摘要:三峡水库，位于长江中游，是三峡工程建成后蓄水形成的人工湖泊，面积1084km^2，是我国最大的水库。2003年开始蓄水，175m正常蓄水位高程时，水库总库容为393×10^8m^3（摄影：黄正平）。

摘要:三峡水库专辑 编者按（381） 许全喜，刘德富，夏军强，毕永红，李哲 综述 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（383） 龙良红，黄宇擘，徐慧，纪道斌，赵星星，崔玉洁，杨正健，刘德富 三峡消落带土壤植物微生物作用下的氮循环关键过程研究进展（398） 李姗泽，王雨春，张家晖，赵建伟，温洁，包宇飞，陈铭 三峡水库蓄水后库区水沙变化及其生态环境响应特征（411） 林莉,董磊,潘雄,杨文俊 三峡水库CO2、CH4通量监测分析研究（423） 李哲，杨柳，吴兴华，陈永柏，鲁伦慧，王殿常 研究论文 ——生物地球化学与水环境保护 三峡水库出水断面磷通量及形态研究（19982019年）（435） 娄保锋，欧阳雪姣，杨霞 基于机器学习的水气界面CO2、CH4扩散通量预测及影响因素分析 ——以三峡水库为例（449） 欧阳常悦，秦宇，刘臻，梁越 三峡库区沉积物还原性无机硫形态的分布特征、控制因素及对内源磷释放的影响（460） 王耀，茅昌平，贾志敏，王帅，饶文波 氮和磷是影响三峡库区香溪河表层沉积物中微生物群落结构的主要因素（473） 朱智杰，陈默，薛思敏，周仕伟，焦一滢，田小方 藻型湖区氧化亚氮排放特征及其影响因素（483） 廖远珊，肖启涛，刘臻婧，胡正华，张弥，肖薇，段洪涛 ——富营养化与水华防控 三峡库区浮游植物群落结构特征及水生态评价（493） 苏新然，于潘，尤庆敏，庞婉婷，王全喜 基于非线性时序分析的三峡支流浮游植物因果响应（507） 何孟奇，闪锟，王兰，杨柳，李哲，尚明生 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（519） 陈聿奇，崔玉洁，黄浩昇，张必昊，成再强，纪道斌，龙良红，唐静 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（530） 张琦，陈宇琛，林育青，陈求稳，张建云，丁珏，马宏海 青海湖浮游植物群落时空格局及其环境驱动因子（540） 孙兴，蒋小明，宋高飞，郑鹏，张昆，高海鹏，窦筱艳，艾雪 ——淡水生态与生物多样性保育 三峡水库消落区植物群落演变趋势及优势植物适应策略（553） 张志永，向林，万成炎，史方，张道熙，郑志伟，朱稳,许盼，袁玉洁，朱利明 三峡库区与西南库区消落带植物多样性及群落构建比较（564） 江维薇，杨楠，肖衡林 后三峡工程时代的鄱阳湖湿地植被生产力演变（577） 戴雪，杨桂山，万荣荣，李彦彦 三峡库区涪陵江段产漂流性卵鱼类的早期资源及其对水文和水温特征的响应（586） 杨志，龚云，胡挺，朱其广，金瑶，曹俊，唐会元，徐薇，陈小娟 近40年来太湖梅梁湾底栖动物群落演变特征及驱动因素（599） 温舒珂，彭凯，龚志军，秦伯强，蔡永久 洪泽湖湖滨带浮游动物群落结构及驱动因素（610） 濮梦圆，徐锦前，胡恺源，彭凯，龚志军，蔡永久，项贤领 金沙江支流黑水河松新电站短须裂腹鱼（Schizothorax wangchiachii）过坝后上溯行为（622） 焦易林，石小涛，许家炜，李冬晴，白天翔，陶宇，王永猛，孙干，朱冬舟，柯森繁 ——泥沙冲淤与河床演变 近20年来三峡水库泥沙淤积及其对库区的影响（632） 袁晶，许全喜，董炳江，王涛，杨成刚 三峡工程运用后长江中游河床调整沿程变化特点（642） 周美蓉，夏军强，邓珊珊，毛禹 三峡工程运用后长江中下游河道冲刷特征及其影响（650） 许全喜,董炳江,袁晶,朱玲玲 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（662） 高宇，任实，王海，吕超楠，赵汗青 三峡水库蓄水后上荆江不同河床组成江心洲的演变过程及其机制（673） 毛禹，夏军强，周美蓉，邓珊珊 三峡工程运行后荆江河段分汇段航道水深资源及碍航驱动机制（684） 杨云平,周良平,张华庆,冯小香,朱玲玲,刘万利,李明,王建军 ——流域水文与水资源安全 三峡水库运行前后长江中下游干流及两湖的径流过程变化（696） 周建银，高菲，元媛，黄仁勇，闫霞 模拟分析揭示三峡水库成库以来的气候效应：局地和近地层，而不是区域（709） 艾泽，常蕊，肖潺，陈鲜艳，张强，李威，李帅，龚文婷 基于误差分布估计的三峡水库入库洪水概率预报方法（722） 张俊，冯宝飞，牛文静，王乐，徐雨妮，田逸飞，严方家 三峡水库香溪河库湾水气界面热交换过程及水体稳定性（730） 杨忠勇，张亚超，汤正阳，纪道斌,崔玉洁,李昌文，吴家阳 逐时降雨概率密度的适用函数与理论密度函数（743） 沈铁元，向怡衡，廖移山,祁海霞，王俊超，余德康

