三峡水库生态调度试验对四大家鱼产卵的影响分析

2011年以来,三峡水库持续开展了促进长江中游四大家鱼产卵的生态调度试验.采用鱼类早期资源调查方法研究了三峡水库生态调度实施以来四大家鱼自然繁殖、水文环境要素的年际变化特征,采用系统重构方法分析了四大家鱼自然繁殖的关键生态水文要素,提出了宜昌江段涨水过程的生态调度优化条件.结果表明:①2012—2018年三峡水库共开展了11次生态调度试验,生态调度使得宜昌江段持续涨水时间范围为2~9 d,水位日均涨幅范围为0.43~1.83 m,流量日均增幅范围为1 080~5 800 m3/s,起始水温范围为17.5~23.5℃.②沙市江段监测到四大家鱼鱼卵时的水温分布范围为19.2~25.5℃、平均值为22.5℃,流量分布范围为11 000~33 600 m3/s、平均值为16 890 m3/s;水温平均值在各年份间没有显著性差异,流量平均值在各年份间有显著性差异.③沙市江段四大家鱼鱼卵组成以草鱼和鲢为主,二者年均产卵量约占总产卵量的85%,青鱼和鳙年均产卵量约占总产卵量的15%.除2016年外,生态调度期间四大家鱼的产卵量占监测期间四大家鱼总产卵量的比例较大,变动范围为31.90%~66.58%.生态调度期间,四大家鱼自然繁殖性能普遍好于非生态调度时期,表现为产卵持续时间更长、产卵场范围更广、单次洪峰的产卵规模更大,证实了实施生态调度的有效性.④持续涨水天数、初始水位和产卵时序是影响2012—2018年宜昌至沙市江段四大家鱼产卵量的重要生态水文参数.⑤为增加宜昌至沙市江段四大家鱼产卵量,宜昌江段需满足的水文条件为断面初始流量达14 000 m3/s,持续涨水4 d以上,水位日涨幅平均大于0.5 m,流量日增幅平均大于2 000 m3/s,与前一次洪峰的间隔时间在5 d以上.研究显示,三峡水库连续实施生态调度对近年来长江中游四大家鱼的种群恢复起到了一定的作用,未来应将建模和监测手段整合到生态调度试验中以分析长期的生态响应,并建立一套科学的生态调度效果评价体系来评价流量调节对四大家鱼产卵活动的影响.      

三峡库区降水化学组成及时空变化特征

对2000-2009年三峡库区巴南、涪陵和万州3个观测点降水的pH、电导率及其主要化学成分的时空变化进行了分析研究.结果表明,巴南、涪陵、万州降水pH平均值分别为5.76、6.03和5.52,平均电导率分别为117.3、72.3和63.1 μS·cm-1,降水酸化趋势在逐渐增强,污染程度高于北京、成都、深圳、湖南等地.降水中SO42-占阴离子总量的77％,NH4+和Ca2为主要的阳离子.巴南、涪陵、万州3个监测点的[NO3-]/[SO42-]比值较低,分别为0.125、0.164和0.169,表明降水酸化类型为硫酸型.由于排放与气象条件(包括降雨量等)的季节性变化,各离子组分呈现明显的时空变化特征,总体表现为冬春季降水中离子浓度高于夏秋季,污染程度为巴南＞涪陵＞万州.     

农业面源污染视角下的三峡库区重庆段水资源的安全性评价——基于DPSIR框架的分析

农业面源污染已成为我国流域污染的主要来源,并已威胁到城乡居民的饮水安全,影响社会经济的可持续发展.三峡库区是生态脆弱区,水资源安全对促进库区生态环境保护与区域经济社会和谐发展尤为重要.为探明三峡库区重庆段农业面源污染与流域水资源安全演进变化的过程与内在机制,根据DPSIR框架原理,运用结构方程模型进行分析,并评价了2000-2011年流域水资源安全程度.结果表明:流域水资源安全程度分为两个阶段,2000-2005年水资源安全等级从一般安全下降到很不安全,2005-2011年水资源安全等级从很不安全上升到安全,出现阶段变化的主要原因在于从2006年开始,政府认识到流域生态环境的重要性并加大了对农业面源污染的控制力度,加强了对水土流失的治理.因此,为有效地减缓农业面源污染、改善流域水体质量,需要调整农业经济发展方式和农业产业结构,依靠科学技术提高农业生产效率,降低农用化学药品的投入,推广有机农业、改善耕地质量;加强水资源监督管理,实施农业生产节水措施;进一步加强面源污染控制投入,有效控制水土流失程度以减缓面源污染,实现流域水资源安全可持续利用.     

