江西省万安水库对氮、磷营养盐的滞留效应

以江西省万安水库为研究对象,于2007-2009年丰、枯水期对水库进行了人库、出库水样采集,研究了万安水库对氮、磷营养盐的滞留效应.结果表明,万安水库对氮、磷营养盐存在显著滞留作用.DIN浓度和输送通量整体均表现为入库>出库,受径流量季节变化的影响.不同时期DIN的滞留情况整体表现为枯水期<丰水期;TP浓度和输送通量整...     

水库对河流营养盐滞留效应研究进展

综述了国内外水库对河流营养盐滞留效应的主要进展,尽管在大型水库是否显著改变原有河流输送营养盐的问题上存在诸多争议,反映在滞留效率的估算上,存在前后矛盾的结果,但大量的文献仍支持筑坝显著改变了河流原有输送营养盐的特性,并对下游、河口产生深远的影响.本文将"滞留"的主要过程分为泥沙过滤作用和生物过滤作用,并列举了若干经典的估算滞留效率的方法和部分水库对营养盐的滞留效率.     

金沙江下游梯级水库泥沙淤积和坝下河道冲刷规律

金沙江下游4个梯级水电站总装机容量相当于两座三峡水库,是“西电东送”中部地区的源头工程,工程效益发挥对经济社会发展意义重大。2012年以来,向家坝、溪洛渡、乌东德和白鹤滩电站等陆续蓄水运行,层层拦截金沙江的泥沙,2013—2020年向家坝出库年输沙量均值下降至152万t,减幅超过99%。大量泥沙淤积在梯级水库内,同时向家坝以下河道发生长距离冲刷。本文以自金沙江下游工程筹建以来的观测资料为基础,针对梯级水库的泥沙淤积和坝下游河道冲刷规律开展研究,结果表明:金沙江下游四个梯级电站自建成运行至2020年底,累计淤积泥沙约5.98亿m³,其中溪洛渡库区淤积量占比达92.5%,2013-2020年溪洛渡和向家坝水库排沙比分别为2.64%和22.2%,其水库泥沙主要淤积在常年回水区的干流河道内,以死库容内淤积为主,侵占有效库容的比例小于1.3%。金沙江下游库区干流河道的峡谷特征明显,淤积多表现为主河槽的平铺式淤高。溪洛渡和向家坝库区淤积的泥沙沿程分选特征明显,越靠近坝前,中数粒径减小、细颗粒泥沙沙量百分数增加,极细颗粒泥沙会在库区一定范围内大量沉积。向家坝下游河床普遍冲刷,但...     

金沙江下游梯级水库对水温及鱼类适宜产卵时间的影响

水温是重要的水文指标。气候变化和人类活动加剧背景下,水温变化已成为威胁全球水生态系统的重要因素。长江上游开发了世界上规模最大的梯级水库群,然而目前关于梯级水库和气候变化对下游水温及水生态的耦合影响仍不清楚。本文基于长江宜宾-重庆段长序列水温和气象资料,解析了气象因子和金沙江梯级水库对下游水温的影响,评估了长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区重要鱼类适宜产卵时间对水温变化的响应,结果表明：研究河段近30年年平均水温显著增高,增幅约为0.5～1.1℃;向家坝-溪洛渡水库蓄水后向家坝站、朱沱站和寸滩站年水温过程平均滞后约36、13和7 d,蓄水后下游河段春季“滞冷”效应明显,秋冬季“滞热”效应明显,各水文站旬平均水温最大增加和降低幅度分别为1.8～3.7℃和1.3～3.6℃,“滞热”程度大于“滞冷”程度;年内不同月份水温变化主要由梯级水库蓄水引起,年际间平均水温变化主要由气候变化引起;蓄水后向家坝站附近水温达到重要鱼类适宜产卵水温时间延迟了30～40 d,蓄水对达到重要鱼类适宜产卵水温的时间延迟程度为：黑尾近红鲌>长薄鳅、圆口铜鱼、岩原鲤>中华金沙鳅>长江鲟>胭脂鱼,...     