摘要:三峡工程举世瞩目，是长江流域大保护与流域水安全保障的关键性枢纽工程。自2003年三峡工程蓄水以来，在防洪、发电、航运、供水等方面产生了巨大的经济、社会及生态环境等综合效益。同时，水库建成后，重庆至宜昌600多km的自然河道变成了人为控制的大型河流型深水水库，不仅在库区形成了诸如消落带、干-支流往复交融的独特生境，而且由于下泄水流、泥沙、营养盐等水文及生物地球化学要素的时空变化，长江中、下游河床冲淤及演变均出现了一些新特征，江-湖关系也变得比2003年之前更加错综复杂，长江流域迎来了“后三峡工程”时代。为了阶段性系统总结、交流这20年来三峡水库生态环境效应研究的成果，《湖泊科学》编辑委员会特邀我们组织了本专辑。自2022年4月发布征稿启示以来，先后收到各类来稿60余篇，经过多轮审稿，最终25篇得以录用发表。 专辑不少研究成果都数据翔实、针对性强，体现了当下我国三峡工程生态环境效应研究的水平。(1)在水文水资源方面，不仅总结了长江中下游干流及两湖的径流泥沙变化，而且研究改进了三峡入库洪水概率预报方法，尤其是针对工程运用后三峡水库泥沙淤积及长江中下游河床调整、河道冲刷、航道水深资源等方面更是有多篇论文刊发。(2)在水环境水生态方面，对水动力、水沙变化引起的生态环境效应进行了系统的归纳和分析，并对水库消落带土壤-植物-微生物作用下的氮循环关键过程研究进行了系统回顾；研究认为，目前的水库富营养化及潜在的水华风险主要在支流，但是对干、支流浮游植物生长增殖的因果响应也要积极关注。(3)在流域生物多样性保育方面，专辑重点关注了消落区植物群落演变及优势植物适应策略、后三峡工程时代的鄱阳湖湿地植被生产力演变以及水库库尾江段产漂流性卵鱼类早期资源等。(4)在流域水安全方面，有论文针对库湾水-气界面热交换过程及水体稳定性进行了分析；我们高兴的发现，模拟分析揭示了三峡水库成库以来的气候效应主要集中在局地和近地层，而不是区域性的，这一研究成果无疑具有积极和深远的意义。(5)作为我国最大的水库，其温室气体排放及对“碳中和”“碳达峰”的贡献研究，无疑也引起了国内外学者的积极和长期关注，专辑中对水库CO2、CH4通量监测分析研究进行了系统回顾与展望，这也将是未来三峡水库的研究热点之一。 这是《湖泊科学》近10年来策划出版的第4个专辑。专辑不在多而在于精，未来我们还将持续关注三峡水库，长期跟踪、重点报道后三峡工程时代长江流域水资源、水生态、水环境、水安全方面的研究成果，更好的为长江大保护和我国水生态文明建设服务。

