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  • 2023年, 35卷, 第03期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 我国流域水生态监测与评价体系研究进展及发展对策
    金小伟, 赵先富, 渠晓东, 许人骥, 霍守亮, 王业耀, 魏复盛, 吴丰昌
    2023, 35(03): 755-765.
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    水生态监测与评价是水生态系统管理、保护和可持续利用的基础。20世纪80年代开始,欧美发达国家水环境管理政策开始强调生态保护,重视流域水生态质量,先后开展了以水生生物为核心的河流水生态监测与评价研究计划。然而我国目前流域水环境监测与评价的指标主要以传统的理化监测指标为主,缺乏指示水生态变化的水生生物指标,单一的水质改善无法反映水生态环境好转这一长远目标,不能满足“十四五”水生态环境管理由以水污染防治为主向水环境、水生态、水资源“三水”统筹转变的总体要求。本研究系统分析发达国家和地区(如美国、欧盟、澳大利亚等)水生态监测与评价技术体系与业务化运行方面的先进经验,总结梳理我国水生态监测与评价试点已有的工作基础,分析制约我国当前流域水生态监测与评价的关键问题,从保护目标、管理模式、监测网络、科学研究和公众参与五个方面,提出开展我国流域水生态监测与评价体系构建和业务化运行的有关建议,为准确评估和预测流域水生态质量状况的变化、开展保护修复成效评估提供决策支持和重要参考。
  • 蓝藻光合氮同化的特征与分子调控机理研究进展
    杨小龙, 刘莉华, 毕永红, 王洵, 董薇, 邓自发, 王寿兵
    2023, 35(03): 766-779.
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    水华蓝藻的生物学特性及其竞争优势、蓝藻水华的形成与维持机制等科学问题,一直是国内外研究的热点。氮素是诱发蓝藻水华暴发的重要营养盐,蓝藻对氮素的同化与其光合作用密切偶联。然而,水体中氮素存在多种形态,不同形态氮素对蓝藻生长和水华发生的影响具有显著差异。因此,了解蓝藻光合作用特征及其同化不同形态氮素的机制和策略,对深入理解蓝藻水华的发生机理具有重要意义。本文在蓝藻的光能捕获与激发能转移、光合电子传递、碳浓缩机制及CO_2同化等光合作用过程及其特征综述的基础上,对蓝藻摄取、同化5种主要氮素形态(NO_3~-、NO_2~-、NH_4~+、尿素和N_2)的分子机制及其特征进行了解读,总结了蓝藻细胞光合碳、氮同化的耦合关系及调控机制;并指出了该领域的未来发展方向,以推动该方向的深入研究。
  • 湖泊蓝藻多聚磷酸盐代谢机制及功能
    王梦梦, 龚正文, 陈成, 樊梓豪, 何堤, 杨柳燕
    2023, 35(03): 780-794.
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    大规模蓝藻水华暴发对湖泊水生态系统健康和饮用水安全产生巨大危害,而湖泊水体磷是影响蓝藻水华暴发程度的重要生源要素。应对水体不同磷酸盐浓度,蓝藻高效运行磷酸盐转运系统和磷酸盐特殊转运系统,并合成多聚磷酸盐(聚磷)。蓝藻胞内存在颗粒态、胶体态和可溶态3种形态的聚磷,且不同形态的聚磷分布位置不同。不同蓝藻合成聚磷颗粒的大小、数量和合成期均有所差异。多聚磷酸盐激酶、多聚磷酸盐外切酶、多聚磷酸盐内切酶和P-AMP-磷酸转移酶分别催化聚磷的合成与分解。多聚磷酸盐是二价阳离子的螯合剂,也是磷酸盐及高能磷酸键的储藏库,为细胞生存提供阳离子、磷酸盐和能量,满足蓝藻生命活动过程中生理生化活动所需,具有抵御高温、高pH、紫外线和营养盐缺乏等环境胁迫的生理功能,提升其在不利环境中的生存能力。同时,在蓝藻水华持续暴发、湖泊藻型生境稳态和磷生物地球化学循环过程中聚磷发挥重要的生态功能。因此,蓝藻合成聚磷的分子生物学机制及生态功能研究能够阐明聚磷的存在如何改变湖泊水体—沉积物磷分配、食物网中磷传递等。而开展调控聚磷合成的技术研究,通过控制蓝藻合成聚磷来减轻蓝藻水华暴发规模,将为湖泊水体良性生态系统的重构提供新方法。
  • 河流水—气界面CO_2脱气时间尺度变化研究进展
    叶昕霞, 张陶, 蒲俊兵, 李建鸿
    2023, 35(03): 795-807.
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    河流作为连接陆地和海洋碳库之间的通道,是全球内陆水体碳排放最主要的载体,在全球碳循环中发挥着至关重要的作用。全球河流水—气界面二氧化碳(CO_2)脱气显著的时间异质性特征研究有助于深入理解其碳循环过程与机制,也为准确评估碳通量以及完善碳循环模型提供了科学支撑。本文系统梳理了国内外的相关研究成果,总结了目前河流CO_2脱气通量在昼夜、季节以及多年尺度上的动态变化及其影响因素,指出其昼夜变化与季节变化存在一定的周期性,并对不同空间尺度上CO_2脱气通量的时间差异进行讨论。同时分析当前研究中的不足,认为缺乏河流二氧化碳分压(pCO_2)与CO_2脱气系数(k)高分辨率且长期连续的直接测量,限制了河流CO_2脱气通量时间尺度变化的周期性及相互之间关系的厘定,使得气候变化与人类活动对河流CO_2脱气时间动态的影响仍然难以量化与预测。最后,根据目前存在的问题,展望了未来的研究重点,为全球河流水—气界面碳循环过程与机制、模型研究提供新的思路与方向,以及可以更准确地评估和预测未来河流碳排放的变化趋势。
  • 裂腹鱼类系统进化及高原适应性研究进展
    马宝珊, 魏开金, 赵天一, 裴福成, 霍斌
    2023, 35(03): 808-824.
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    裂腹鱼类是分布于青藏高原及其周边地区的一群鲤科鱼类,随着青藏高原的隆升由原始的鲃亚科鱼类逐渐演化为适应于寒冷、高海拔和急流等恶劣环境的一个自然类群,其共同特征是肛门和臀鳍基部两侧各有一列特化的鳞片(臀鳞),具有生长缓慢、性成熟晚、寿命较长、繁殖力低等生活史特征。裂腹鱼类是四倍体起源,多倍体化事件在其进化过程中发挥了重要的作用。裂腹鱼类特殊的地理分布、形态特征、遗传结构和生活史对策使其成为研究多倍体鱼类和高原适应机制的重要材料,并受到科学家们的广泛关注。本文综合分类学、系统发育与生物地理学、遗传学和生物学等领域,重点从考古学和系统学等多角度对裂腹鱼类的起源与进化进行论述,基于转录组学阐述裂腹鱼类高原适应的分子机制,较为全面地总结了高原多倍体鱼类的系统进化及极端环境适应。
  • 丹江口水库浮游植物群落时空变化及其与环境因子的关系
    肖玉娜, 程靖华, 莫晓聪, 李永蓉, 刘晓娟, 毕胜
    2023, 35(03): 821-832.