白格堰塞湖对金沙江水沙及梯级水库运行的影响

2018年金沙江上游白格滑坡造成了近百年来最为严重的干流堵江事件,堰塞湖的形成和溃决给下游金沙江干流河道的水沙条件及梯级水电站运行造成影响.本文依据堰塞湖附近临时观测和金沙江干流河道控制性水文站的相关资料,研究堰塞体泄流对下游河道水沙输移的影响,同时结合梯级水库调度情况,计算了梯级水库的拦沙量.结果表明,堰塞湖溃决在金沙江中游形成了超历史的水沙过程,金沙江中游梯级电站开展应急调度后,堰塞湖溃决造成的特大洪水被削减为一般洪水.金沙江中游梯级梨园、阿海和金安桥电站累积拦截泥沙约1400万t,龙开口、鲁地拉和观音岩电站共计拦截泥沙约43万t,滑坡体产生的泥沙仍有约74%滞留在堰塞体附近.若滑坡体泥沙全部输移至金沙江中游梯级水库内,梨园电站的有效库容极有可能不满足水库所需调节库容的要求.     

金沙江下游梯级水库运行后三峡水库高洪水期入库水沙特性

泥沙淤积问题直接影响着三峡水库的使用寿命及综合效益的发挥,研究其入库水沙特性对于解决水库泥沙淤积问题具有重要意义。根据水文站实测数据,分析了三峡水库入库水沙输移特性及来源组成变化,重点研究了金沙江下游梯级水库运行后的三峡水库高洪水期入库水沙特性。结果表明:2003—2021年,三峡水库入库泥沙集中于汛期的高洪水期,2013年以后该现象更为显著,泥沙来源也由金沙江为主转变为嘉陵江为主。寸滩站洪峰流量高于50000 m³/s的高洪水期三峡入库沙量显著大于30000～50000 m³/s区间的高洪水期,三峡水库泥沙调度关键在于上游发生编号洪水期间。三峡水库上游沱江或嘉陵江等支流发生流域性大洪水时,易引起高洪水期入库水沙出现“小水大沙”的特点。金沙江下游梯级水库运行后,三峡水库高洪水期入库泥沙大幅减少,中小洪水调度期间泥沙淤积量也大幅减小。研究结果可为三峡水库的泥沙精细化调度和长期高效使用提供基础数据支撑。     

喀斯特地区梯级水库建造对水化学分布的影响

为深入了解河流梯级筑坝对喀斯特地区河流水化学分布的影响,于2017年1、4、7和10月别对乌江干流洪家渡水库(多年调节)、乌江渡水库(季调节)和索风营水库(日调节) 3个具有不同滞留时间的水库进行水样采集,分析入库水、坝前剖面水和下泄水的水化学特征,探讨河流梯级筑坝对水化学分布及风化速率估算的影响.研究结果表明:3个水库深层水比表层水HCO3-浓度分别高12.9%、5.5%和8.0%,Ca²⁺浓度分别高15.9%、2.4%和8.5%.河流梯级筑坝一定程度上改变了水体水化学组成,从而影响碳酸盐岩风化速率估算.整体上,洪家渡水库、索风营水库和乌江渡水库的全年风化速率变化范围分别为:-1.7%～15.4%、-5.6%～1.1%和-0.3%～3.4%.河流筑坝作用对风化速率估算及主量离子浓度的影响:HCO₃^-与Ca²⁺浓度分布均为:洪家水库>乌江渡水库>索风营水库,这与水体滞留时间长短规律一致,表明水体滞留时间影响着水化学的组成分布.同时水体离子浓度表现出明显的季节性差异,丰水期各水库变化率明显...     

引水结构变化对天津于桥水库磷滞留的影响分析与生态水量估算

2014年南水北调中线一期工程通水后,天津市的水源结构发生变化,由单一滦河水源变为双水源.引水结构变化导致于桥水库入库水量变化,从而影响水库的总磷(TP)滞留.一般认为,入库总磷负荷随入库水量减少而降低,且水力停留时间越长,将越有利于总磷滞留,从而水库TP浓度降低.但根据统计数据发现,南水北调通水后于桥水库入库水量降低,TP负荷反而升高,水库TP浓度升高.何种TP滞留机制造成了这样的结果?本文通过分析2001-2018年间入库水量(W_IN)、入库总磷负荷(TPL_IN)在南水北调通水前后的变化规律,采用Vollenweider模型推求水库TP浓度和磷滞留量(R_P),探讨水力停留时间(T)对库区总磷滞留量的影响机制,并估算双水源新情势下控制于桥水库磷滞留量的生态水量.结果表明:TPL_IN随W_IN呈先降低后升高趋势;引水期τ与R_P之间存在显著的正相关关系,随着τ增加,正相关性下降,但同时考虑非引水期和引水期τ时,R_P受较小的TPL_...     