三峡库区(重庆段)种植业污染负荷空间分布特征

以土地利用、农户访谈等数据为基础,运用化肥施用强度、单位面积污染负荷和农作物类型指数等指标,在ARCGIS和逐步回归方法的支持下,对库区(重庆段)种植业污染负荷的空间分布特征进行分析.结果表明:1库区(重庆段)种植业单位面积施肥折纯量为TN 23.25 t·km-2、TP 20.34 t·km-2,由其产生的污染负荷总量较高,达3.54 t·km-2;2种植业污染负荷总体展现出较大的空间差异,且这一分布与作物种植结构、种植业的集聚关系密切;3种植业距离区域中心点越近由施肥产生的污染负荷越高,具有"类点源"特征,且乡(镇)中心点较近区与较远区施肥产生污染负荷的空间分布差异比区(县)中心点的更显著;4(农作物类型指数、单位耕地面积产值和务农人员比例)、(农作物类型指数)和(单位耕地面积产值)分别对库区(重庆段)种植业污染负荷总量、TN和TP的影响较为显著;5除耕地流转外,其他因素对污染负荷总量、TN和TP均产生正向作用.     

三峡库区出露期消落带沉积物磷分布特征

为了揭示经历完整反季节干湿交替周期消落带沉积物磷的源汇转化趋势,分析了三峡库区出露期消落带沉积物中磷酸盐的分布特征及含量变化.结果表明,首次经历完整反季节干湿交替的消落带宏观上表现出沉积物总磷(TP)累积现象,但覆水沉积物TP>落干沉积物TP,表明夏季水库开闸放水排沙,且消落带夏季出露期降雨资源丰富,有利于出露消落带表层沉积物被冲刷排除.有机磷(Or-P)含量升高是导致首次经历完整反季节干湿交替的消落带沉积物总磷积累的主要原因.消落带反季节干湿交替有利于沉积物中活性较高的活性磷(Ac-P)、Or-P的累积,有利于相对稳定的闭蓄态磷(O-P)、钙磷(Ca-P)排出.     

三峡库区香溪河秋末至中冬CO2和CH4分压特征分析

为揭示三峡库区支流库湾表层水体秋末至中冬CH_4和CO_2的分压特征及其影响因素,于2014年相应时间段在香溪河库湾每天定点定时采取表层水样,利用顶空气相色谱技术测定水中溶解CH_4和CO_2的浓度,通过亨利定律计算CH_4和CO_2的分压,并同步监测相关环境因子.结果表明,表层水体CH_4分压变化范围0.64~4.43 Pa,平均值为(1.69±0.94)Pa,CO_2分压变化范围49.90~868.91 Pa,平均值为(328.48±251.63)Pa.水体CO_2和CH_4分压的变化呈显著负相关(r=-0.618,P0.01),p CH_4和p CO_2与溶解氧、总磷、叶绿素a、p H水温和水位相关性明显,其中p CO_2与各环境因子的相关性较p CH_4更为密切.     

三峡库区消落带不同水位高程土壤重金属含量及污染评价

为揭示三峡水库连续2 a(2008年和2009年)175 m试验性蓄水对库区消落带土壤重金属的影响,选择了库区腹地忠县境内的3个地质地貌特征、土地利用历史等相似消落带.采集了不同高程(160 m和170 m)和土壤层(0～10 cm和10～20 cm)36个土壤样品,用X射线荧光光谱法测定了As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn共7种重金属含量,并对其污染现状和潜在生态风险程度进行了评价.结果表明,尽管160 m和170 m高程淹水时间差异较大(244 d),但土壤重金属含量并没有显著差异;重金属相关分析显示Cd相对独立,而其它重金属大都存在着显著或极显著的正相关关系;地累积指数(geoaccumulation index,Igeo)表明重金属污染程度顺序依次为:As>Cd>Cu>Ni>Zn=Pb>Cr,其中As、Cd和Cu地累积指数(Igeo)分别为0.45、0.39和0.06,属轻度污染,其它重金属为无污染;Hkanson潜在生态风险指数(Ei)表明重金属潜在生态风险顺序为:Cd>As>Cu>Pb>Ni>Cr>Zn,其中Cd的潜在生态风险指数(Ei)为59.10,危害风险达中度,其余重金属风险均为较轻.因此污染评价方法指出了该区域消落带土壤的主要污染或存在潜在生态危害的重金属元素为As、Cd和Cu.     