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    研究丹江口水库在完成高水位蓄水期间浮游植物群落的时空动态特征可为丹江口水库的水质保护与生态系统结构优化及健康管理提供一定科学依据。本研究基于2018—2020年的水库浮游植物监测数据,结合同期水库水体的理化参数,分析了丹江口水库浮游植物在不同年度、季度及空间的变化特征,以及影响浮游植物群落结构变化的主要环境因子。结果显示该区域共检测出浮游植物7个门类,其中蓝藻门、硅藻门、绿藻门、隐藻门为优势类群。2018—2020年浮游植物年均密度分别为1.96×10~6、2.55×10~6和5.07×10~6 cells/L,呈现出逐年增高趋势。浮游植物季度密度表现为秋季>夏季>春季>冬季,在夏秋季节蓝藻门和绿藻门占优势,春冬季节硅藻门和隐藻门占优势,同时硅藻门在四季中均占据生长优势。空间上库区浮游植物密度明显高于支流,且汉江库区浮游植物密度高于丹江库区,其中蓝藻门和绿藻门主要在库区大量出现,而支流则以硅藻门和隐藻门为主。RDA分析显示,影响丹江口水库浮游植物的主要环境因子是水温,其次为化学需氧量、氨氮和总磷。在不同季节和不同库区影响浮游植物群落分布的主要环境因子有所不同,春季总氮为主要影响因子,夏季浮游植物群落受多个环境因子的共同作用,秋季总磷对浮游植物群落影响最大,冬季高锰酸盐指数为主要影响因子,丹江库区则主要受水温、pH、溶解氧等影响,汉江库区还受到总氮和总磷等营养元素的干扰。
  • 江汉平原长湖浮游植物初级生产力的季节性变化及其驱动因子
    李学梅, 刘璐, 龚森森, 孟子豪, 胡飞飞, 柴毅, 杨德国
    2023, 35(03): 833-843.
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    为探究长江中下游富营养化浅水湖泊的浮游植物初级生产力季节性演替特征及其驱动因子,本研究于2020年4月(春)、8月(夏)、10月(秋)及2021年1月(冬)对湖北长湖浮游植物进行采样调查,同时运用黑白瓶测氧法及VGPM模型估算法分别估算了其浮游植物生产力水平,并探究驱动初级生产力季节性变化的主要环境因子。结果显示,4个季节共鉴定出浮游植物194种,其中绿藻门(95种,49%)和硅藻门(40种,21%)居绝对优势地位;黑白瓶法测得浮游植物水柱总生产力(P_t)季节变化为:夏季((1841.24±345.93) mg C/(m~2·d))>秋季((1324.14±208.34) mg C/(m~2·d))>春季((847.50±247.72) mg C/(m~2·d))>冬季((711.43±133.52) mg C/(m~2·d)),其中M2站位在夏季采样时(2424.66 mg C/(m~2·d))水柱总生产力最高;在垂直空间上,浮游植物总生产力(GPP)及净生产力(NPP)随水深增加而逐渐变小。基于VGPM法估算的初级生产力(PP_(eu))季节性分布为夏季((3713.18±900.30) mg C/(m~2·d))>秋季((2643.62±1062.48) mg C/(m~2·d))>春季((2477.13±669.75) mg C/(m~2·d))>冬季((708.07±390.40) mg C/(m~2·d)),空间分布特征呈现海子湖区>马洪台湖区>圆心湖区的趋势。相关性分析结果显示:长湖浮游植物初级生产力(P_t和PP_(eu))相关系数为88.2%,具有极显著相关性,它们与浮游植物密度以及叶绿素a(Chl.a)浓度均具有显著相关性。多元逐步回归分析显示,PP_(eu)主要受Chl.a、水温、pH、总悬浮物和硝态氮的影响,而P_t则可以通过电导率、水温和溶解氧来进行预测。该结果可为长江中下游湖泊水体富营养化以及渔业生产潜力评估奠定基础。
  • 多水源水库浮游植物优势种生态位及种间联结性动态分析：以山东峡山水库为例
    谭好臣, 王瑗媛, 陈阳亮, 刘国祥, 刘本文
    2023, 35(03): 844-853.
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    为了解山东省战略水源地峡山水库在多水源(本地湖库水、长江水及黄河水)共存条件下,浮游植物优势种生态位季节变化和群落结构稳定性状况,于2019年对峡山水库10个代表样点进行浮游植物季度采样,并运用生态位宽度、生态位重叠值、方差比率法、卡方检验及联结系数对优势种生态位及种间关联性进行分析。结果显示,峡山水库四个季度共鉴定到浮游植物7门78属95种,其中优势种4门12属12种,除春季外,其他三季均以蓝藻类群为绝对优势,其中赖氏泽丝藻(Limnothrix redekei)、阿氏浮丝藻(Planktothrix agardhii)以及项圈假鱼腥藻(Pseudanabaena moniliformis)为全年优势种。多样性指数显示出较为一致的趋势,即春季浮游植物多样性较高,夏季多样性最低。优势种生态位宽度差异较大,变化范围在0.526～2.224,最大值、最小值分别为秋季的项圈假鱼腥藻和春季的小金色藻(Chromulina sp.)。项圈假鱼腥藻在多个季节具有最大的生态位宽度及较强的适应多样化生境的能力。生态位重叠显示项圈假鱼腥藻与其他多个优势蓝藻在不同季节具有最大的生态位重叠值,且其是唯一一个在春、夏和秋三季处于衰退期,而在冬季迅速发展的优势蓝藻。四个季度优势种总体关联性差异较为明显,群落结构不稳定。卡方检验显示76%的物种对为显著正联结关系,形成以项圈假鱼腥藻为主导,与其他优势蓝藻共同占有同一资源和空间的稳定演替模式。建议水库管理及调水除关注夏秋季可能的藻华外,还需密切关注低温季节藻类的异常增殖,尤其是冬季的项圈假鱼腥藻。研究可为胶东调水工程相关水库的水华预警和多水源调度提供理论依据和数据支撑。
  • 太湖梅梁湾沉积物中氮铁硫转化细菌的毫米级垂向分布及对氮磷迁移转化的潜在影响
    范献方, 高帅帅, 丁士明
    2023, 35(03): 854-862.