摘要: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。

摘要:流域氮污染问题是世界面临的共同难题,大型水利水电工程极大地改变了流域氮循环过程。三峡水库作为我国重要的优质淡水资源库,却面临着支流水华频繁暴发的水安全问题。如何有效削减氮污染并维持水库消落带生态系统的稳定性,是三峡水库生态安全运行中亟待解决的实际问题。水库消落带作为邻近水体的“生物地球化学循环热区”,在营养元素循环、面源污染截留、温室气体排放等过程中扮演着重要角色。随着生物信息学、分子生物学等新型研究手段在环境研究中广泛应用,氮循环过程与机理得到了更微观的诠释,氮循环功能微生物的多样性和生态位分化等方面的研究也取得了突出成果。本文基于对三峡水库消落带土壤-植物-微生物作用下的氮循环关键过程所开展的最新研究,结合消落带水陆交错的特殊环境条件,综述水库消落带中氮循环的关键过程和机理,分析水库消落带对流域水环境和温室气体排放的潜在影响,并对未来消落带亟待解决的问题做了进一步展望,以期为大型水库消落带生态系统的综合管理提供科学支撑。

摘要:三峡水库举世瞩目,是长江保护与治理的关键性枢纽工程,水库自2003年蓄水运行后库区水沙条件均发生了显著改变,对库区水生态环境产生了深远影响。本文系统综述了三峡水库蓄水运行后库区的水流动力特性和泥沙淤积特性,总结了蓄水后水库的新水沙运动情况;从水库蓄水运行后水质参数特征,营养物质、重金属和典型有毒有机污染物的赋存特征等方面,分析了三峡水库库区新水沙变化条件下的水环境响应特征;基于水库蓄水前后浮游植物、底栖动物等重点生物群落的现存量和群落特征变化规律,探索了三峡水库新水沙变化条件下库区的水生态响应特征;最后对未来三峡水库运行下的水生态环境效应研究提出展望,本文可为三峡水库水生态环境保护科学研究和管理提供新的认识和决策参考。

摘要:自成库以来,三峡水库CO₂、CH₄等温室气体通量较蓄水前发生明显改变。如何科学认识和客观评估三峡水库修建及运行对其CO₂、CH₄等温室气体通量的影响备受关注。本文简要回顾了自2009年以来在三峡水库开展CO₂、CH₄等温室气体通量监测与分析工作,综述认为,现阶段三峡水库温室气体排放以水-气界面扩散释放为主要途径。陆源输入的有机碳是主导三峡水库CO₂、CH₄产生的主要碳源,但在局部区段或时段自源性有机碳的贡献亦十分显著。同蓄水前相比,三峡水库碳排放量呈现为净增加,淹没效应约占水库C净增量的20%,库区内点面源污染负荷并未对CO₂排放的净增量产生显著贡献,阻隔效应和生态系统重建效应对三峡水库碳排放的净增量产生显著贡献。近10年来,监测方法比对、监测点位优化等工作在一定程度上完善了三峡水库温室气体通量监测体系。新方法、新技术的引入也为三峡水库温室气体通量监测分析提供了有利支撑和保障,但复杂水文环境下驱动水库碳循环的水文生态机制仍不明晰,这是制约三峡水库碳通量长期趋势预测的难点。未来将通过监测技术持续创新以促进对三峡水库碳通量的精准核算,在深化基础研究的同时,仍亟待提出更科学有效的模型或方法以支撑长期趋势预测,服务水库碳管理。

