近20年来三峡水库水动力特性及其水环境效应研究:回顾与展望 被引量：17

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作者 龙良红 黄宇擘 +5 位作者 徐慧 纪道斌 赵星星 崔玉洁 杨正健 刘德富 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期383-397,I0001,I0002,共17页

三峡水库自2003年蓄水以来,水库干支流水环境状况及水华已成为广泛关注的问题,国内外不少学者对此开展了大量研究。本文回顾了近20年来三峡水库水环境相关研究,系统总结了三峡水库干支流水动力特征及其生态环境影响,并展望了三峡水库水... 三峡水库自2003年蓄水以来,水库干支流水环境状况及水华已成为广泛关注的问题,国内外不少学者对此开展了大量研究。本文回顾了近20年来三峡水库水环境相关研究,系统总结了三峡水库干支流水动力特征及其生态环境影响,并展望了三峡水库水动力相关研究的新视角、新内容、新方法、新技术。结果表明:(1)三峡水库蓄水后干支流水流分化特征明显,干流水体从上游的河流型水体逐渐转变为坝前的过渡型水体,而支流库湾则更偏向于湖泊型水体特征;(2)干支流密度差(温度差)驱动的分层异重流,水库日调节调度驱动的高频水流振荡,气象驱动的近表层水体混合是三峡水库支流库湾普遍存在的水动力现象,主导着支流库湾的水温分层和混合过程;(3)三峡水库特殊的水动力现象对支流库湾水温分层结构、营养盐输移补给、水华生消过程、温室气体排放等产生深远影响,应用生态调度调控支流库湾水动力过程来改善其水环境问题已成为该区域生态环境修复的重要技术手段。如何将上述新发现上升为具有三峡水库特色的系统理论与方法,并形成大型深水水库生态环境研究技术体系,服务于大型梯级水库群联合多目标优化调度实践,仍是今后努力的方向。 展开更多

关键词 水动力 分层异重流 水流振荡 水温分层 三峡水库

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三峡水库不同运行期库首水温分层特性及生态效应 被引量：22

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作者 纪道斌 成再强 +3 位作者 龙良红 闫金波 杨忠勇 赵星星 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期34-42,101,共10页

为了解三峡水库库首2003—2018年的水温变化特征及其对生态环境的影响,基于庙河断面实测资料,采用LSTM-Logistic模型模拟分析了库首多年水温结构特性,并探讨了其变化对库区支流库湾水华的影响和对坝下鱼类产卵水温的影响。结果表明:LSTM... 为了解三峡水库库首2003—2018年的水温变化特征及其对生态环境的影响,基于庙河断面实测资料,采用LSTM-Logistic模型模拟分析了库首多年水温结构特性,并探讨了其变化对库区支流库湾水华的影响和对坝下鱼类产卵水温的影响。结果表明:LSTM-Logistic模型能较好地适用于三峡水库,准确地模拟水温的逐日变化过程;2006—2013年,三峡水库库首每年4—6月均出现了水温分层现象,从2014年开始,水温垂向差异变小,水温不分层,且春季、秋季和冬季水温升高,下泄水温进一步平坦化;三峡水库库首水温长期变暖的趋势,会使支流库湾倒灌异重流潜入深度上移,从而改变异重流倒灌形式,降低库湾水华风险;梯级水库蓄水缓解了春季下泄低温水的不利影响,但秋冬季水温的升高对中华鲟繁殖造成了进一步威胁。 展开更多

关键词 库首水温 水温分层 LSTM-Logistic模型 生态效应 三峡水库

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三峡水库泄水-蓄水过程香溪河库湾水流振荡特性 被引量：7

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作者 徐慧 龙良红 +4 位作者 纪道斌 杨忠勇 杨正健 刘德富 汤正阳 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期264-273,共10页

深入认识水库的水动力过程一直是研究和解决其水环境问题的基础。通过对三峡水库香溪河库湾2019年泄水期(5月)和蓄水期(9月)高频、连续的水位和流速剖面监测数据进行分析,获得了该支流库湾振荡的物理特性。研究发现:①高频的库湾振荡在... 深入认识水库的水动力过程一直是研究和解决其水环境问题的基础。通过对三峡水库香溪河库湾2019年泄水期(5月)和蓄水期(9月)高频、连续的水位和流速剖面监测数据进行分析,获得了该支流库湾振荡的物理特性。研究发现:①高频的库湾振荡在垂向上表现为正压波,在水平模态上表现为最基本的Helmholtz模式(n=0),该振荡是香溪河库湾显著存在的重要水动力过程之一;②库湾振荡的周期约2 h,在库湾上游其振荡流速可达±0.05~0.1 m/s,水位波动振幅可达0.2 m;③支流库湾振荡由库区干流重力波驱动,重力波产生于大坝下泄流量的日调节过程。本研究不仅加深了对水库及其支流水动力过程的认识,同时也进一步揭示了香溪河库湾水动力过程对三峡水库日调度的响应机制,为后续水库生态调度研究及其应用提供了新的视角。 展开更多