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    本研究在太湖梅梁湾采集沉积柱,采用一种自制的毫米级柱状沉积物自动垂向分层切割装置对表层50 mm沉积物进行垂向切割(间隔2 mm),结合高通量测序技术分析沉积物中细菌群落的毫米级垂向分布;同时采用毫米级高分辨透析技术和薄膜扩散梯度技术(DGT)分析溶解态和DGT可获取态铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、Fe、P的垂向分布特征。结果显示,沉积物中细菌群落与溶解态和DGT可获取态氮铁磷浓度在垂向上呈现显著的异质性。细菌硝酸盐还原主要发生在-16～0 mm沉积物深度,这可能导致了溶解态和DGT可获取态NO_3~--N含量在该沉积物深度的明显减少。细菌铁还原主要分布在-32～-18 mm沉积物深度,细菌硫酸盐还原主要分布在-50～-34 mm的沉积物深度;细菌硫酸盐还原是导致沉积物溶解态和DGT可获取态铁磷浓度从-32 mm随沉积物的深度增加而显著增加的主要原因。本研究加深了对富营养化湖泊沉积物中细菌影响氮磷在垂向上迁移转化的认识。
  • 基于“水文频率-水质”拟合曲线的河流水质变异与等级特征值分析方法
    韩豪杰, 严星, 赵娣, 夏永秋, 颜晓元
    2023, 35(03): 863-873.
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    时空特征分析对全面掌握水质变异规律具有重要意义,但现有的水质时空特征分析方法仍存在水质变异次序不分、水质变幅极值不清、水质评价特征值不明等不足。为更加清晰地探析水质时空特征信息,以秦淮河为研究对象,参考工程水文学经验频率法,建立“水文频率-水质”拟合曲线用于探索流域内高/低活动区不同时间段和丰/枯水期不同河段水质变异特征,并与传统的箱线图法进行对比。结果表明:与箱线图相比,“水文频率-水质”拟合曲线可量化关键水质评判点与特征值信息,使水质时空变异过程更为清晰。在时间上“水文频率-水质”拟合曲线的最佳形式为线性曲线,水质浓度一般不会发生突变;在空间上“水文频率-水质”拟合曲线的最佳形式为指数曲线,水质浓度有较大可能发生突增。各时间段高活动区氮磷浓度大于低活动区,各水体断面丰水期氮磷浓度低于枯水期。该方法分析过程简单方便,结果直观有序,能将水质信息以统计规律自动反映出来,在水质采样点、采样时间和采样频率典型时可作为优选方法用于河流水质时空特征研究。
  • 大型深水湖库溶解氧时空变化及驱动因素：以江西仙女湖为例
    夏威, 张萌, 周慜, 吴俊伟, 姚娜, 冯兵, 欧阳涛, 刘足根, 张秋根
    2023, 35(03): 874-885.
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    为探究深水湖库溶解氧的时空分布规律及其主控因素,本文以南方亚热带大型深水湖库——江西省仙女湖为研究对象,基于2008—2021年仙女湖4个国控站点溶解氧的历史数据分析其年际变化的规律及原因;另于2016年水污染事件发生前(2014年5月—2015年4月)及水污染事件结束后(2018年1月—2018年12月)对仙女湖进行加密逐月监测,采用结构方程模型(SEM)分析仙女湖溶解氧的主要驱动因素。研究结果表明,2008—2021年仙女湖水体溶解氧浓度先下降后上升,变化范围为5.1～18.7 mg/L,季节均值为春季>冬季>秋季>夏季。水污染事件发生前高溶解氧区域多出现在舞龙湖湖心区及湖出口位置,水温、叶绿素a浓度和浊度是溶解氧浓度变化的主要驱动因素;水污染事件结束后高溶解氧区域多出现在钤阳湖及舞龙湖枝杈状湖湾位置,叶绿素a浓度及营养盐浓度成为溶解氧浓度变化的主要驱动因素;而pH与溶解氧主要是协同变化的关系。根据对仙女湖最深点(江口)的垂向监测结果,溶解氧的垂向差异为夏季>秋季>春季>冬季,夏、秋季在5 m以下出现低溶解氧(DO<5 mg/L)区域,且夏季观察到明显的温跃层及温跃层内溶解氧的极小值现象。总体来说,水污染事件使得仙女湖水体营养平衡被打破,营养盐浓度大幅上升导致的浮游植物数量增多是仙女湖水体表层溶解氧浓度升高的主要原因,而深水溶解氧浓度变化则与水温、水深密切相关。
  • 2008—2022年上海大莲湖湿地营养盐时空分布特征、水质评价及来源解析
    孙婷婷, 涂耀仁, 罗鹏程, 刘生辉, 高佳欣, 顾心彤, 寇佳怡, 段艳平, 高峻
    2023, 35(03): 886-901.
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    为了解大莲湖湿地区域水体营养盐的时空分布特征及污染来源,本文系统汇整了2008—2022年大莲湖湿地的水质数据,于2021—2022年丰水期和枯水期针对6种不同土地利用类型进行水样采集分析,也于2021年平水期进行各指标的24 h昼夜监测分析。年际研究结果表明,2008—2022年期间大莲湖湖区总氮(TN)浓度基本处于《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅳ～Ⅴ类水质标准,在2009年枯水期达到最大值(2.97 mg/L);湖区氨氮浓度近年来满足Ⅲ类水质标准;总磷浓度在2021年的丰水期达到最大值0.79 mg/L,超过Ⅴ类水标准限值0.4 mg/L。湖区水质较生态修复之前有所好转,但营养盐浓度依旧处于较高水平。整体趋势与淀山湖的营养盐浓度基本一致,说明上游淀山湖入湖来水可能是造成大莲湖营养盐增高的原因之一。季节性研究结果显示,水体各类指标存在一定季节性差异,枯水期略劣于丰水期。不排除入湖河流带来的污染对大莲湖湿地区域产生影响,丰枯水期鱼塘和荷花塘水体营养盐和有机物质超标现象突出,尤其是鱼塘点位TN浓度是Ⅴ类水标准限值2.0 mg/L的2～4倍。24 h昼夜监测结果发现,大部分采样点在14:30时,酸碱值、水温、溶解氧和化学需氧量达到最大值,分别为9.1、33.3℃、35.6 mg/L和90 mg/L;营养盐则因来源多元且复杂,昼夜变化不明显。水质指数法计算结果显示,大部分采样点水质为中等水平;水体富营养化评价综合指数法计算结果表明,除丰水期湖泊湿地的B1点为中营养等级外,其余采样点均达到富营养等级;同源性解析的主成分分析结果表明,营养盐和有机质是大莲湖湿地污染物的主要组成,稻田和养殖塘的废水排放、鱼塘饲料和茭白田肥料的施用、游客及当地居民生活污水的排放是主要的外源污染,动植物死亡后尸体的腐烂积累以及水体沉积物本底有机质的释放是主要的内源污染。本研究成果除可作为大莲湖湿地生态治理的理论基础与技术支撑外,更对相应污染来源的控制、污染风险的评估及管理策略的实施提供科学依据。
  • 鄱阳湖营养水平关键指标时空分布特征及适宜控制标准
    娄保锋, 周正, 苏海, 卓海华
    2023, 35(03): 897-909.
