汉江中下游梯级枢纽联合生态调度对产漂流性卵鱼类自然繁殖的效应研究

为促进汉江中下游鱼类繁殖,2018年6月汉江中下游首次实施梯级联合生态调度试验.该研究在汉江中下游钟祥、沙洋、泽口、仙桃江段设置监测断面,采集鱼类早期资源,并在兴隆枢纽泄洪闸上、下开展鱼类溯流集群情况监测,以分析生态调度对促进汉江中下游鱼类繁殖的效果.监测结果表明汉江中下游鱼卵种类共有26种(属),其中产漂流性卵鱼类22种.监测期间漂流性卵径流量为143411万粒,其中四大家鱼卵径流量为4887万粒,占3.41%,推测汉江中下游有6处成规模的产漂流性卵鱼类产卵场.生态调度期间,坝下鱼类溯流集群随兴隆枢纽调度过程发生变化,钟祥和仙桃江段均出现两次鱼类产卵高峰,鱼卵径流量占总径流量的61.66%,并监测到四大家鱼卵,表明梯级联合生态调度结合区间来水,对汉江下游鱼类,特别是四大家鱼的繁殖具有积极的作用.     

三峡水库水环境与水生态研究的进展与展望

伴随着举世瞩目的三峡工程全面竣工,三峡水库于2010年正式进入年水位落差达30 m的正常运行阶段.水库湖沼学可为环境友好型大坝建设和水库可持续管理提供科学依据.本文在三峡成库8 a以来生态系统长期监测与研究的基础上,对三峡水库水环境现状进行了归纳和总结,分析了水环境动态的时空异质性、水库纵向分区与群落组成、垂向分布及藻类水华的成因和动态,并对三峡水库藻类水华预警与生态-水文调控机制展开了论述.最后,本文尝试给出以下两方面的展望:1)大型水库湖沼学观测研究应有长期的策略;2)近期研究应重点关注水华暴发水动力学机制的量化和水华预警模型及生态水力调度平台的耦合.     

三峡水库蓄水后对支流大宁河富营养化特征及水动力的影响

三峡水库蓄水后支流大宁河水华频发,为了揭示水库蓄水以来,大宁河富营养化变化趋势以及水华暴发期间水动力等环境因子的影响特征,自2005年长期跟踪监测大宁河的水质状况,并于2010年针对东坪坝库湾2次典型水华事件,初步探讨了水华暴发期间的主要影响因素.结果表明:2005年以来,大宁河水体处于中度营养状态,水质尚好,但低估了水华敏感期的富营养化状况.东坪坝3月水华暴发期间,叶绿素a浓度与流速呈显著负相关,与pH、DO也呈显著相关,表明在此次水华期间,流速对藻细胞的增殖或聚集产生直接或间接的影响,pH和DO是引起水华暴发的主要水质因子;5月水华暴发期间,叶绿素a浓度与流速呈显著负相关,与流量呈显著正相关,同时与pH、透明度(SD)呈显著相关,表明在这次水华期间,流速和流量都对藻细胞增殖或聚集产生直接或间接的影响,pH和SD成为水质敏感因子.3月和5月水华暴发时间分别处于水库高水位运行期和泄水期,这可能是导致水华影响因子不同的主要原因,但具体机理还有待于进一步研究.本文结果表明在三峡水库调度运行的不同阶段支流库湾水华暴发的机制不同,需要针对不同时段支流库湾水环境特征分别加以调查研究.     

三峡水库支流小江富营养化模型构建及在水量调度控藻中的应用

三峡水库蓄水以来,支流小江呈富营养化加重的趋势,且多次暴发春季水华.水库蓄水以后支流流速变缓,水体滞留时间增加,是引发支流水华的主要因素之一.基于MIKE软件,建立小江调节坝下游至河口的二维水动力-富营养化模型,考虑碳、氮、磷3种元素在浮游植物有机体、死亡腐屑和无机盐中的循环转化,模拟小江河段的春季水华过程.分析小江生态调节坝的水量调节抑藻作用,即人为制造"洪水脉冲",增加短时间内的水流流速,对下游流场进行扰动以控制水华.计算结果表明,增大泄水量对调节坝下游的小江河段的春季藻华总体上具有一定的抑制作用.小江上游河段调度作用效果明显,下游高阳至入汇口河段调节作用较小,上游调节坝水力调度可以作为三峡水库支流水华应急治理措施之一.营养盐控制应该是控制支流水华的根本措施.     