摘要:总磷是长江流域备受关注的污染物。来自长江上游的物质输送对长江中下游、对入海口水域水生态都具有重要影响。研究了1998-2019时期长江上游和中下游之间的衔接断面暨三峡水库出水断面的磷通量及形态变化。整个研究时段分为3个阶段:1998-2002(阶段Ⅰ,三峡水库运行之前),2003-2013(阶段Ⅱ,作为过渡时期)及2014-2019(阶段Ⅲ,三峡水库实现175 m正常蓄水位且金沙江下游段向家坝和溪洛渡水库运行后),以阶段Ⅰ、Ⅲ为重点时段进行对比分析。研究表明,2014-2019年总磷年通量平均为5.67万t/a,比1998-2002年减少了38.0%;溶解态磷年通量为4.02万t/a,增加了60.0%;颗粒态磷年通量为1.67万t/a,减少了74.9%。磷的主导形态由颗粒态变为溶解态,溶解态磷通量占比由27.5%上升为70.9%;相应地,颗粒态磷通量占比由72.5%下降为29.1%。总磷、溶解态磷和颗粒态磷通量均表现为丰水期>平水期>枯水期。近20年来,水沙关系发生了巨大变化,含沙量(SS)与水量(Q)正相关性大幅下降,其拟合方程的斜率由1.44下降为0.10,R²由0.83下降为0.57。溶解态磷月通量在总磷月通量中的占比(λ_DF)随输沙量或泥沙含量(SS)的增加而减小的规律基本未变,2014-2019年λ_DF与SS的经验模型为λ_DF=1.2883-0.3688×lgSS(mg/L)。三大水库的拦沙作用和流域水土保持作用导致的水沙条件变化是磷通量及形态变化的主要原因。三峡水库出水生物可利用磷浓度升高及光能吸收增强对初级生产力的促进作用及藻类密度的影响等生态效应值得关注。

摘要:传统的水-气界面温室气体通量的监测方法具有诸多局限,对其影响因素的分析也大多基于数学统计层面。对此,本研究提供了一种较为新颖的研究和分析方法——基于机器学习的数据预测和分析。本研究采用2种经典机器学习算法——随机森林(RF)和支持向量机(SVM)和2种深度学习算法——卷积神经网络(CNN)和长短时记忆神经网络(LSTM),通过环境因素预测水库水-气界面CO₂和CH₄扩散通量。此外,采用RF中的特征重要性评估和经典算法决策树(DT),对环境因素和水库温室气体扩散通量的关系进行了全新角度的数据挖掘和分析。结果表明:深度学习算法的预测效果均较好,经典机器学习算法中RF预测效果显著优于SVM。LSTM和RF分别产生了最优的CO₂扩散通量和CH₄扩散通量的预测精度,均方根误差(RMSE)分别为0.424 mmol/(m²·h)和0.140 μmol/(m²·h),预测值与实测值的R²分别为0.960和0.758。RF的特征重要性评估表明沉积物因子和营养因子均为影响CO₂和CH₄扩散通量的关键因子,气候因子和水环境因子相较次之。采用决策树描绘决定CO₂扩散通量源和汇的环境因子的极限阈值,决策树对所有样本的分类准确性高达100%,且其结果还表明低浓度的溶解无机碳和碱性条件有利于水体成为CO₂汇。因此,使用机器学习算法预测和分析水库水-气界面温室气体通量的潜力巨大。

摘要:还原性无机硫(RIS)包括硫酸盐还原产物和活性铁(Fe_HR)形成的酸可挥发性硫(AVS)、硫的中间产物元素硫(S⁰)及沉积物中硫铁元素的最终积累物质黄铁矿硫(S_py),RIS不仅可以影响沉积物重金属的生物有效性,还控制铁还原及内源磷的释放等生源要素的地球化学行为。为了研究三峡库区沉积物中RIS分布特征及其环境意义,于2017年7-8月和12月采集三峡库区云阳至秭归段17个点的表层沉积物样品并测定其RIS含量。结果表明: 与其他湖泊、河流相比,三峡库区表层沉积物RIS含量较低,其中,AVS的含量为0.06~0.65 μmol/g,S⁰为0.50~1.66 μmol/g,S_py为0.96~17.54 μmol/g. AVS和S⁰含量夏季高于冬季,云阳至秭归段RIS变化趋势大致为先降低后增加再降低,有较明显的季节和地域差异。相关性分析、主成分分析和聚类分析表明,研究区沉积物生物可利用磷(BAP)、Fe_HR及上覆水体SO^2-₄含量为沉积物RIS的主要限制因子。库区冬季RIS与有机磷(Org-P)和可交换态磷(Ex-P)呈显著相关性,当硫化物含量增加时,会促进Org-P的矿化分解和Ex-P向上覆水体迁移,增加释磷风险。同时,本研究从硫驱动富营养化的角度评估了三峡库区存在污染风险的水域。除库区内已发生过典型水华的重点支流外,长滩河和九畹溪也存在富营养化问题。