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    本文研究2018—2020年鄱阳湖水质及营养水平关键指标——叶绿素a、总磷、总氮浓度时空特征,采用分位值法与压力-响应关系法等研究氮磷基准和适宜的控制标准。结果表明,2018—2020年鄱阳湖水质以Ⅳ类为主,超标污染物为总磷和总氮。近3年鄱阳湖处于“中偏富”营养水平,叶绿素a浓度均值为7.6μg/L,总磷浓度均值为0.070 mg/L,总氮浓度均值为1.30 mg/L。所有水域在年内皆会出现富营养时段;年内各月份皆有水域处于富营养水平。总磷、总氮浓度枯水期高于丰水期;8月总磷浓度最低,8—9月总氮浓度最低。叶绿素a浓度较高的季节为秋季,尤以9月最高,9月全湖叶绿素a浓度均值和中位值分别为16和12μg/L,皆超中-富营养界限值10μg/L,原因在于9月“五河”退水与仍处汛期的长江干流顶托导致流速减缓。叶绿素a浓度较高的水域为入湖河流尾闾水域、浅水湖湾、碟形湖(如南湖村、金溪咀、南矶山、蚌湖等)。鄱阳湖平均N/P比为52,相对于藻类繁殖需求而言,氮、磷皆处于过量状态,总磷宜作为首要控制因子,总氮控制亦应考虑。鄱阳湖总磷基准范围为0.029～0.054 mg/L,总氮基准范围为0.50～0.81 mg/L。考虑当前水污染防治、社会经济发展所处的阶段和现实,目前鄱阳湖适宜的总磷控制标准在0.050～0.100 mg/L之间,适宜的总氮控制标准在1.00～1.50 mg/L之间。另外,对入湖河流控制断面,总磷控制标准应严于目前的0.20 mg/L,并建立适宜的总氮控制标准。
  • 鄱阳湖流域典型新烟碱类杀虫剂的污染特征和风险评估
    王磊, 邓洋慧, 罗莹, 陈苗, 刘杨, 蔡晓强, 侯嵩, 郭昌胜
    2023, 35(03): 909-921.
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    新烟碱类杀虫剂(NEOs)因用量较大和具有水溶性,是目前人们密切关注的新环境污染物之一。NEOs易通过地表径流迁移到水环境中,对水生态系统和人体健康构成威胁。本研究利用固相萃取—超高效液相色谱—串联质谱法(SPE-HPLC-MS/MS)对鄱阳湖主要入湖河流和湖体中NEOs进行分析,旨在揭示鄱阳湖流域NEOs的空间分布特征,并分析其污染来源和生态风险。结果表明,在鄱阳湖流域9种NEOs均有不同程度检出,其中呋虫胺(DIN)、噻虫啉(THI)、吡虫啉(IMI)及噻虫嗪(THIA)的检出率为100%。9种NEOs总浓度范围为8.8～88.9 ng/L,残留最高、分布最广的农药是IMI(浓度范围2.1～42.7 ng/L)和THIA(浓度范围0.7～18.3 ng/L),流域内NEOs的主要来源为农业活动的非点源输入。基于物种敏感度分布法和联合概率分布曲线法评估了鄱阳湖流域中新烟碱类杀虫剂对淡水水生生物的生态风险。结果显示几种NEOs杀虫剂生态风险大小顺序为IMI>噻虫胺(CLO)> THI> THIA>啶虫脒(ACE),昆虫对NEOs最为敏感。联合概率分布曲线显示,对水生态系统产生不利影响最大的IMI对5%和10%物种的不利影响概率分别为28.55%和0.3%,鄱阳湖NEOs对水生生物的急性风险较小,但长久施用的慢性生态风险仍需进一步关注。
  • 云南洱海表层沉积物中C_(25)高支链类异戊烯烃（HBIs）的特征及其生物地球化学指示意义
    蔡璐依, 张灿, 何毓新
    2023, 35(03): 922-934.
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    C_(25)高支链类异戊烯烃(C_(25)HBIs)通常被认为是指示硅藻的生物标志化合物,近年来在长江下游湖泊沉积物中被广泛检出。尽管云南湖泊分布广泛,但尚未有C_(25)HBIs检出的相关报道。本研究通过分析洱海不同湖区表层沉积物,首次指出其存在C_(25)HBIs化合物,并通过分析不同C_(25)HBIs化合物的空间分布特征解析其生物地球化学指示意义。结果显示,洱海表层沉积物中存在C_(25:1) HBI和C_(25.2)HBI化合物,但均未检测到同分异构体。洱海沉积物中C_(25)HBIs浓度为11.18μg/g(TOC),显著高于富营养化的太湖,与澄湖相当。C_(25:1) HBI浓度表现出南高北低的空间分布特征,而C_(25:2)HBI浓度则相反,因此C_(25.1)HBI可能表征了洱海南部湖区的优势硅藻。在C_(25.2)HBI浓度较低(<0.4μg/g)的沉积物中,C_(25:1) HBI和C_(25:2)HBI呈现微弱正相关,而部分浅水区域的沉积物则表现出C_(25:2)HBI浓度高(>0.4μg/g)但C_(25:1)HBI浓度低的现象。不同湖区沉积物中C_(25)HBIs浓度与总有机碳和总氮含量的关系存在差异:1)北部湖区C_(25:1)HBI与TN含量呈负相关,可能表明C_(25:1)HBI生源硅藻受到洱海北部农业活动和氮磷肥大量输入的限制。2)中部湖区C_(25:1)HBI和C_(25.2)HBI浓度均与湖泊富营养化水平呈微弱正相关,但与总有机碳含量不存在相关性,说明C_(25)HBIs的生源硅藻受控因素相对复杂。3)南部湖区C_(25:1)HBI浓度和总有机质含量变化一致,和总氮含量呈较强的正相关关系,而C_(25.2)HBI浓度与湖泊总生产力和富营养化水平的相关性均较弱。综上研究发现,洱海的C_(25:1)HBI浓度可以指示洱海南部湖区的优势硅藻和富营养化程度,这与长江下游湖泊现象不同;C_(25.2)HBI可能有较多来源,除了和C_(25:1)HBI相似来源的硅藻以外,还包含某些适于生存在浅水环境的硅藻,因此C_(25.2)HBI受水文条件控制强烈。
  • 洪湖湿地生态系统演变及稳态转换关键驱动因子阈值研究
    刘昔, 厉恩华, 徐杰, 邓兆林, 黄小龙, 王英才, 王学雷
    2023, 35(03): 934-940.