关键词 水流振荡 水位波动 水动力 水库调度 三峡水库

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典型喀斯特水库水化学特征及水体营养状态影响因素研究

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作者 付陈乐 康满春 +4 位作者 孟江槐 刘佳 刘流 龙良红 肖尚斌 《中国环境科学》 北大核心 2025年第3期1483-1495,共13页

水库的水化学特征及营养状态是流域自然条件和人为作用的综合体现,本研究以小湾水库(XW)及丹江口水库(DJK)为研究对象,分析了喀斯特水库水体主要离子变化特征以及氮(N)、磷(P)营养盐的空间变化,解析了水体主要离子来源并分析了水库水体... 水库的水化学特征及营养状态是流域自然条件和人为作用的综合体现,本研究以小湾水库(XW)及丹江口水库(DJK)为研究对象,分析了喀斯特水库水体主要离子变化特征以及氮(N)、磷(P)营养盐的空间变化,解析了水体主要离子来源并分析了水库水体营养状态及其影响因素.结果表明:两水库水化学类型分别为HCO_(3)·SO_(4)-Ca型及HCO_(3)-Ca型,均受岩石风化作用控制,且均具有较高水平的人为输入SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-);水库水体氮、磷主要以溶解态为主,水体无碳限制,但XW受氮限制,DJK受磷限制,水体营养状态均呈中营养水平;受喀斯特地区水化学背景及高风化速率的影响,C、N、P化学计量比为水体综合营养状态指数(TLI)的主要影响因素;水体在不同N、P限制条件下其营养状态的影响因子有所不同,而易受岩石风化、气候变化、人为输入等影响的C:P的值是控制水库水质的关键因素;基于水体氮、磷营养限制条件分析水化学特征、生源要素化学计量比等的影响,优化水体营养状态评价指标,为不同水文条件及功能作用下的喀斯特水库水体营养状态评价、水质管理提供依据. 展开更多

关键词 喀斯特水库 水化学特征 离子来源 营养状态

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三峡水库香溪河库湾水-气界面热交换过程及水体稳定性 被引量：1

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作者 杨忠勇 张亚超 +4 位作者 汤正阳 纪道斌 崔玉洁 李昌文 吴家阳 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期730-742,共13页

水库或湖泊的热分层结构是其动力与环境过程的重要研究方面,虽然很多学者针对水体分层结构和演变机理开展了大量研究,但水体通过水-气界面与大气进行热交换的过程,各气象因子的贡献机理等研究成果还很缺乏。本文基于三峡水库香溪河库湾2... 水库或湖泊的热分层结构是其动力与环境过程的重要研究方面,虽然很多学者针对水体分层结构和演变机理开展了大量研究,但水体通过水-气界面与大气进行热交换的过程,各气象因子的贡献机理等研究成果还很缺乏。本文基于三峡水库香溪河库湾2019年3月-2020年2月期间的水温、水位及气象等监测数据,针对水-气界面热交换过程如何影响水温垂向结构及表层水体湍流混合作用开展研究。结果表明,(1)香溪河水体年内呈高温期分层、低温期混合的基本特征,高温期混合层深度小于8 m,低温期混合层深度超过30 m。(2)太阳短波辐射是香溪河水体的主要热源,潜热通量和长波辐射是香溪河水体的主要冷源,感热通量贡献极小。(3)香溪河平均风速较弱,约为1.6 m/s,主要通过增强潜热和感热通量的方式影响水体垂向稳定性结构特征,其机械扰动作用较弱。(4)表层水体湍能通量在高温期较低(10^(-7)m^(3)/s3量级),此时水体处于分层状态,风应力大概率主导表层水体湍流发育;低温期表层水体湍能通量较高(10^(-6)m^(3)/s3量级),此时潜热通量和长波辐射主导表层水体湍流发育。 展开更多

关键词 三峡水库 香溪河库湾 水-气界面热通量 水体热分层 风应力 表层湍流

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三峡水库枯水期补水调度对洞庭湖越冬白鹤(Grus leucogeranus)摄食栖息地的影响 被引量：1

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作者 戴凌全 王煜 +5 位作者 汤正阳 戴会超 任玉峰 常曼琪 吴倩 毛劲乔 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1208-1218,共11页