摘要:香溪河是三峡库区最大的入库支流,目前关于香溪河沉积物微生物群落结构特征及其主要影响因素尚不明确。本研究监测香溪河上、中、下游上覆水及沉积物的主要理化指标,通过16S rDNA高通量测序研究香溪河表层沉积物中微生物群落结构特征,使用统计学软件分析细菌与理化指标间的关系。结果表明,上覆水中氨氮(NH₃-N)、叶绿素a(Chl.a)浓度自下游向上游逐渐升高,其中NH₃-N浓度从下游的2.04 mg/L升高到上游的3.14 mg/L。不同点位上覆水中磷酸盐(PO^3-₄)浓度在0.14~0.18 mg/L之间波动;同一点位间隙水中NH₃-N、PO^3-₄浓度明显高于上覆水,10~15 cm沉积物间隙水中NH₃-N与PO^3-₄浓度分别是0~5 cm沉积物间隙水的3.4倍和1.7倍。沉积物中Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、酸可挥发性硫化物和铬还原性硫化物含量均表现为上游点位高于中游、下游,底层沉积物含量高于中层和表层。香溪河中游沉积物的微生物多样性和丰富度高于下游和上游,其中变形菌门(Proteobacteria)是表层沉积物中的优势菌门,鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)为主要菌属。不同代谢功能的微生物在空间分布上存在差异,比如具有降解多环芳烃能力的外新鞘脂菌属(Novosphingobium)和土生单胞菌属(Terrimonas)在下游点位的相对丰度最高,分别达到5.8%和5.4%,硝化螺旋菌属(Nitrospira)和黄杆菌属(Flavobacterium)在中游的相对丰度最高,而铁氧化菌水杆菌属(Aquabacterium)主要分布在上游点位。冗余分析(RDA)表明总有机碳、硫酸根、Fe(Ⅱ)、氨氮和总磷是影响香溪河沉积物中微生物群落结构的主要环境因子。本研究有助于进一步了解周边环境和人为活动对香溪河水质稳定及沉积物中微生物的影响,为三峡库区水环境改善和管理提供参考。

摘要:湖泊等内陆水体是大气N₂O潜在的重要排放源,也是全球N₂O收支估算的重要组成部分。目前全球湖泊普遍面临富营养化和蓝藻暴发等问题,明晰藻型湖泊N₂O排放强度及其环境影响因子对准确估算湖泊N₂O排放和预测其未来变化至关重要。本研究选择太湖藻型湖区为研究对象,同时选取人为活动影响较小的湖心区作为对比区域,基于2011年8月至2013年8月为期2年的逐月连续观测,探讨藻型湖区N₂O排放特征及其影响因素。结果表明,藻型湖区呈现极强的N₂O排放,其排放通量为(4.88±3.05) mmol/(m²·d),是参考区域(湖心: (2.10±4.31) mmol/(m²·d))的2倍多。此外,在藻型湖区中不同点位N₂O排放差异显著,受河流外源输入影响,近岸区是N₂O的热点排放区,其年均排放通量高达10.93 mmol/(m²·d)。连续观测表明N₂O排放具有显著的季节变化模式,但在不同区域调控N₂O排放时间变化的因子有所不同。其中,近岸区N₂O排放主要受氮负荷影响,其他区域N₂O排放变化受水温和氮负荷等多因子影响。氮素富集是藻型湖区N₂O高排放的直接原因,水体氮负荷可以作为N₂O排放热点的重要指示因子。但藻型湖泊N₂O排放极其显著的时空变异等在未来研究中应得到更多关注。

摘要:2020年是长江禁渔开局之年,三峡库区作为长江的重要生态屏障,其水生态环境健康对长江大保护的实施具有重要意义。本文于2020年8月、11月及2021年1月、4月在三峡库区干支流共设置19个断面探究浮游植物群落结构特征,并利用生物量、多样性指数、综合营养状态指数和浮游植物Q指数等多种评价方法评价三峡库区水生态健康并分析其影响因素。结果表明:(1)三峡库区共鉴定出浮游植物8门105属266种,年平均丰度为6.4×10⁴ cells/L,年平均生物量为0.038 mg/L。不同季节优势种组成不同,变异直链藻(Melosira varians Agardh)、骨条藻(Skeletonema spp.)、脆杆藻(Fragilaria spp.)为全年优势种。(2)三峡库区共划分24个功能群,B、D、MP、S1、P、Y为优势功能群。RDA分析表明,电导率、总氮、化学需氧量、总磷、pH、总溶解性固体与三峡库区四季功能群呈现显著关系。(3)相较于丰度、生物量和多样性水质评价结果,浮游植物Q指数更适用于三峡库区水生态评价,显示三峡库区干流水生态环境总体较好,但春、夏两季支流浮游植物丰度、生物量显著升高和浮游植物Q指数的降低在一定程度上影响了干流水生态健康,成为三峡库区面临的主要风险。因此更应充分做好支流水华监测、预警,充分利用干流水生态调度,保障三峡库区水生态环境健康。