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    利用1990—2020年洪湖水环境监测数据和2011—2020年洪湖沉水植物调查数据,探讨洪湖湿地生态环境演化规律,识别稳态转换关键驱动因子并确定其阈值。研究结果表明:1990—2020年以来洪湖水质变化主要总结为5个阶段和3个时期,整体上呈现出不断恶化的趋势;2011—2020年以来洪湖沉水植物Margalef物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson和Pielou均匀度指数分别降低32%、59%、60%和46%,特别是2016年洪涝灾害后沉水植物出现严重衰退;洪湖生态系统发生稳态转换的关键时期是2002和2011年,总磷是洪湖湿地生态系统稳态转换的关键驱动因子;清水态向浊水态转换的总磷阈值为0.092 mg/L,浊水态向清水态转化的阈值为0.051 mg/L。本研究可为洪湖入湖污染负荷削减量估算提供参考,为洪湖湿地生态修复的营养盐优先控制策略提供指导。
  • 洱海湖滨带水生植物多样性及分布现状
    田玉清, 陈欣, 吕超超, 单航, 丑庆川, 吕兴菊, 张霄林, 倪乐意, 曹特
    2023, 35(03): 941-949.
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    湖滨带水生植物对湖泊生态系统健康的维持具有重要作用。为了解当前洱海湖滨带水生植物现状,本研究于2020—2021年间每季度对洱海湖滨带水生植物进行调查。调查结果表明:(1)洱海湖滨带现有水生植物206种,属56科156属,其中湿生植物149种,挺水植物24种,沉水植物21种,漂浮植物7种,浮叶植物5种;常见种有狗牙根(Cynodon dactylon)、菰(Zizania latifolia)、苦草(Vallisneria natans)、菱(Trapa bispinosa)等,偶见种为忍冬(Lonicera japonica)、披碱草(Elymus dahuricus)等。(2)从区系分布来看,洱海湖滨带物种主要为世界分布(83种)和热带分布(55种)两种类型,分别占总物种数比例的40.28%和26.71%。(3)在植物群落方面,洱海湖滨带共有18个主要植物群落类型,其中湿生植物群落4种,挺水植物群落3种,沉水植物群落9种,浮叶植物群落2种;以狗牙根群落、菰群落、苦草群落、菱群落为主。通过与历史文献结果的对比分析得出,近年来洱海湖滨带水生植物多样性有了显著提高,但目前存在挺水植物群落类型单一等问题,后续应继续加强湖滨带建设,以改善生境,增加物种多样性。
  • 2017—2021年长江天鹅洲故道鱼类群落结构变化、成因分析及对长江江豚迁地保护的启示
    邱龙辉, 吉芬芬, 丘宇慧, 张三峰, 沈建忠, 龚成, 徐春永
    2023, 35(03): 950-960.
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    长江天鹅洲故道是长江江豚首个迁地保护区,其中充足而适口的饵料鱼类资源是长江江豚种群健康发展的保障。为此,根据2017年10月—2021年4月对长江天鹅洲故道进行的7次鱼类调查数据,结合禁捕前的历史数据,对其鱼类群落结构演变进行了分析,并针对长江江豚饵料鱼的供应状况对天鹅洲故道内鱼类资源管理提出了建议。调查期间,共采集到鱼类57种,其中,蒙古鲌(Culter mongolicus)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)和鳙(Aristichthys nobilis)等大中型鱼类生物量明显增加,而?(Hemiculter leucisculus)和似鳊(Pseudobrama simoni)等小型鱼类生物量呈现下降趋势。鱼类群落优势种逐渐由太湖新银鱼(Neosalanx taihuensis)、短颌鲚(Coilia brachygnathus)和?等小型鱼类转变为鳙、蒙古鲌和拟尖头鲌(Culter oxycephaloides)等大中型鱼类,尤其是新近出现的拟尖头鲌种群发展迅速。同时,短颌鲚和?等小型鱼类的体重在减小,而鲢、鳙等大中型鱼类规格在持续提高。长江江豚以小型鱼类和大中型鱼类的幼鱼为食,其资源下降将威胁长江江豚种群的维持和发展。为保障天鹅洲故道内长江江豚的食物供应,建议适当地捕捞鲢、鳙、蒙古鲌和拟尖头鲌,减缓鲢、鳙对小型鱼类的食物竞争压力,以及降低蒙古鲌和拟尖头鲌对小型鱼类的捕食压力;同时丰水期加强故道与长江的连通,引入更多长江干流繁殖的小型鱼类资源;并通过建设人工鱼巢以改善故道内餐等产粘性卵小型鱼类的繁殖条件,增加小型鱼类资源量。
  • 青藏高原湖泊沉积物与水体细菌群落共发生网络和群落构建过程差异解析
    王丹丹, 黄跃飞, 杨海娇
    2023, 35(03): 959-979.
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    研究高原湖泊沉积物和水体细菌群落结构的差异对于水生态治理与保护具有重要的科学意义。本文选取青藏高原中东部共19个湖泊为研究对象,采集沉积物和水体样本,使用高通量测序技术和统计分析,解析湖泊沉积物和水体细菌群落结构、空间分布特征、共发生网络模式、群落构建过程的差异及其原因。研究结果表明沉积物细菌群落alpha多样性指数(Chao1指数、Shannon多样性指数、Faith's系统发育指数和Pielou均匀度指数)均显著高于水体细菌群落。沉积物和水体细菌的优势门均为Proteobacteria(相对丰度为45.33%和41.77%),而水体细菌群落结构具有较强的空间异质性。主坐标分析和相似性分析结果表明沉积物和水体中细菌群落结构差异极显著,海拔和纬度分别是青藏高原湖泊沉积物和水体细菌群落结构变化最显著的驱动因子。沉积物和水体细菌群落均具有明显的距离衰减模式,而沉积物细菌比水体细菌群落在空间上的周转率小。采样湖泊沉积物细菌群落共发生网络复杂度和稳定性高于水体细菌。沉积物和水体细菌群落的平均归一化随机率值分别为0.24和0.72,表明确定性过程在沉积物细菌群落构建的过程中起到了重要的作用,而水体细菌群落的主导构建过程为随机性过程。本文在高原湖泊沉积物和水体中细菌群落特征、空间分布模式、生态网络稳定性、群落构建过程及其差异方面的研究,为深入理解高原湖泊细菌多样性和群落结构形成机理提供了科学支撑。
  • 金沙江下游支流黑水河松新电站鱼道过鱼效果监测与评估
    石小涛, 白天翔, 许家炜, 朱冬舟, 李冬晴, 焦易林, 陶宇, 王永猛, 姜泽文, 张健, 孙干, 柯森繁
    2023, 35(03): 972-984.
