据首位,硅藻次之。被调查水域藻类的细胞密度随蓄水时间的延长呈增长趋势,并显示一定的季节性差异;藻类细胞密度与TP的相关性比与TN的相关性更为密切。目前干流江段和支流水域的水质状况分别为中营养型和中－富营养型,较建坝蓄水前的水质有所下降。在分析导致藻类种群结构和细胞密度变化原因的基础上,建议加强对库区水质的检测和保护,以杜绝和防止库区的水域环境进一步恶化。     

三峡水库洪水资源化多目标决策评价模型

进入21世纪,随着我国经济的飞速发展,人与水的关系越来越紧张。水资源短缺、水质恶化和水环境污染等问题日益严重,人们也在不断探索解决这些问题的办法。在总结经验教训的基础上,人们提出了"洪水管理"的新策略。洪水资源化是洪水管理的一项重要内容,也是解决水资源短缺危机的一个重要途径。汛限水位是综合利用水库运行和调度的重要参数之一,它影响着防洪效益和防洪风险。以三峡水库洪水资源化问题为背景,对三峡水库的多种汛限水位组合方案,建立了多目标决策运行的指标体系。以层次分析法为基础对各指标权重进行计算,得到了各指标相对于总目标的组合权重,并通过均衡规划求解得到了洪水资源化多目标决策运行方案的最佳均衡解。     

三峡水库消落区生态环境保护与调控对策研究

三峡水库建成后,由于水库调度引起库水位周期性的涨落,在库区两岸形成周期性变化的水陆交错区域即消落区。消落区是水、陆生态系统的交错地带,具有生态脆弱性、变化周期性和人类活动频繁性等特点。随着三峡工程逐步投入使用,人类活动对消落区的影响也逐渐增加,并且消落区自身存在生态脆弱性,如果不采取有效措施,它将影响三峡工程的正常运行和整个库区的可持续发展。因此,针对消落区的水、土环境变化特点,分析了消落区土壤与水环境的相互影响,提出了利用生物缓冲带、复合生态、坡地农业、流域生态学、人工湿地及生态河堤等技术来对消落区生态环境进行保护与调控的措施。