金沙江下游水库区地震震源机制特征

文中选取金沙江下游水库区溪洛渡—乌东德段为研究区,采用CAP和GPAT方法获得区域内2016—2017年2. 0级以上地震的震源机制解,分析各分区震源机制解的空间分布特征,探究地震活动与区域构造的关系。研究结果表明:1)溪洛渡大坝及邻区的地震震源机制解以逆冲型为主,其次为走滑型,主要分布在峨边-金阳断裂带中段附近。节面走向在NNW—NE范围内的地震与区域断裂带的分布特征相符,且一些较大地震的发生受区域构造控制。2)尚未蓄水的白鹤滩、乌东德大坝及邻区的地震震源机制解的空间分布较为一致,其中左旋走滑型地震与小江断裂带和普渡河-西山断裂的活动性质相符。区域内存在多组断裂的交会部位,震源机制解的节面走向离散分布,孕震环境较为复杂。3)鲁甸地震余震区的震源机制解以逆冲型和走滑型为主,呈"L"形分布,其中长轴近EW向,短轴近NNW向。大量余震震源机制解结果显示,可能存在近EW向的隐伏构造,不同类型的断层共同控制该地区的地震活动,发震构造十分复杂。4)各分区的地震矩心深度集中在5～15km范围内,推断研究区孕震层在深度为5～15km的中上地壳内。     

雅砻江流域下游梯级水库地震台网监测能力验证

雅砻江流域是中国第三大水电基地,位于强震区,水库地震监测工作十分重要。基于近震震级公式和古登堡-里克特震级频度关系式,分别求取雅砻江下游梯级电站水库诱发地震监测台网的理论监测能力和根据实际记录地震进行监测能力验证。结果表明:在重点监视区理论监测能力达到了ML0.5级的要求,实际观测验证表明,重点监视区其实际最小完整性震级为ML0.5级,达到了雅砻江流域下游梯级水库诱发地震监测台网设计目标。     

P-wave velocity structure beneath reservoirs and surrounding areas in the lower Jinsha River

The lower reaches of the Jinsha River are rich in hydropower resources because of the high mountains, deep valleys, and swift currents in this area. This region also features complex tectonic structures and frequent earthquakes. After the impoundment of the reservoirs, seismic activity increased significantly. Therefore, it is necessary to study the P-wave velocity structure and earthquake locations in the lower reaches of the Jinsha River and surrounds, thus providing seismological support for subsequent earthquake prevention and disaster reduction work in reservoir areas. In this study, we selected the data of 7,670 seismic events recorded by the seismic networks in Sichuan, Yunnan, and Chongqing and the temporary seismic arrays deployed nearby. We then applied the double-difference tomography method to this data, to obtain the P-wave velocity structure and earthquake locations in the lower reaches of the Jinsha River and surrounds. The results showed that the Jinsha River basin has a complex lateral P-wave velocity structure. Seismic events are mainly distributed in the transition zones between high- and low-velocity anomalies, and seismic events are particularly intense in the Xiluodu and Baihetan reservoir areas. Vertical cross-sections through the Xiangjiaba and Xiluodu reservoir areas revealed an apparent high-velocity anomaly at approximately 6 km depth; this high-velocity anomaly plays a role in stress accumulation, with few earthquakes distributed inside the high-velocity body. After the impoundment of the Baihetan reservoir, the number of earthquakes in the reservoir area increased significantly. The seismic events in the reservoir area north of 27° N were related to the enhanced activity of nearby faults after impoundment; the earthquakes in the reservoir area south of 27° N were probably induced by additional loads (or regional stress changes), and the multiple microseismic events may have been caused by rock rupture near the main faults under high pore pressure.     