龟石水库夏季富营养化状况与蓝藻水华暴发特征

龟石水库是贺州市主要的饮用水源,2014年夏季第一次暴发大规模的蓝藻水华.本研究通过分析水体的富营养化时空变化规律、外源污染来源以及浮游藻类群落结构动态变化特征,进而评价水体的富营养化状况,并提出合理的防控措施.结果表明,水库的氮磷浓度逐年升高,TN含量已远超过地表水Ⅱ类标准,部分样点的TP含量也超过Ⅱ类标准,且主要来源为规模化养殖和农业面源污染.水华期间浮游藻类细胞密度变化范围为8.60×10~6~5.36×10~8cells·L~(-1),水华优势种为惠氏微囊藻,密度最高达到5.36×10~8cells·L~(-1)以上,叶绿素a浓度最高为74.48μg·L~(-1),惠氏微囊藻细胞密度随时间推移呈现逐渐降低的趋势,并且垂直方向集中分布在表层及水下2 m处.水华期间浮游藻类总细胞密度与TN、TP、NO_3~--N和高锰酸盐指数呈现显著正相关,与透明度呈显著负相关.微囊藻毒素监测结果表明龟石水库水质未受到微囊藻毒素的污染.综合分析,对于中营养水平的龟石水库而言,蓝藻水华的防控既要关注气候和气象条件,更要尽量削减氮、磷营养盐入库量,维持较低营养盐水平是防范蓝藻水华的关键.     

三峡入库河流澎溪河回水区消落带与岸边土壤磷形态及其分布特征研究

应用沉积物中磷形态的分级提取法对三峡入库河流澎溪河回水区消落带和岸边土壤不同形态P进行分级测定,分析了各形态磷之间以及各形态磷与样品理化性质.结果表明,消落带土壤总磷含量在283.3～3281.6mg.kg-1之间,平均为780.6mg.kg-1,岸边土壤中总磷含量在395.0～1751.5mg.kg-1之间,平均含量...     

官厅水库周边不同土地利用方式下氮、磷非点源污染模拟研究

利用小型人工降雨模拟器 ,选择官厅水库周边 4种典型土地利用类型 ,通过进行天然大暴雨实验 ,研究了氮、磷随暴雨径流及径流沉积物的迁移过程 ,同时估算了总氮、总磷在不同土地利用方式下的流失速率 .研究结果表明 ,在相同降雨条件下 ,4种土地利用类型的产流量和沉积物产生量大小顺序均为 :不施肥菜地 >葡萄果园 >施肥玉米地 >海棠果园 ,产流量和沉积物流失量成显著正相关 .氮、磷流失速率和流失量随土地利用类型的不同表现出明显差异 ,地表径流水相TN、TP的流失大小顺序为葡萄果园 >施肥玉米地 >海棠果园 >不施肥菜地 ,其中大部分是以悬浮颗粒态形式流失 .单位面积表层 10cm土壤氮、磷流失量分别高达 17.5 3～ 41 14g·m- 2 和 1 99～ 14 2 5g·m- 2 ,其中随径流沉积物相迁移的氮、磷占绝大部分 .地表径流水相氮、磷的流失速率分别在 2 5 9～ 4 47mg·m- 2 ·min- 1 和 0 43～ 0 63mg·m- 2 ·min- 1 之间 ,而径流沉积物相氮、磷流失速率则分别高达 3 86 42～ 13 61 76mg·m- 2 ·min- 1 和 2 10 5 6～ 5 3 0 19mg·m- 2 ·min- 1 .