太湖蓝藻水华暴发机制与控制对策

湖泊蓝藻水华暴发由于引发水生态系统的灾害和饮用水安全风险而成为国内外研究的热点之一.太湖蓝藻水华暴发原因多样,其中蓝藻自身的特性是水华暴发的内因,太湖的地理、水文和气象特征为蓝藻水华暴发提供了合适的温度和水动力条件,是蓝藻水华暴发的外因,湖泊草-藻型生态系统的转变以及氮、磷营养盐的高负荷输入更利于蓝藻生长,湖泊氮、磷营养盐四重循环是蓝藻水华不断暴发的维持机制,蓝藻水华暴发与氮、磷营养盐浓度之间存在交互作用关系.太湖蓝藻水华的控制应以陆源控源截污为基础,增加湖泊营养盐输出为重点,实现疏堵有机结合,其中恢复水生植被,重建草-藻结合型水生态系统是太湖湖泊生态修复的关键所在.     

滇池蓝藻水华光谱特征、遥感识别及暴发气象条件

通过研究滇池蓝藻水华在可见光、红外谱段的光谱特征,并利用假彩色合成法以及归一化植被指数(NDVI)法进行了滇池蓝藻水华信息的遥感识别和提取,进而对提取结果进行了对比分析.结果表明:假彩色合成图的绿色区域和NDVI值大于-0.1的区域,为蓝藻水华区域.-0.1≤NDVI≤0.2时,轻度水华,像元内水华覆盖度为0-30%;0.2NDVI≤0.4时,中度水华,像元内蓝藻水华覆盖度为31%-80%;NDVI0.4时,重度水华,水华浓厚,像元内蓝藻水华覆盖度为81%-100%.同时研究了激励滇池蓝藻水华暴发的关键气象因子和指标.滇池蓝藻水华暴发的关键时期是6-9月份,影响滇池蓝藻暴发的关键因子是日照和风速.6-9月份连续4-5h的光照,且风速≤2m/s的气象条件组合极易引起蓝藻水华暴发.     

非经典生物操纵驱动从水华向非水华的稳态转化——来自武汉东湖的全湖验证实验

对藻类水华的生态控制区分为欧美学者提出的经典生物操纵和我国学者提出的非经典生物操纵,前者依赖浮游动物,可用来控制小型藻类,后者依赖滤食性鱼类,可用来控制形成群体的蓝藻（特别是微囊藻）。武汉东湖是一个富营养化城市湖泊,30余年未发生水华,2021年突然暴发微囊藻水华,一度覆盖湖面近87%。东湖生态站通过对长期监测数据的分析发现,东湖目前的营养水平仍然适合蓝藻的暴发,而短期内又无法进一步有效削减营养盐负荷,因此,基于非经典生物操纵的理论（合理配置本土的滤食性鲢、鳙）,实施了定量化的生物控藻方案,结果控藻成效显著,在极端高温干旱的2022年并未发生蓝藻水华,即将东湖生态系统从水华（浊水）稳态迅速切换到了非水华稳态,完成了一种新的稳态转换,获得了经典生物操纵从未有过的成功。非经典生物操纵理论的有效性通过全湖实验得到了验证,证明它提供了一种对环境友好、成本极低且颇为有效的控制富营养湖泊中形成群体蓝藻水华的方法,具有广阔的应用前景。     