澜沧江梯级筑坝下水体氮磷分布特征及其形成机制

水库建设改变了河流水文情势及物质迁移转化过程,从而影响水环境质量。为探究梯级筑坝影响下河流氮、磷的空间分布特征及其形成机制,以澜沧江为研究对象,于2016年和2021年分别开展了沿程水环境监测,对比分析水体中氮、磷及其形态浓度在水库建成前后的变化及沿程分布特征,探究氮、磷变化及其沿程分布的主控因子和影响机制。结果表明：由于河流建库蓄水淹没的土地释放大量土壤有机氮,新建水库段(2021年)水体总氮(TN)浓度相比于建库前(2016年)显著上升;由于建库后水流流速减缓而促进颗粒态磷沉降,水体总磷(TP)浓度显著下降。此外,河流建库蓄水后原自然河道的水环境特征改变且利于沉积物磷的释放,筑坝后水体磷酸盐(PO₄^3--P)占生物可利用磷(Bio-P)的比例显著上升。受沿程土地利用的影响,从上游到下游水体TN浓度总体上逐渐升高,而水体TP浓度由于水库的截留效应逐渐降低。筑坝增加的水力停留时间为水库氮、磷转化提供了有利条件,主要表现为溶解性无机氮以硝态氮为主转变为以氨氮为主;同时,Bio-P中PO₄^3--P的占比...     

金沙江下游支流黑水河松新电站幼鱼下行过坝研究

梯级小水电的开发一定程度上破坏了河流连通性并阻碍了鱼类洄游通道。黑水河流域松新坝址为了满足鱼类上行产卵修建了松新鱼道,然而作为洄游物种生命周期中的关键行为,鱼类下行洄游的需求也同等重要。为了寻求一种可行、高效、低损伤的下行过鱼方式,了解河流中不同环境因素对鱼类下行效率的影响,本研究在金沙江下游支流黑水河松新水电站补水通道开展鱼类下行过坝效果评估研究。针对两种鲤科鱼类(棒花鱼Abbottina rivularis和短须裂腹鱼Schizothorax wangchiachii)幼鱼和两种鳅科鱼类(短体副鳅Paracobitis potanini和红尾副鳅Paracobitis variegatus)幼鱼各放鱼90尾,定量分析鱼种、水体透明度、放鱼位置、流量、水温、水位等因素对鱼类下行效率的影响。结果表明:棒花鱼、短须裂腹鱼、短体副鳅、红尾副鳅的下行率依次为22.22%(20尾)、28.89%(26尾)、8.89%(8尾)、15.56%(14尾);幼鱼下行成功率与上游河道水温呈正相关趋势,且放鱼位置、鱼种、上游河道水温和流量均对鱼类下行成功率有显著影响。通过构建二元Logistic回归模型识...     

产卵迁徙对金沙江黑水河下游鱼类群聚结构变动的影响

鱼类作为河流生物的重要组成部分,其在干支流之间的迁徙或移动不仅是常见的,而且通常与鱼类的繁殖活动相联系.金沙江下游支流作为金沙江下游河流网络的重要组成部分,分布有较为丰富的集合生境以及较高的鱼类物种多样性.研究鱼类在金沙江下游干支流的产卵迁徙对支流鱼类群聚结构变动的影响以及支流生境维持对区域鱼类种群维系的意义,对金沙江下游干支流鱼类的保护具有重要的意义.本文拟选择黑水河下游江段作为典型研究区域,通过2014年在该区域的逐月渔获物调查,采用聚类分析、基于距离的线性模型以及基于距离的冗余分析等多种多元分析方法,确定黑水河下游群聚结构的逐月变动是否严重依赖于鱼类在干支流之间的产卵迁徙以及黑水河下游自然生境的维持对区域鱼类种群的维系是否具有重要的意义.结果表明:黑水河下游鱼类群聚结构在金沙江雨季和旱季显著分离的同时,表征这种分离的8种指示种的性成熟个体丰度也在雨季和旱季间发生不同程度的变动.7种指示种鱼类性成熟个体丰度的变动能够解释黑水河下游鱼类群聚结构变动77.20%的变异,其中齐口裂腹鱼、大鳞副泥鳅和犁头鳅性成熟个体丰度的变动是影响黑水河下游鱼类群聚结构变动的3个最显著的因素,7种指示种鱼类在干支流的产卵迁徙对黑水河下游鱼类群聚结构的变动造成了明显的影响.研究表明:在金沙江干支流严重水电开发背景下,维持黑水河现有的自然生境面积对区域鱼类种群的维持具有重要意义.为实行上述目标,建议在白鹤滩水电站蓄水运行后,拆除黑水河的部分小型水坝,并采取其他河流再自然化措施以维持黑水河现有的自然生境面积.     