摄食栖息地面积是反映越冬水鸟生存空间的直接指标,三峡水库运行后洞庭湖枯水期水文节律出现新的变化,给越冬水鸟摄食栖息地造成的影响尚不明确.为定量描述三峡水库枯水期不同出库流量对洞庭湖越冬水鸟摄食栖息地的影响,以洞庭湖典型的... 摄食栖息地面积是反映越冬水鸟生存空间的直接指标,三峡水库运行后洞庭湖枯水期水文节律出现新的变化,给越冬水鸟摄食栖息地造成的影响尚不明确.为定量描述三峡水库枯水期不同出库流量对洞庭湖越冬水鸟摄食栖息地的影响,以洞庭湖典型的珍稀越冬水鸟——白鹤(Grus leucogeranus)为指示性候鸟,以白鹤摄食对栖息地水深需求作为关键生态因子,建立白鹤摄食对水深需求的栖息地适宜度模型.构建涵盖长江干流、三口河系、洞庭湖及其四水尾闾河段的江湖一体化耦合水动力模型,实现栖息地水动力分布特征的精确模拟.在此基础上耦合栖息地适宜度模型和水动力模型,建立了面向白鹤摄食对三峡水库出库流量需求的物理栖息地模型,量化不同出库流量对应的白鹤摄食栖息地加权可利用面积,定量分析水库运行对白鹤摄食栖息地面积的影响.结果表明:1月中旬三峡水库不同出库流量下洞庭湖白鹤潜在摄食栖息地面积保持稳定并随出库流量的增加呈增大趋势,维持在101.40~121.84 km^(2)之间,其中东洞庭湖摄食栖息地面积在7.49~9.86 km^(2)之间,南洞庭湖(含横岭湖)摄食栖息地面积在47.37~60.34 km^(2)之间,西洞庭湖摄食栖息地面积在46.54~51.64 km^(2)之间.不同湖区摄食栖息地面积随着三峡水库出库流量的增加均呈增大的趋势,说明三峡水库枯水期补水调度对于维持栖息地面积具有重要作用.较三峡水库运行前相比,白鹤摄食栖息地面积最大增加20.44 km^(2),对应的增幅为20.16%.成果明晰了三峡水库运行对洞庭湖白鹤摄食栖息地面积的影响规律,可为通过三峡水库补水调度改善洞庭湖越冬水鸟摄食栖息地生境提供理论基础. 展开更多

关键词 三峡水库 洞庭湖 白鹤 摄食生境 物理栖息地模型 加权可利用面积

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一种气泡释放过程连续监测方法及其在三峡水库香溪河CH_(4)通量监测的应用

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作者 陈思祥 杨正健 +2 位作者 王从锋 魏辰宇 刘德富 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1659-1669,共11页

气泡释放是天然水体释放CH_(4)的主要途径之一,准确量化水体气泡释放量对于辨析其“汇、源”特性至关重要。自然水体释放气泡的不连续性、不确定性使得监测其过程较为困难。本研究针对水体气泡释放监测难题,通过改进倒置漏斗型气泡通量... 气泡释放是天然水体释放CH_(4)的主要途径之一,准确量化水体气泡释放量对于辨析其“汇、源”特性至关重要。自然水体释放气泡的不连续性、不确定性使得监测其过程较为困难。本研究针对水体气泡释放监测难题,通过改进倒置漏斗型气泡通量监测装置提出了一种气泡释放过程连续监测方法。本方法测量对象为定长时间监测水域释放气泡的体积,经室内外实验验证,其理论量程为3.6~132 mL/(m^(2)·min),测量结果能够较好的表征10~40 m水深缓流水体气泡体积通量变化特征。运用该方法于2021年6—11月对三峡水库支流香溪河库湾开展CH_(4)气泡通量连续监测,并分析不同环境因子对其产生的影响。结果表明:监测期间,研究水域CH_(4)气泡通量变化范围为0.02~8.13 mg/(m^(2)·d),且各采样点间CH_(4)气泡通量呈现较高的时空变异性;CH_(4)气泡通量与水温、水体pH呈显著正相关关系,与水深及水体电导率呈显著负相关关系。其中,水深可能是决定水体是否通过气泡形式释放CH_(4)的重要影响因素,水深超过38.35 m后水体可能不再通过气泡形式释放CH_(4)。然而,这一水深阈值是否同样适用于三峡水库其它支流还需要更多实验验证。本研究对于揭示三峡水库典型支流气泡态CH_(4)排放过程具有重要意义。 展开更多

关键词 气泡释放 监测方法 三峡水库 香溪河库湾 CH4气泡通量

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降雨-蒸发作用下土石坝渗流场及坝坡稳定性研究 被引量：1