蓝藻水华暴发过程中的浮力调节机制

随着工业和经济的发展,水体富营养化以及由此导致的蓝藻水华现象频发,严重影响水生态安全及健康。蓝藻水华形成过程包括休眠、复苏、生物量增加以及上浮聚集形成肉眼可见的水华4个阶段。蓝藻自身的生长机制是引发水华的重要原因,其中浮力调节机制是其重要的生存策略之一,在春季复苏、夏季大量增长及最终上浮至水体表面形成水华阶段均具有重要作用。了解蓝藻浮力调节机制及其在水华过程中的作用对于了解蓝藻生长特性及水华形成机理具有重要意义。气囊及细胞镇重物是常见的浮力调节机制。除此以外,新的研究发现光照条件下单细胞蓝藻产生的大量氧气泡可促使蓝藻上浮至水面形成水华。同时,野外蓝藻常以群体状态存在,群体内部形成的细胞间隙及光照条件下产生的大量氧气是促使蓝藻上浮至水体表面的另一重要原因。野外蓝藻群体在其内部形成微环境,其理化性质可随外界环境的改变发生快速变化,群体内外微环境相互作用,共同影响群体内部细胞间隙中溶氧浓度及浮力。了解蓝藻浮力调节机制及群体内部微环境理化性质对深入了解蓝藻的生长特性及从微观层面分析水华形成机理具有重要意义。本文综述了水华暴发过程中蓝藻的主要浮力调节机制,以期为从微观层面探明蓝藻水华暴发机理提供...     

三峡水库香溪河库湾春季水华期间浮游植物昼夜垂直分布与迁移

三峡水库蓄水后,香溪河库湾每年春季均会暴发硅、甲藻水华.为了揭示香溪河库湾水华的暴发规律,于2008年春季对水华期间优势浮游植物的昼夜垂直分布格局及其影响因子进行了研究.利用时间深度等值图模拟浮游植物在水柱中的昼夜垂直分布格局,并用Morisita指数对其进行定量检验,采用修正的K-S test来检验浮游植物是否存在昼...     

太湖流域典型水源水库藻类水华的促发条件

藻类异常增殖引发的水华是威胁我国水源地水库的主要生态问题之一。探究水源水库中藻类异常增殖的促发因素是防控藻类水华水质问题的前提。本文以太湖流域两个大(Ⅱ)型中营养水库为例,通过周年浮游植物细胞密度、生物量及相关环境因子逐月监测,分析影响水库有害藻类生物量季节性异常增殖特征及其促发条件。结果表明,地处亚热带季风区的两个水源水库均存在蓝藻和硅藻阶段性异常增殖的风险,老石坎水库5月暴发了以曲壳藻为绝对优势种的重度硅藻水华现象,硅藻细胞密度达到6232×10⁴ cells/L,赋石水库则在6和9月均出现了蓝藻细胞数达到水华级别的异常增殖现象。冗余分析表明,总磷、水温和水位是影响水库硅藻、蓝藻异常增殖的关键因素。非线性回归等统计分析表明,两个水库中水体总磷浓度显著影响藻类异常增殖强度的临界值为0.024 mg/L,而水温高于16℃时,硅藻水华事件可能发生,硅藻水华发生的最佳温度为22℃水温高于20℃时,蓝藻水华事件可能发生,蓝藻水华发生的最佳温度为30℃持续低水位或水位快速波动过程中藻类水华暴发的风险较高。研究表明,太湖流域中营养水源水库藻类异常增殖或藻类水华的发生往往是营...     

Hydrological management strategies for the control of algal blooms in regulated lowland rivers

Reservoirs of lowland floodplain rivers with eutrophic backgrounds cause variations in the hydrological and hydraulic conditions of estuaries and low-dam reservoir areas, which can promote planktonic algae to proliferate and algal bloom outbreaks. Understanding the ecological effects of variations in hydrological and hydraulic processes in lowland rivers is important for algal bloom control. In this study, the middle and lower reaches of the Han River, China, a typical regulated lowland river with a eutrophic background, are selected. Based on the effect of hydrological and hydraulic variability on algal blooms, a hydrological management strategy for river algal bloom control is proposed. The results showed that (a) differences in river morphology and background nutrient levels cause significant differences in the critical threshold flow velocities for algal bloom outbreaks between natural river and low-dam reservoir sections; there is no uniform threshold flow velocity for algal bloom control. (b) There are significant differences in the river hydrological/hydraulic conditions between years with and without algal blooms. The average river flow, water level and velocity in years with algal blooms are significantly lower than those in years without algal blooms. (c) For different river sections where algal blooms occur and to meet the threshold flow velocities, the joint operation of cascade reservoirs and diversion projects is an effective method to prevent and control algal blooms in regulated lowland rivers. This study is expected to deepen our understanding of the ecological significance of special hydrological processes and guide algal bloom management in regulated lowland rivers.     