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    松新鱼道建设是恢复金沙江白鹤滩库区鱼类生境替代支流——黑水河连通性的重要工程措施之一,其过鱼效果备受关注。本研究以黑水河松新鱼道为研究对象,通过网捕法和射频识别遥测技术(RFID)开展松新鱼道过鱼效果监测与评估研究。结果表明:(1)黑水河松新坝址下游共监测到19种鱼类,其中12种鱼类可以顺利通过鱼道抵达上游河道;(2)鱼道进出口鱼类多样性受到鱼类洄游动机影响呈现季节性规律,非洄游期(12月)鱼道进出口鱼类Shannon-Wiener多样性指数显著低于洄游期(次年3、5月);(3)松新鱼道主要过鱼对象短须裂腹鱼的进口吸引率为31.50%,通过率可达44.44%。利用张网监测数据发现:当水温超过20℃时,过鱼种类和数量随着水温的升高呈递减趋势;当鱼道内流量超过0.50 m~3/s时,过鱼种类和数量随着鱼道内流量的增大而呈递减趋势。为识别影响鱼道过鱼效果的关键因素,选取短须裂腹鱼为研究对象,构建了基于多因素(鱼道内流量、水温、昼夜节律、pH、湿重、体长等)的Cox风险比例回归模型,研究发现:鱼道内流量、水温和昼夜节律是影响短须裂腹鱼上溯效果的关键因素;当水温变化范围为14.0～20.0℃时,短须裂腹鱼的通过率随水温的升高而呈递增趋势;当鱼道内流量变化范围为0.01～0.50 m~3/s时,短须裂腹鱼的通过率随鱼道内流量的增大而呈递增趋势;昼夜节律对短须裂腹鱼的上溯有显著影响,短须裂腹鱼更偏好于夜晚上溯。本研究结果有助于黑水河开展鱼类栖息地修复及鱼类资源保护措施等工作,为黑水河梯级小水电及西南地区山区河流低水头闸坝修建鱼道提供理论依据。
  • 金沙江下游支流黑水河松新电站幼鱼下行过坝研究
    李冬晴, 柯森繁, 许家炜, 焦易林, 白天翔, 成必新, 陶宇, 王永猛, 石小涛, 孙干
    2023, 35(03): 985-997.
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    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回归模型识别出影响鱼类下行效率的关键因子,并基于AIC准则筛选出最优模型,以放鱼位置、鱼种、上游河道水温和上游河道流量为自变量的模型最优。本研究可为梯级小水电背景下的河流连通性修复、水库调度方案和下行过鱼设施优化设计提供理论依据。
  • 鄱阳湖都昌自然保护区浮游甲壳动物群落时空分布特征及其驱动因子
    于新平, 陈宇炜, 王俊颉, 李瀚成, 邓枫, 徐光锋, 夏雨, 刘金福
    2023, 35(03): 998-1008.
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    江西省都昌候鸟省级自然保护区作为鄱阳湖流域内占地面积最大的自然保护区,承担着保护世界性和国家重点保护濒危越冬候鸟资源等重要责任。探究都昌候鸟自然保护区浮游甲壳动物群落结构及其主要影响因子,可为都昌保护区内鸟类栖息地的生境保护与动态评估提供科学依据。2019—2021年1、4、7和10月对都昌保护区内4个区域的浮游甲壳动物的密度、生物量和水环境因子进行采样调查,运用多样性指数、Pearson相关性和冗余分析(RDA)等对都昌保护区水质情况以及浮游甲壳动物与水环境因子和叶绿素a之间的关系进行解析。结果显示,调查期间共鉴定出浮游甲壳动物31种,其中枝角类(20种)和桡足类(11种)。都昌保护区浮游甲壳动物年均密度213.81 ind./L,年均生物量为1.51mg/L。都昌保护区浮游甲壳动物群落结构时空变化较大,季节上,夏季或秋季浮游甲壳动物的生物量达到峰值,冬季浮游甲壳动物种类最少;空间上南矶一般区(D4)浮游甲壳动物密度和生物量较大,其次是撮箕湖一般区(D3),小矶山核心区(D1)和三山核心区(D2)差异较少。根据多样性指数和均匀度指数分析都昌保护区水质情况,结果表现为撮箕湖一般区(D3)水质环境最好,其次是小矶山核心区(D1),最后是三山核心区(D2)和南矶一般区(D4)。简弧象鼻溞(Bosmina coregoni)作为都昌保护区优势种,这从侧面反映出都昌保护区水体呈富营养化,与调查期间发现局部出现蓝藻水华相吻合。都昌保护区浮游甲壳动物群落结构的时空演替主要是由总氮、叶绿素a、水位和水温等因素共同决定。不同季节影响浮游甲壳动物群落结构的主导因素也不相同,冬季主导因素主要是总氮、总磷和溶解氧;夏季主导因素是水位和叶绿素a;秋季主导因素主要是水温、水位、透明度、叶绿素a、溶解氧和总磷。
  • 多目标驱动的太湖调度水位研究
    吴浩云, 刘敏, 金科, 陈红, 甘升伟
    2023, 35(03): 1009-1021.
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    太湖是流域洪水集散地、水资源调配中心,也是长三角水生态环境的晴雨表,其水位高低影响防洪、供水、水生态、水环境等系统功能,使得太湖面临统筹调度问题日益凸显。本文以太湖为主要研究对象,基于多年实测数据,采用数理统计、河网水动力模型计算,分析流域降雨、进出湖水量和水生态环境演变规律及其与太湖水位的互馈关系,综合考虑不同调度期流域防洪、供水、水生态、水环境目标及其承受风险的时空差异性,优化太湖调度水位,并在此基础上提出太湖调度功能区划图。结果表明,在设计洪水和供水条件下,通过调度水位调整,统筹调控流域水工程,前期预降太湖水位,后期适抬太湖水位,实现太湖多目标调度,可有效保障流域防洪、供水和航运安全,改善河湖生态环境,共绘美丽太湖。
  • 基于综合指标法的鄱阳湖生态系统健康评价
    毛智宇, 徐力刚, 赖锡军, 王晓龙, 李云良, 李相虎, 蔡永久, 范宏翔, 吴亚坤, 魏凡凯
    2023, 35(03): 1022-1036.