8

作者 吴凡 王从锋 王云峰 《三峡大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第1期30-35,共6页

为探究降雨-蒸发作用对非饱和土坝坡渗流场与稳定性的影响,运用Geo-studio软件分析华南某水库坝坡在不同降雨类型和边界条件下的孔隙水压力和安全系数的变化规律.结果表明:相同降雨等级下,递增型降雨的孔隙水压力上升速率随降雨的持续... 为探究降雨-蒸发作用对非饱和土坝坡渗流场与稳定性的影响,运用Geo-studio软件分析华南某水库坝坡在不同降雨类型和边界条件下的孔隙水压力和安全系数的变化规律.结果表明:相同降雨等级下,递增型降雨的孔隙水压力上升速率随降雨的持续而增大,递减型降雨减小,集中型降雨先增大后减小,稳定性安全系数的下降速率与孔隙水压力上升速率相对应;相同降雨时间下,孔隙水压力与稳定性安全系数的变化幅度从大到小为:递减型>集中型>递增型;降雨与蒸发作用条件下,递减型降雨的安全系数的下降率最大,对于坝坡稳定性为最不利影响;土地气候相互作用边界条件下各降雨类型的孔隙水压力增长速率和安全系数降低速率均要小于单位流量边界条件,但安全系数均要大于单位流量边界条件,降雨-蒸发作用下所反映的渗流场与稳定性变化更符合实际. 展开更多

关键词 降雨-蒸发作用 降雨类型 边界条件 孔隙水压力 安全系数

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水流扰动环境中微囊藻群体生长及成群分析 被引量：1

9

作者 胡怡玲 杨忠勇 +2 位作者 冉薇 杨京 纪道斌 《中国环境科学》 北大核心 2025年第6期3280-3288,共9页

为探讨水流扰动对微囊藻水华生长和颗粒成群特征的影响,基于水槽开展室内控制实验,设置频率分别为30,40,50,60min^(-1)的水流扰动环境,分析不同条件下微囊藻的生长和群体尺寸变化过程.结果表明,低强度水流扰动(fb<40min^(-1)或流速&l... 为探讨水流扰动对微囊藻水华生长和颗粒成群特征的影响,基于水槽开展室内控制实验,设置频率分别为30,40,50,60min^(-1)的水流扰动环境,分析不同条件下微囊藻的生长和群体尺寸变化过程.结果表明,低强度水流扰动(fb<40min^(-1)或流速<0.026m/s)有助于藻类分泌EPS,此时,叶绿素a浓度(Chl-a)与胞外聚合物(EPS)浓度具有较高相关性(r^(2)>0.85).高强度水流扰动(fb>50min^(-1)或流速>0.034m/s)则抑制藻类分泌EPS,使叶绿素a浓度与EPS浓度的相关性降低(r^(2)<0.8).在本文所设的流速范围(0~0.08m/s)和湍动能范围(0~0.004m^(2)/s^(2))内,微囊藻群体尺寸变化较小(0.4~0.6mm).实验中还发现,低强度水流扰动有利于藻类形成表面水华层,且水华层的存续时间较短;而较高强度的水流扰动则抑制藻类聚集成群形成水华层,并延长藻类的存活时间. 展开更多

关键词 微囊藻水华 水体扰动 控制实验 PIV 藻颗粒成群

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藻类水华聚散迁移机制及其数值模拟研究进展 被引量：1

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作者 杨正健 章睿 +2 位作者 刘德富 马骏 颜碧娥 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第5期71-76,共6页

氮磷污染导致的水体富营养化及藻类水华已成为世界共同面临的水生态环境问题.大量研究已阐明了营养盐、水温、光照、水流等与藻类水华生消的关系,但水华生消过程特别是表层水体藻类浓度“骤增”或“突减”的关键机制不明确,是导致难以... 氮磷污染导致的水体富营养化及藻类水华已成为世界共同面临的水生态环境问题.大量研究已阐明了营养盐、水温、光照、水流等与藻类水华生消的关系,但水华生消过程特别是表层水体藻类浓度“骤增”或“突减”的关键机制不明确,是导致难以“准确预测预报和精准防控水华”的关键所在.本文统计了国内外有关水华的研究论文,分析了藻类聚散迁移的关键机制,阐述了藻类水华预测预报模型精度的影响因素.结果表明:水华生消过程中仍有许多参数与各状态变量间的关系不够明确,甚至还有目前尚未关注到的环境因素,使得水华的模拟与预报精度难以提高.建议通过开展“藻类聚散迁移及其影响因素研究”、“微流场与藻类生理行为关系研究”、“微流场与宏观水动力指标关系研究”和“藻类聚散迁移数值模型构建方法研究”等方面研究来明确水华生消过程中的“骤增”或“突减”机制,以期进一步提高藻类水华的预测预报精度并改进防控措施. 展开更多

