河流系统生态完整性评估的回顾与展望

为明确定义河流生态系统的完整性内涵,研究影响河流生态完整性退化的主要因素,以及选择科学、合理、可行的指标对其进行定量刻画等,运用文献计量方法梳理国内外河流生态系统的完整性的广义内涵,将河流的生态完整性具象为水文过程完整性、生境过程完整性和生物过程完整性.系统总结了河流生态完整性评价的研究进展与应用,统计了各类评价指标的使用情况,提出了现有河流生态完整性评估在评价指标和参照状态选取等方面存在的问题.以小水电开发河流的生态完整性评价为例构建了评估框架,分析了河流生态完整性研究面临的挑战与未来发展趋势.     

高坝下游过饱和TDG对鱼类的影响分析——以2014年金沙江向家坝库区死鱼事件为例

高坝工程泄水时产生的总溶解气体(Total Dissolved Gas,简称TDG)过饱和问题日益受到关注,其对鱼类的负面影响不可忽视。为探究我国高坝泄洪产生的坝下游TDG过饱和对鱼类的影响,以2014年7月发生在金沙江向家坝库区的死鱼事件为例,同时分析了泄洪期间流量、水位等外部环境因子的变化规律,采用高坝泄流过饱和TDG的生成预测模型,计算了溪洛渡电站泄洪期间坝下游生成TDG的饱和度。结果表明,泄洪期间,溪洛渡入库流量在6 310～12 200m³/s之间,出库流量主要由发电流量与泄洪流量构成,在5 940～11 200m³/s之间,库区水位由泄洪前的563.01m降低至560.77m,坝下游水位由泄洪前的381.47m升高至383.08m。在坝下水垫塘内,TDG饱和度由128.3%逐渐升高至180.2%,经发电尾水掺混后,平均TDG饱和度变为125.4%,鱼类死亡期间TDG饱和度均在120%以上,表明死鱼事件的主要原因为下游饱和度超过120%的高TDG水体。研究成果对于认识TDG过饱和水体对鱼类的影响特征具有科学意义,可作为金沙江下游水电...     

河道型水库过饱和总溶解气体释放模型及应用研究

随着一系列梯级水电站的建成运行,因上游电站泄水引起下游河道型水库水体中总溶解气体(TDG)过饱和,导致库区鱼类患气泡病甚至死亡的风险增加。针对河道型水库过饱和TDG释放预测问题,建立河道型水库的纵向一维过饱和TDG释放预测模型,研究不同洪水条件下河道型水库在变水位运行条件下的水动力学和过饱和TDG释放特性,分析了过饱和TDG沿程释放和代表性断面的TDG过程,探讨了横断面滩地区域的水深变化和鱼类补偿水深的满足性。结果表明降低来流的TDG水平是减小其不利影响的重要手段,在来流TDG饱和度一定时,河道型水库适当以高水位运行能够为滩地区域鱼类提供足够的躲避水深。本文结果对梯级电站优化调度以减缓TDG影响的研究和方案实施提供了技术支撑,在梯级水电开发河流的水生态保护方面具有重要意义。     

江家口水库修建对下游河道水温情势影响分析

研究水库修建对于下泄河道水温的影响,掌控水库、下泄水温以及河道水温的变化规律,对于工程的生态环境修复以及河道生物多样性具有重要意义.采用宽度平均的立面二维水温模型对江家口水库库区水温分布及下泄水温规律进行模拟,采用纵向一维水温模型对不同水平年坝下河道的水温进行数值模拟,重点研究坝下23.6 km处鱼类国家级水产种质资源保护区内水温情势的变化.结果 表明,库区水温出现明显的分层状况,导致下泄水温在河道中表现为显著的“滞冷”“滞热”现象,春夏降幅最高可达3.6℃,秋冬升幅最高可达4.1℃.通过纵向一维水温模型考虑有无支流汇入的影响下,计算了沿程水温的变化,发现由于流水河段支流汇入和太阳辐射等影响下,沿程河道水温得到有效缓解,保护区处的水温已然接近天然水温,并未显著改变保护区原有鱼类所需的水温环境,不会对保护区鱼类的正常生长繁殖产生不利影响.     

微塑料颗粒对虹鳟免疫基因表达的影响

微塑料在海洋中分布广泛,鱼类是否会受到影响及受影响的程度暂并不明确.本文通过实验室产生2×105MP·L-1浓度的微塑料水体,研究当虹鳟暴露在含有不同粒径微塑料颗粒(0.2、1、20、40和90μm)的水体中2 h后,微塑料颗粒在鱼鳃的附着及其鳃组织免疫基因表达的变化特征.结果表明,微塑料颗粒会附着在虹鳟的鳃上,且在从内到外不同鳃片上均有分布,附着程度与微塑料颗粒的粒径大小有关.暴露2 h后虹鳟鳃组织上的部分免疫基因的表达发生变化,包括IFN-γ上调及IL-1β、S100A1和SAA的下调.本文通过对免疫基因表达变化的研究表明,水体中的微塑料颗粒会附着在虹鳟的鳃上,且会导致虹鳟出现免疫反应,论文成果可为相关领域的研究提供基础数据.     

梯级水库叠梁门分层取水水温改善效果的衰减

分层取水是国内目前改善水库下泄低温水不利影响的重要工程措施。为明确叠梁门分层取水措施在梯级水库开发河段的衰减效果,以金沙江下游4个梯级水库为研究对象,采用宽度平均的立面二维水温数学模型,定量研究梯级水库联合调度条件下上游水库采取分层取水措施后对下游水库水温的影响。结果表明：乌东德水库采用叠梁门取水对改善低温水效果有限,白鹤滩水库采用叠梁门取水后下泄低温水现象得到明显缓解;对于白鹤滩下游溪洛渡和向家坝的下泄低温水,受白鹤滩分层取水影响的改善效果略有减弱,其中向家坝4、5月下泄水温可升高0.8℃和1.0℃。乌东德采用叠梁门取水对改善溪洛渡和向家坝下泄水温几乎没有影响;在梯级水电开发中,分层取水措施应尽可能实施在强调节能力水库上。     

SWAT模型在我国山区小流域水质预测中的应用——以琼江流域为例

小流域水环境受人类活动的影响显著,为解析我国典型山区小流域的水质受人类活动的影响规律,选取琼江流域遂宁段为研究对象,构建了针对琼江流域的SWAT模型,在模型验证的基础上并预测了2030年社会经济发展条件与相应治污条件下琼江流域遂宁段的水质时空变化特征。研究结果表明,2030年琼江流域大安断面逐月流量变化范围为2.82～40.44 m³/s,年均流量为16.20 m³/s,其中8月流量最大;各支流中蟠龙河的流量最大,年均流量达到1.13 m³/s; 2030年琼江干流NH₃-N与TP浓度较高,在枯水季节尤其1～2月水质较差,难以满足Ⅲ类水质标准;干流控制安居城区以上的高滩断面除1月的水质能达到Ⅲ类水质要求,流经安居城区后,干流萝卜园断面在2月份TP未能达到Ⅲ类水质要求,至安居城区以下大安断面,水质进一步变差,1～3月份难以满足Ⅲ类水质要求。成果可为我国山区小流域水质的研究提供借鉴,同时为琼江流域水环境保护和政府决策,提供科学依据和技术支持。