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    由于湖泊生态问题日益突出,湖泊生态系统安全状态已经成为人们关注的热点问题,了解湖泊水生态系统的状况并根据湖泊生态系统健康状况开展精准治理和生态修复与保护尤为重要。本文基于对鄱阳湖及其流域生态环境的长期监测数据和资料收集,采用综合指标体系法,从物理形态、水文、水环境、水域生态、湿地生态和社会服务6个方面构建了鄱阳湖生态系统健康评估的指标体系,主要涵盖了湖泊口门状况、“五河”入湖径流变异程度、入湖河流水质达标率等26个指标。依据设置的阈值等级得到鄱阳湖生态系统健康评价各层次健康状况等级,通过对各湖泊生态系统各指标得分进行加权计算,得出生态系统健康评估准则层和目标层的得分,最终对鄱阳湖生态系统健康进行了客观的评价。结果表明,构建的湖泊生态系统健康评价体系针对性强、科学全面、具有可操作性,可为鄱阳湖及类似通江湖泊的生态系统健康评价提供案例和方法借鉴。评价结果表明鄱阳湖健康体征状况目标层得分为73.45分,评价结果为亚健康,鄱阳湖水生态系统健康主要受泄流能力、水文节律变化、富营养化程度和物种多样性的影响。最后根据鄱阳湖的水生态系统健康评分等级探讨了鄱阳湖水生态系统中亟需解决的问题,针对性地提出了鄱阳湖保护的对策与建议。
  • 变化环境下近60年西江流域径流时空演变特征
    李继清, 张鹏, 赵莹玉, 刘洋
    2023, 35(03): 1033-1048.
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    气候变化叠加人类活动的双重影响下,西江流域的河川径流发生了不同程度的改变,重新认识和掌握变化环境下的径流时空演变规律对流域的科学管理具有重要意义。基于西江流域干支流7个控制性水文站近60年的日径流资料,综合极点对称模态分解法(ESMD)、Mann-Kendall检验、R/S分析、小波分析等方法,从年代、年、季和年内多个时间尺度对径流的时空演变特征进行分析,研究结果表明:年代尺度下,西江流域径流丰枯交替、变化悬殊,1970s与1990s径流丰沛,2010s径流偏枯,降雨影响着径流的丰枯变化,流域上、中游更易发生干旱与洪涝灾害;春、夏、秋、冬季径流振荡周期依次为2～7、15～20、28～29 a,3～5、7～10、20 a,2～3、6～8、12～15 a和3～8、12～15、20 a,均呈现年际与年代的双重周期特征,IMF1的年际振荡在径流变化中占主导地位;受降雨与水库调蓄作用的影响,年、夏、秋季径流呈下降趋势,预测下降变化具有持续性,春、冬季径流整体呈上升趋势。空间内上游的变化趋势更显著;年和季尺度径流在1980年后突变增多,尤其集中于2000—2010年间,人类活动与气候变化是造成西江流域突变的主要原因;2000年后,除支流柳州站外,其余站点径流年内分配趋于均匀,月平均径流的变化幅度减小,集中期均向前移,梯级水库群蓄丰补枯作用显著。研究成果可为西江流域的水资源合理开发利用与有效管理提供参考。
  • 赣江流域多种数据同化方案的径流模拟比较
    王卫光, 邹佳成, 邓超
    2023, 35(03): 1047-1056.
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    为了探讨水文模型在不同水文数据同化方案下的径流模拟差异,本文采用集合卡尔曼滤波算法,以遥感蒸散发产品、实测径流为观测数据,构建了基于新安江模型的数据同化框架。基于此框架设计了4种不同同化方案(DA-ET、DAET(K)、DA-ET-Q、DA-ET-Q(K))以及1种对照方案OL,以赣江流域开展实例研究,评估了水文数据同化中遥感蒸散发产品的时间分辨率、模型蒸散发相关参数时变与否以及多源数据同化对径流模拟的影响。结果表明:在DA-ET方案下,同化两种不同时间分辨率的蒸散发产品均能提高模型整体的径流模拟精度,且时间分辨率更高的产品的同化效果更好;在DA-ET方案的基础上,考虑加入实测径流进行同化能够提升模型径流模拟精度,且DA-ET(K)与DA-ET-Q(K)方案所得径流相对误差的减幅均超过了20%,说明在蒸散发同化过程中同时考虑蒸散发参数动态变化的结果更优;相较于OL方案,4种同化方案均能不同程度地提高模型对径流高水部分的模拟能力,但DA-ET-Q(K)方案表现最差,而其余方案差异并不显著。本研究有助于进一步了解不同数据同化方案在径流模拟中的差异,从而为水资源高效利用与科学管理提供科学依据。
  • GLEAM和MOD16蒸散发产品在青藏高原中东南湖泊流域的适用性评价
    王容, 刘元波, 王若男, 刘永伟
    2023, 35(03): 1057-1071.
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    GLEAM(Global Land Evapotranspiration Amsterdam Model)和MOD16(MODIS Global Evapotranspiration Project)全球蒸散发产品已经得到了广泛的检验和应用,但由于观测资料缺乏,尚缺少对高原地区的检验。本文以青藏高原然乌湖流域、羊卓雍错流域、纳木错流域、色林错流域和塔若错流域为检验区域,利用流域水量平衡法,采用相关系数、相对误差、均方根误差和Kling-Gupta系数,对这两种蒸散产品开展了精度验证与评价。结果表明:GLEAM蒸散发产品在然乌湖、色林错和塔若错流域整体存在低估现象,在羊卓雍错和纳木错流域存在轻微高估现象,而MOD 16产品仅在色林错流域有轻微低估现象,在其他湖泊流域均表现为高估;GLEAM和MOD16蒸散发产品在5个湖泊流域年降水量较少的年份均存在高估的现象,在湿润年份则为低估;GLEAM产品在然乌湖流域、羊卓雍错流域和色林错流域的验证结果相对较好,而MOD16产品在纳木错流域和塔若错流域的验证精度相对较高;总体而言,在年尺度和多年平均尺度下,GLEAM蒸散发产品在青藏高原中东南湖泊流域的精度明显优于MOD16产品。本文的研究结果为适用于青藏高原地区蒸散发产品的甄选提供了重要参考。
  • 冻融作用对我国北方季节性冰冻河流岸坡稳定性的影响：以松花江典型河段为例
    假冬冬, 杨俊, 郝由之, 陈长英, 张幸农, 应强
    2023, 35(03): 1072-1081.