关键词 水华生消 藻类聚散迁移 水华预测预报 水华防控 水动力

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高磷沉积物有机磷形态分布及释放动力学特征——以宜昌西北口水库为例 被引量：8

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作者 马晓阳 牛凤霞 +3 位作者 肖尚斌 康满春 刘佳 胡杰茗 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期293-301,共9页

为探究高磷背景水库沉积物中有机磷(OP)的空间分布及OP释放动力学特征,本文采用Ivannoff法对西北口水库沉积物中的OP进行分级提取,通过沉积物OP释放动力学模拟实验,探讨了表层沉积物OP的释放特征,以及沉积物理化性质对其响应.结果表明,... 为探究高磷背景水库沉积物中有机磷(OP)的空间分布及OP释放动力学特征,本文采用Ivannoff法对西北口水库沉积物中的OP进行分级提取,通过沉积物OP释放动力学模拟实验,探讨了表层沉积物OP的释放特征,以及沉积物理化性质对其响应.结果表明,西北口水库沉积物OP含量为210.3~455.2mg/kg,平均含量为322.9mg/kg,占总磷(TP)的18.3%.OP含量空间分布呈现库中(363.2mg/kg)>库首(339.3mg/kg)>库尾(266.1mg/kg)的变化规律,垂向上随深度的增加而减小.西北口水库不同形态OP的含量表现为:非活性有机磷(NOP)>中活性有机磷(MLOP)>活性有机磷(LOP),其中NOP含量占OP的65.3%,是西北口水库沉积物OP的主要存在形式.准一级动力学模型是描述西北口水库库首、库中和库尾沉积物OP释放动力学曲线的最优方程(R^(2)=0.98~0.99,P<0.01),在0~1h表征为快速释放过程,所释放的OP含量占最大释放量(Q_(max))的55.68%~79.55%,随后进入慢速释放过程,逐渐达到Q_(max),Q_(max)在1.4~3.1mg/kg之间.该水库沉积物中LOP和MLOP是主要向上覆水体释放的磷形态. 展开更多

关键词 西北口水库 沉积物 有机磷 磷形态 释放动力学

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玛瑙河干流大型底栖动物群落结构特征分析及水生态评价 被引量：6

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作者 熊伟唯 李卫明 +3 位作者 陈圣盛 张坤 张续同 刘子健 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1257-1267,共11页

为探究玛瑙河干流大型底栖动物群落结构及其影响因素,于2021年1月(枯水期)和2021年7月(丰水期)分别对其进行水质监测和大型底栖动物样品采集,调查并记录生境状况和环境特征,采用FBI(family biotic index,科级生物指数)评价法和冗余分析... 为探究玛瑙河干流大型底栖动物群落结构及其影响因素,于2021年1月(枯水期)和2021年7月(丰水期)分别对其进行水质监测和大型底栖动物样品采集,调查并记录生境状况和环境特征,采用FBI(family biotic index,科级生物指数)评价法和冗余分析法(RDA)探究不同水情期水环境状况及大型底栖动物群落结构的主要影响因子.结果表明:①玛瑙河干流大型底栖动物群落结构时空差异显著,丰、枯水期共采集到大型底栖动物691个,隶属于2门4纲10目26科28种,优势物种共18种,个体数量、丰富度及优势物种数均呈现丰水期>枯水期,其中枯水期以双壳纲种类最多,丰水期以昆虫纲种类最多;②玛瑙河干流枯水期FBI评价结果以一般和轻度污染为主,丰水期以很清洁和极清洁为主,上游和中游河段水体污染较为严重,水质状况总体较2020年有所提升;③影响枯水期大型底栖动物群落结构的主要环境因子为水温、流速和PO_(4)^(3-)浓度,丰水期为COD_(Mn).研究显示,玛瑙河干流大型底栖动物群落结构及其主要环境影响因子在不同水情期存在显著差异,丰水期水质状况良好,枯水期部分河段水体存在污染,需引起重视. 展开更多

关键词 玛瑙河 大型底栖动物 生物评价 环境因子

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基于水体溯源的澜沧江梯级水库水体总磷来源及滞留效应分析 被引量：2

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作者 余君妍 马骏 +3 位作者 杨正健 徐雅倩 王鸿洋 唐金云 《中国农村水利水电》 北大核心 2023年第3期94-101,119,共9页