摘要:水华的频发已成为当前三峡水库最为突出的生态环境问题之一。尽管水动力调控叠加上温度变暖和营养负荷增加会诱导水华暴发强度和频率增加,但仍缺乏有效的方法框架去利用野外观测数据评估环境因子与浮游植物间的因果关联。本研究以三峡水库澎溪河监测数据为例,采用非线性时序分析的建模框架来量化浮游植物的因果响应规律。数据来自于2007年6月至2018年9月澎溪河流域的高阳平湖和汉丰湖两个观测点,其中包含了水文、气象和水质及叶绿素a等11种变量。首先,利用奇异谱分析(SSA)分离了叶绿素a和环境因子的低维确定性动力学信号;其次,采用收敛交叉映射(CCM)方法检验了叶绿素a与环境因子间的因果关联。结果显示:① 气象因子、支流流量、水温、三峡大坝水位和上游调节坝水位是影响高阳平湖叶绿素a时序变化的重要因素;② 总氮、总磷为代表的营养盐只在汉丰湖观测点中表现出与叶绿素a的因果关系,且总氮较之于总磷对叶绿素a变化影响更为显著;③ CCM结果与传统的皮尔森相关性分析及格兰杰因果检验比较,证实非线性时序分析方法在分析浮游植物的因果响应上更具优势。本研究为水生态系统的因果建模提供了研究范例,也为推动利用长期观测数据评估三峡水库水华驱动因子提供了新的研究角度。

摘要: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。

摘要: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。

摘要:为了解青海湖浮游植物群落结构特征、时空分布格局及其关键环境驱动因子,于2020年5月(春)、8月(夏)、10月(秋)对青海湖进行系统调查,分析浮游植物群落在3个季度和4个区域(湖滨带、进水区、浅水区和深水区)间的差异。3次调查共检出浮游植物6门39属65种,物种组成以硅藻(36种,占总物种数的55.38%)、绿藻(17种,26.15%)和蓝藻(7种,10.76%)为主。4个区域间的浮游植物丰度存在显著差别,其中深水区丰度显著高于其他区域,主要原因可能在于深水区的环境较为稳定。3个季节间,浮游植物丰度和生物量具有较大差异:夏季和秋季的丰度、生物量均为春季的近10倍;浮游植物的优势类群和种类也发生了较大的变化:春季最具优势类群为硅藻门,优势种也主要隶属于硅藻门,而夏、秋两季则以蓝藻门种属占据主要优势。春季浮游植物的Pielou均匀度和Simpson多样性指数显著高于夏、秋两季,秋季Margalef指数和Shannon-Wiener多样性指数高于夏季。PERMANOVA分析和NMDS分析显示,青海湖浮游植物群落结构在不同区域和不同季节间具有显著差异。此外,dbRDA分析表明:盐度、水温和总磷是影响青海湖浮游植物分布的关键环境因子。与历史调查结果相比,青海湖浮游植物丰度出现数量级程度的上升,主要优势类群由硅藻门逐渐演变为蓝藻门。本研究揭示了青海湖浮游植物群落的时空分布特征及驱动因素,可为后续青海湖保护和管理提供理论支撑。