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    岸滩侧蚀崩塌现象普遍存在于江河湖泊中,是一种危害较大的自然灾害。季节性冰冻河流受水动力、冻融耦合作用,岸滩崩塌机理复杂,开展其岸坡稳定性研究对河势控制和河流综合治理具有重要意义。以松花江干流大顶子山航电枢纽下游近坝段为例,采用BSTEM断面尺度模型,对河岸崩塌过程进行了模拟,定量分析了冻融作用对河岸稳定性的影响。研究结果表明:涨水期河岸稳定性相对较高,洪水期和退水期稳定性相对较低,为崩岸多发时期;冻融作用会使河岸稳定安全系数F_s提前达到不稳定临界值,即与不考虑冻融作用相比,河岸提前崩塌,且考虑冻融作用的崩塌宽度更接近实测值,累计冲刷崩塌总量增幅约为7%～41%。研究结果可为季节性冰冻河流岸滩崩塌及河道演变研究提供一定借鉴和参考。
  • 大型水库分层期和混合期溶存温室气体空间变化及排放通量
    金业, 陈小强, 廖苗苗, 关昊鹏, 赵化德, 许士国
    2023, 35(03): 1082-1096.
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    水库作为温室气体的重要来源,对区域气候变化有不可忽略的影响。然而,目前对水库溶存温室气体的空间异质性及垂向特征的认知仍然欠缺。为了揭示水库分层期和混合期溶存温室气体空间特征及排放通量,也为厘清水库温室气体产生和排放的关键过程提供重要支撑。研究选择东北地区大型水库——汤河水库为对象,于2021年7—9月和10月(分别代表水库分层期和混合期)对水库不同位置(坝前、库中和库尾)开展溶存温室气体垂向分层监测。研究结果显示,水库CH_4排放通量变化范围为0.018～0.174 mmol/(m~2·d),是大气CH_4的源,空间分布为库尾>库中>坝前;CO_2通量为-4.91～58.77 mmol/(m~2·d),除分层期东支库尾,其余点位均表现为大气CO_2的源,空间分布为坝前>库中>库尾。时间上,分层期CH_4排放通量(0.071±0.044 mmol/(m~2·d))高于混合期((0.027±0.008) mmol/(m~2·d));分层期CO_2排放通量((5.12±5.50) mmol/(m~2·d))明显低于混合期((42.76±16.72) mmol/(m~2·d))。水温和径流的变化共同影响CH_4和CO_2排放通量。结合水库溶存温室气体垂向分布特征,水库CH_4的生成热区主要在坝前和库尾。分层期的水库溶存CH_4在坝前和库中底层大量累积,原因是等温层的持续缺氧以及上下水层的交换能力限制。与国内其它水库温室气体排放通量对比发现,水库的不同时期(分层期和混合期)、空间位置(坝前、库中和库尾)以及库龄是准确评估水库温室气体排放的关键因素。
  • 金沙江下游梯级水库泥沙淤积和坝下河道冲刷规律
    朱玲玲, 陈迪, 杨成刚, 陈柯兵, 李思璇
    2023, 35(03): 1097-1110.
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    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m~3,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,但冲刷强度减弱明显,重要涉水工程局部冲刷并未超出预期范围。向家坝下游河道深泓高凸段相对稳定,使得坝下游枯水位未大幅下降,2000 m~3/s下枯水位累计降幅约0.43 m;坝下游河床粗化明显。
  • 近百年来洞庭湖粒度指示的沉积环境演变特征
    冉凤维, 聂小东, 王诗兰, 廖文飞, 李忠武
    2023, 35(03): 1111-1125.
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    湖泊沉积物储存着长时期的流域环境信息,是百年尺度湖泊环境演变研究的高分辨率记录器。本文通过~(210)Pb_(ex)、~(137)Cs组合定年法,分析放射性核素剖面特征,研究沉积速率时空变化规律,并解析沉积物粒度指示的环境信息,揭示百年尺度湖泊沉积环境演变。结果表明:洞庭湖~(210) Pb_(ex)剖面分布呈现多段衰变型、混合—衰变—平衡型、衰变—本底型和无沉积型4种类型。3大湖体200 cm的沉积深度对应的年代跨度为127～162年,构建了洞庭湖沉积物深度—年代关系。洞庭湖平均质量沉积速率为1.47～3.11 g/(cm~2·a),整体上呈现南洞庭湖>西洞庭湖>东洞庭湖的空间特征;自1900年后,质量沉积速率增加了3～7倍,呈时序增加趋势。沉积年代上,沉积物粒度特征表明洞庭湖沉积环境呈3个阶段2个过渡期的演变特征,与同时期区域内毁林开荒、水利建设、植树造林等人为活动有较好的对应关系,说明近百年来人为活动是洞庭湖泥沙沉积的重要因素。本研究结果可为强化湖泊及其流域生态环境保护提供理论参考。
  • 横断山区贡卡湖记录的晚全新世区域水文变化及其与印度夏季风的联系
    邵帅, 吴铎, 王涛, 袁子杰, 李友谟, 冯小平, 周爱锋
    2023, 35(03): 1126-1138.
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    印度夏季风(ISM)是全球季风系统的重要组成部分,其异常变化会对我国西南地区的生态环境和社会经济带来巨大影响。晚全新世是距离当下最近的地质历史时段,了解晚全新世以来ISM变化及其对区域水文的影响历史与规律,对预测我国西南地区未来的季风降水变化具有重要的参考价值。本文选择位于横断山区且对ISM变化响应敏感的高山湖泊贡卡湖(海拔3529 m)为研究对象,在湖泊中心获取204.5 cm的连续高质量沉积岩芯(GK20B钻孔),利用陆生植物残体AMS~(14)C测年方法建立了过去3300年来可靠的地层年代序列。通过开展XRF元素扫描、烧失量、总有机碳氮(TOC、TN)及有机碳同位素(δ~(13)C_(org))等气候与环境代用指标的分析测试,重建了贡卡湖距今3300年以来的水文变化历史。研究结果显示,贡卡湖泥炭与湖相沉积互层的沉积结构与对应的代用指标变化共同揭示了湖泊水位波动,贡卡湖的水位自晚全新世以来整体呈现降低的趋势,响应了在北半球不断减弱的夏季太阳辐射驱动下ISM强度的衰退过程。同时湖泊水位指示的ISM强度存在着百年时间尺度的波动,这可能与地球气候系统内部的海—气相互作用的影响有关。