梯级水库建设对澜沧江流域生源物质迁移过程的影响受到国内外学者广泛关注。研究利用稳定同位素技术,于枯水期(2017年2月)、丰水期(2017年6月)分别测定了小湾、漫湾、糯扎渡、景洪四个水库不同来源水体(上一级水库下泄水量、支流汇入、... 梯级水库建设对澜沧江流域生源物质迁移过程的影响受到国内外学者广泛关注。研究利用稳定同位素技术,于枯水期(2017年2月)、丰水期(2017年6月)分别测定了小湾、漫湾、糯扎渡、景洪四个水库不同来源水体(上一级水库下泄水量、支流汇入、坡面径流、人工水循环)总磷(TP)浓度及水库水体氢氧同位素值(18O、D),基于多元线性混合模型,分析了不同来源水体水量的贡献率,并计算了澜沧江流域梯级水库TP滞留量。结果表明:上一级水库下泄水量对水库TP来源及滞留效应的贡献率在丰水期及枯水期均占主要部分,贡献率分别为54.8%~79.3%、39.1%~82.8%,从上游到下游呈沿程增加趋势;人工水循环水量在枯水期呈沿程增加趋势;坡面径流水量在丰水期呈沿程增加趋势。TP滞留率在枯水期和丰水期分别为-49.34%~66.72%、-88.79%~88.40%,丰水期滞留率受水量增加影响较大,枯水期则受人类活动及沿程输入影响较大。研究为对有针对性地控制流域TP滞留量及为下游水生态环境质量评价提供数据支撑。 展开更多

关键词 稳定同位素 水体来源 TP 滞留效应 澜沧江

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香溪河初冬降温过程中垂向混合结构特征分析 被引量：4

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作者 杨忠勇 钱门亮 +3 位作者 纪道斌 周哲轩 姚仕明 范中亚 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2862-2870,共9页

基于2018年11月29日~12月15日三峡水库支流香溪河峡口站点的水文气象等实测数据,讨论了香溪河初冬一次典型降温过程中水体的垂向混合结构动力过程,以及水-气界面的热通量和风应力在其中的贡献机制.结果表明,该时段香溪河表层约8m水深范... 基于2018年11月29日~12月15日三峡水库支流香溪河峡口站点的水文气象等实测数据,讨论了香溪河初冬一次典型降温过程中水体的垂向混合结构动力过程,以及水-气界面的热通量和风应力在其中的贡献机制.结果表明,该时段香溪河表层约8m水深范围的垂向混合结构呈显著的日间弱分层,夜间强混合模式,且日间分层时段较短,仅发生在正午前后的约4h内(最大浮力频率约2×10^(-4)s^(-1)).水-气界面的能量输入或耗散过程对水体分层混合过程的贡献显著大于风应力对水体的机械扰动作用.太阳短波辐射是表层水体日间吸热从而分层的主要驱动力,长波辐射在夜间放热过程中处于主导地位,潜热和感热过程在水体放热过程中作用相当.风应力以机械扰动的方式对水体混合模式的影响极小(湍能通量最大值2×10^(-7)m^(3)/s^(3)),主要集中在表层水体约0.5m内,但其可通过影响潜热和感热的方式显著增强中层水体混合特征.由于研究时段香溪河水温较低,蒸发放热较小,而水-气温差相对较大,风应力通过感热驱动的湍能通量(8×10^(-7)m^(3)/s^(3))略大于潜热(7×10^(-7)m^(3)/s^(3)). 展开更多

关键词 香溪河 垂向混合过程 湍能通量 水-气热通量 风应力

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小微黑臭水体修复过程中温室气体排放特征 被引量：1

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作者 陈成 杨正健 +2 位作者 王从锋 郭小娟 唐金云 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期4211-4218,共8页