分层异重流背景下降雨对三峡水库香溪河水华消退的影响

为探究在三峡水库特殊分层异重流背景下降雨对水华消退的影响,以香溪河为例,对库湾降雨前后水动力、生态环境因子开展连续三维立体跟踪监测。结果表明:降雨对水华的消退作用显著,降雨后香溪河库湾叶绿素a(Chl.a)浓度明显下降。热分层稳定指数(RWCS/H)变化不大,库湾近河口处分层较弱、中上游分层较强的特性并未随此次降雨发生较大变动。受降雨影响,藻类在表层水体聚集程度降低,藻类聚集度指数(MI)、微藻群体平均深度(MRD)下降。库湾流态随降雨发生而变得复杂,库湾水体浊度明显增加,异重流倒灌形式由近表层倒灌向中下层倒灌转变,雨后又逐渐转变为中层倒灌,长江干流水体倒灌进入库湾的影响范围、潜入深度增加。水体水平输移增强,分散下沉的藻类易随水体环流流出库湾,水华消退。雨后库湾入库流量增加,大部分上游来流依旧由上层流向河口,与中层倒灌异重流形成逆时针环流,藻类无法在表层水体稳定生长,库湾Chl.a浓度能在较长时间内保持较低水平,不会再次迅速暴发水华。     

三峡水库神农溪2008年夏季铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)水华暴发特性

对三峡水库一级支流神农溪2008年夏季蓝藻水华进行调查,结果表明神农溪蓝藻水华优势种是铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),暴发水域面积约0.2 km2,持续时间约50 d.本次水华暴发与水体总磷浓度呈正相关,温度、降雨、光照和营养盐等对水华暴发具有重要影响.研究发现尽管神龙溪水域总体处于中-富营养状态,但局部水域由于水流缓慢、水体滞留时间长、营养稀释扩散速率小,在夏季出现富营养化状态,这是蓝藻水华暴发的根本原因.建议开展包括流域综合治理在内的环境整治,确保神农溪水体生态环境的稳定.     

广东省高州水库水华过程中蓝藻群落的动态特征

2009年1-4月,高州水库发生了规模较大的粘质鱼腥藻(Anabaena mucosa)水华,最高藻细胞密度达3.4×107cells/L,并在2010年的同一时期再次出现,这也是粘质鱼腥藻首次在广东省水库水体形成水华.为了解该水库蓝藻水华发生的特点,本文于2009年8月到2010年7月对高州水库进行了逐月采样,分析了...     

长江全流域大洪水下三峡水库对洞庭湖区防洪贡献分析

基于长江中下游一、二维耦合水动力学模型,以1954和1998年洪水为典型,模拟了三峡水库调蓄前后洞庭湖区的洪水过程,定量分析了三峡水库对洞庭湖区防洪的贡献.结果表明:在长江发生1954和1998年全流域大洪水期间,三峡水库实施兼顾对城陵矶河段的防洪补偿调度,可有效缓解荆南三口河系及湖区的防洪压力,减少荆南三口 1.58...     

近百年鄱阳湖湿地格局演变研究

鄱阳湖是我国最大淡水湖和长江中游仅存的两个通江湖泊之一,重建其近百年自然通江的湖泊湿地演变过程,对于鄱阳湖湿地生态修复与保护具有重要意义.本研究基于两期历史时期地形图和遥感产品,构建了 1930s、1970s、1990s、2000s和2010s鄱阳湖湿地格局变化数据集,探究了土地利用方式改变和水文连通变化对鄱阳湖湿地变...