望虞河引长江水入太湖水体的总磷、总氮分析

太湖流域实施的调水引流,提高了流域水资源和水环境承载能力,发挥了水利工程在改善水环境方面的综合效益,支撑了流域经济社会的可持续发展.本文在分析近年来望虞河引江水量与入湖水量及入湖水体流经太湖湖湾水体水质变化情势的基础上,分析比较了2007年以来的调水引流期间,望虞河入太湖水体总磷、总氮浓度值与太湖贡湖湾、梅梁湾、湖西及江苏省其它主要入太湖河道的总磷、总氮浓度值,并通过监测结果分析了入太湖水体总磷、可溶性总磷的衰减趋势,从而得出,长江是优质水源,调引长江水为增加太湖水环境容量、改善太湖及区域水环境状况起到了积极作用.     

澜沧江梯级水库浮游植物群落结构特征及其关键驱动因子

筑坝改变河流生源要素迁移转化过程及浮游植物群落分布特征,影响河流生态系统结构与功能。为探究梯级筑坝河流浮游植物群落结构特征及其关键驱动因子,2016年丰水期、2018和2021年丰、枯水期在澜沧江开展了浮游植物群落及相关环境要素的调研。本文重点对比分析了丰水期自然河道段和水库浮游植物间的差异,基于广义相加模型(GAM)建立浮游植物与环境要素间的关系,研究发现:丰水期浮游植物生物量显著高于枯水期,丰、枯水期浮游植物群落结构均呈现上游以硅藻门为主,中下游以绿藻门、蓝藻门为主的变化特征。营养盐和水库的水力停留时间(HRT)是导致上、下游浮游植物生物量差异的关键环境要素;总磷、水温和HRT是影响浮游植物群落多样性指数的主要环境要素;总磷、氨氮是影响丰富度指数的关键环境要素。本研究结果有助于深化理解梯级筑坝河流生态环境效应。     

长江中下游地区湖泊硅藻-总磷转换函数

硅藻转换函数的研究为湖泊环境指标的定量重建提供了有效途径．在长江中下游45个湖泊水质和表层沉积硅藻调查的基础上,利用典型对应分析方法开展了表层硅藻与营养态指标的关系研究．15个水质指标中总磷解释了硅藻数据的最大变率,是影响硅藻种群分布的最重要最显著的环境变量．通过对不同加权平均回归方法的比较,选择了反向还原加权平均回归与校正方法建立了研究区硅藻一总磷转换函数模型．依据刀割法统计检验,该模型提供了较低的推导误差（RMSEPjack=0．157）．在删除异常样品后,该硅藻一总磷转换函数的推导能力明显增强,实测值与推导值的回归相关系数大大提高（R^2jackk=0．82）,推导误差（RMSEPjack=0．12）也较原来降低了近21％．该转换函数同世界上其它区域的硅藻-总磷模型相比具有更强的推导能力．长江中下游地区硅藻-总磷转换函数的建立,为今后开展研究区内不同营养类型湖泊营养本底的定量重建奠定了基础,可望为湖泊治理参考目标的制定提供有效的技术支撑．     

珠江干流梯级开发对鱼类的影响与减缓对策

2013年6—7月对珠江龙滩库尾至长洲坝下江段干支流鱼类进行了调查,共采集到鱼类6418尾,隶属于10目23科82属122种.分析了渔获物的种类组成与分布、生态类型、珍稀濒危特有鱼类采样情况、各江段群落相似度和鱼类多样性等,并与该区域鱼类历史记录进行了对比分析.总体来看,珠江干流梯级开发后,由于大坝阻隔、水文情势改变等,鱼类资源发生了较大变化,河海洄游性鱼类和河口鱼类受大坝阻隔影响分布范围变窄;珍稀濒危特有鱼类由于生境破坏,种群规模变小,濒危程度加剧;库中江段流水性鱼类种类数和资源量显著下降,静缓流鱼类成为优势种;外来鱼类种类多、分布广.对导致珠江干流鱼类资源衰退的其他原因进行了分析,主要包括过度捕捞、生境破坏、水污染和外来鱼类入侵等.针对珠江干流梯级开发及鱼类资源现状,提出了栖息地保护、河流连通性恢复、鱼类增殖放流站建设、生态调度、渔政管理和生态补偿等措施建议.