为分析小微黑臭水体修复过程中温室气体释放规律,选择典型小微黑臭水体分别设置污染拦截并生态修复(W1)、污染拦截(W2)和污染直排(W3)3组围隔进行对比实验研究.结果表明,在实验期内,污染拦截并生态修复围隔中CO_(2)、CH_(4)和N_(2)O扩... 为分析小微黑臭水体修复过程中温室气体释放规律,选择典型小微黑臭水体分别设置污染拦截并生态修复(W1)、污染拦截(W2)和污染直排(W3)3组围隔进行对比实验研究.结果表明,在实验期内,污染拦截并生态修复围隔中CO_(2)、CH_(4)和N_(2)O扩散通量分别为(5671.9±1189.5)、(39.2±10.1)和(4.2±2.2)μmol/(m^(2)·h),其CO_(2)当量贡献率分别为76.51%、6.54%和16.95%;仅污染拦截围隔中CO_(2)、CH_(4)和N_(2)O扩散通量分别为(1139.3±1169.6)、(102.1±35.6)和(20.0±14.1)μmol/(m^(2)·h),其CO_(2)当量贡献率分别为13.64%、15.12%和71.24%;污染直排围隔中CO_(2)、CH_(4)和N_(2)O扩散通量分别为(9140.3±256.4)、(1126.8±215.1)和(1.8±1.7)μmol/(m^(2)·h),其CO_(2)当量贡献率分别为38.74%、59.04%和2.22%.实验围隔中三大温室气体释放CO_(2)总当量大小表现为:污染直排>污染拦截>生态修复.污染直排围隔(W3)中缺氧且沉积物有机质含量较高,有机质降解过程中消耗大量O_(2)并释放CH_(4)和CO_(2),导致其释放通量及当量贡献率较高;污染拦截围隔(W2)发生了水体富营养化及藻类水华,藻类光合作用产氧消耗CO_(2)并释放N_(2)O,导致N_(2)O较高、CO_(2)较低,N_(2)O是其当量最主要贡献者;污染拦截并生态修复围隔(W1)中DO较高,抑制CH_(4)产生并加速氧化,同时抑制反硝化作用导致N_(2)O较低,减少了向大气的总温室气体排放. 展开更多

关键词 小微黑臭水体 温室气体排放 CO_(2)、CH_(4)和N_(2)O当量贡献 生态修复

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基于Copula函数的区域氮代谢环境风险评价与分析:以北京市密云区为例

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作者 徐文 朱士江 +4 位作者 纪道斌 丁致玉 李虎 于颖 李凯凯 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期154-163,共10页

氮元素是支撑工农业生产的重要元素,随着人类活动对氮元素自然循环过程的干扰愈加强烈,氮代谢不可避免地存在一定的环境风险。该文基于Gumbel Copula函数构建了北京市密云区氮代谢环境风险评价模型,并且结合主成分分析法和通径分析法揭... 氮元素是支撑工农业生产的重要元素,随着人类活动对氮元素自然循环过程的干扰愈加强烈,氮代谢不可避免地存在一定的环境风险。该文基于Gumbel Copula函数构建了北京市密云区氮代谢环境风险评价模型,并且结合主成分分析法和通径分析法揭示了氮代谢环境风险形成机制。研究结果表明:密云区氮代谢环境风险在中等以上水平的区域占密云区总面积的43.62%。氮代谢环境风险的主要驱动力来自社会经济发展、农业发展以及养殖业发展等3个方面。在氮代谢环境风险的众多影响因素中,种植总面积、化肥施用量、畜禽粪便还田量和秸秆回用量对氮代谢环境风险的影响最为显著,它们不仅对氮代谢环境风险产生较大的直接影响,而且会通过其他影响因素对氮代谢环境风险产生较大的间接影响。 展开更多

关键词 氮代谢 COPULA函数 风险识别 主成分分析 通径分析

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静水与流水条件下沉水植物生长对上覆水和沉积物磷迁移的影响 被引量：10

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作者 刘子健 李卫明 +3 位作者 张续同 张坤 陈圣盛 熊伟唯 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期975-985,共11页

沉水植物生长可有效降低河湖内源磷污染.为探究沉水植物在静水(v=0 m/s)和流水(v=0.10 m/s)条件下对上覆水和沉积物磷迁移影响,选取苦草(Vallisneria natans)和黑藻(Hydrilla verticillata)为研究对象,测定其生长期间上覆水、沉积物中... 沉水植物生长可有效降低河湖内源磷污染.为探究沉水植物在静水(v=0 m/s)和流水(v=0.10 m/s)条件下对上覆水和沉积物磷迁移影响,选取苦草(Vallisneria natans)和黑藻(Hydrilla verticillata)为研究对象,测定其生长期间上覆水、沉积物中各形态磷含量和沉水植物生物量,并监测环境因子变化.结果表明:(1)苦草和黑藻生长期间上覆水和沉积物中各形态磷含量总体呈下降趋势,并在一定时期维持在较低水平.相同流速下黑藻对上覆水磷的吸收效果优于苦草,苦草能抑制沉积物表面磷释放.(2)试验20 d后,苦草和黑藻组上覆水各形态磷浓度显著低于对照组,试验结束时静水苦草组、静水黑藻组、流水苦草组和流水黑藻组上覆水TP(总磷)浓度相比对照组分别下降了0.13、0.15、0.19和0.25 mg/L.静水条件下沉水植物以降低上覆水中DTP(溶解性总磷)为主,流水条件下以减少DTP和PP(颗粒磷)为主.(3)试验结束时,苦草组和黑藻组沉积物TP含量在静水条件下分别下降了91.78、93.25 mg/kg,流水条件下分别下降了83.51、81.03 mg/kg;NaOH-P(NaOH提取磷)含量在静水条件下分别下降了57.76、55.86 mg/kg,流水条件下分别下降了24.52、19.24 mg/kg,沉积物从轻度污染逐步转为未受污染.(4)试验50 d,苦草生物量在静水和流水条件下分别增加了353.08和402.03 g,黑藻生物量分别增加了415.00和477.08 g,沉水植物生物增长量在流水条件下显著高于静水组.研究显示,苦草、黑藻生长均能有效吸收磷,在流水条件下可促进沉水植物生长和磷的吸收,同时改变了上覆水溶解氧(DO)浓度和pH等环境因子,从而影响磷在上覆水和沉积物的迁移及磷形态的转变. 展开更多

关键词 水动力 沉水植物 上覆水 沉积物 磷形态

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一种浮游植物快速浓缩及固定方法的可靠性分析 被引量：2

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作者 李亚莉 杨正健 +4 位作者 田盼 刘毅 王从锋 纪道斌 刘德富 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期4300-4309,共10页

为验证一种浮游植物快速浓缩固定方法——滤膜浓缩法的可靠性,采用“鲁戈氏液固定沉降法”和“滤膜浓缩法”同时鉴定了不同浮游植物浓度梯度水样,并进行了对比分析,结果表明:鲁戈氏液固定沉降法与滤膜浓缩法整体上均鉴定出7门,32属,但... 为验证一种浮游植物快速浓缩固定方法——滤膜浓缩法的可靠性,采用“鲁戈氏液固定沉降法”和“滤膜浓缩法”同时鉴定了不同浮游植物浓度梯度水样,并进行了对比分析,结果表明:鲁戈氏液固定沉降法与滤膜浓缩法整体上均鉴定出7门,32属,但不同梯度上滤膜浓缩法鉴定出的浮游植物种类较多.两种方法门水平上除裸藻门(P<0.05)外丰度均无明显差异(P>0.05),属水平上相对丰度99%以内的浮游植物均无明显差异(P>0.05),即无论是门还是属水平上,滤膜浓缩法对浮游植物丰度的鉴定是可行的.采用两种方法得到的不同梯度下藻密度拟合方程斜率差异较小(P>0.05)且相关性显著(R^(2)=0.958,P<0.01),但滤膜浓缩法鉴定出的浮游植物细胞密度更大.整体来看,滤膜浓缩法得到的藻类鉴定结果与鲁戈氏液固定沉降法基本一致. 展开更多

关键词 鲁戈氏液固定沉降法 滤膜浓缩法 物种种类 物种丰度 线性拟合

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基于粒子示踪法的香溪河环流模式及营养盐补给分析 被引量：1

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作者 黄宇擘 徐慧 +1 位作者 龙良红 纪道斌 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第5期77-86,共10页

针对香溪河库湾分层异重流对河段营养盐输移的影响,利用CE-QUAL-W2模型建立香溪河库湾立面二维水质模型,模拟2015全年库湾水动力过程,采用粒子示踪技术对不同环流模式下的营养盐输移过程、补给途径进行分析.结果表明:香溪河库湾水体环... 针对香溪河库湾分层异重流对河段营养盐输移的影响,利用CE-QUAL-W2模型建立香溪河库湾立面二维水质模型,模拟2015全年库湾水动力过程,采用粒子示踪技术对不同环流模式下的营养盐输移过程、补给途径进行分析.结果表明:香溪河库湾水体环流过程受上游入流和下游倒灌两种驱动力的影响,根据异重流潜入深度可基本存在6种环流模式,而对水环境影响较大、持续时间较长的典型环流模式有3种,分别是下游表层倒灌-上游底层入流模式、下游中层倒灌-上游底层入流模式和下游底层倒灌-上游底层入流模式.第一种环流持续时间最长(160 d),利于增大混合层深度(库湾整体大环流),缩短水体滞留时间(粒子留存量最小).香溪河上游顺坡异重流对以P3点为代表的上游回水末端的营养盐补给贡献率达到85%,水平补给和掺混补给是真光层营养盐补给的主要方式;中下游水体营养盐外源输入主要是长江干流水体倒灌补给作用.随着干流水体的倒灌深度增加,水头碰撞导致库湾垂向掺混增强,上游顺坡异重流对库湾真光层营养盐的贡献率上升,而下游倒灌水体的贡献率持续降低. 展开更多

关键词 环流模式 营养盐 粒子示踪法 水动力模型 三峡水库

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