摘要:三峡水库周期性蓄水显著改变了消落区植物群落组成及多样性,植物群落的演变过程能反映和影响整个消落区生态系统的变化,但目前还缺乏长期连续的观测数据记录,因而本研究基于2009-2021年6月的固定样方长时间序列监测数据和优势植物叶片功能性状数据,分析了消落区3个高程(145~155、155~165和165~175 m)区域植物群落多样性和优势植物重要值的变化趋势,通过冗余分析和蒙特卡罗检验揭示了水库运行特征参数和气象因子对消落区植物特征的影响。研究发现:1)消落区3个高程区域,优势植物差异明显,145~155和155~165 m区域以狗牙根、香附子和苍耳等为主,165~175 m区域以狗牙根、野胡萝卜和鬼针草等为主。145~155 m区域植物群落Shannon-Wiener多样性指数(1.47±0.47)和Pielou 均匀度指数(0.67±0.07)显著低于165~175 m区域。2)2009-2021年期间,高程145~155和155~165 m区域Shannon-Wiener多样性指数和Pielou 均匀度指数呈波动下降趋势,优势植物狗牙根和香附子的重要值呈增加趋势。3)RDA分析表明,与水库运行特征密切相关的淹没时间、周期性淹没次数和高程均能显著影响消落区优势植物重要值的大小。狗牙根、喜旱莲子草和苍耳等物种重要值与周期性淹没次数呈正相关,狗尾草和水蓼的重要值与淹没次数呈负相关。野胡萝卜、鬼针草和黄花蒿等物种重要值与高程呈正相关,狗牙根、香附子和水蓼的重要值与高程呈负相关。4)不同植物的适应策略各有不同,消落区植物狗牙根的比叶面积最大,为(32.8±7.2)mm²/mg,鬼针草和苍耳次之,分别为(30.6±3.9)和(30.0±3.0)mm²/mg,均小于未淹没对照区植物的比叶面积。5)狗牙根耐水淹能力强,以S策略投资为主(53.4%),苍耳的比叶面积大,以C投资策略主(61.3%)。小白酒草(64.6%)和鬼针草(50.9%)以R策略为主,种子小数量多,喜旱莲子草也以R策略为主(71.3%),具有发达的根茎。本研究结果可加深对大型水库消落区植物群落演变趋势及优势植物的生态适应策略的科学认知。

摘要:近年来,我国西南流域陆续建成多座梯级高坝大库工程,随之形成的大面积水库消落带面临着植物恢复等问题,能否借鉴三峡库区消落带已有的大量植物修复成果和经验尚缺乏科学依据。通过对2021年出露期三峡库区和西南库区消落带现存植物进行调查,采用淹水时间统一划分淹水梯度带, 淹水时间7个月及以上为重度淹水区(S)、淹水时间为5~6个月为中度淹水区(M)和淹水时间4个月及以下为轻度淹水区(L),定量比较了三峡库区和西南库区消落带沿各淹水梯度的物种组成、物种多样性和系统发育多样性,探讨了水库消落带物种组成的驱动因子、植物群落构建策略以及多样性维持机制等。结果显示,三峡库区消落带共发现维管束植物20科36属36种,西南库区消落带共发现维管束植物21科41属45种,二者物种组成的Jaccard、Sorensen相似性系数分别为30.65%、46.91%,均以一年生为主要生活型、菊科和禾本科为优势科,相似的淹水时间可能是导致二者物种组成相似的主要因素;西南库区消落带的Gleason丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数整体优于三峡库区消落带,二者物种多样性均与淹水时间呈负相关,物种多样性的维持可能受环境筛选、种子扩散限制、生境异质性和区域种库的联合作用;三峡和西南库区消落带的群落系统发育水平均较低,也与淹水时间呈负相关,前者增长幅度更大,至L段系统发育水平已显著高于后者;除西南库区L段谱系结构无明显趋势外,三峡库区和西南库区消落带在整体水平上和在各淹水梯度段,植被谱系结构呈发散趋势,主要由远缘种组成,群落构建由随机过程主导。

摘要:三峡运行以来,气候变化与人类活动共同驱动了鄱阳湖水文情势的急剧变化,并对其湿地植被产生了显著影响,但当前研究尚未系统量化鄱阳湖湿地植被在此条件下的演变规律与趋势。因此,本研究以增强型植被指数EVI(enhanced vegetation index)的时段最高值作为表征湿地植被生产力的代用指标,定量揭示了后三峡工程时代鄱阳湖湿地植被生产力的气候态特征及其变化,包括变化的量级、显著性及阶段性。结果表明:(1)2000-2020年,鄱阳湖湿地植被EVI最高值在全年及春、秋两季分别为0.37、0.30和0.33,入湖河流三角洲及碟形洼地边滩是其生产力中心;春季EVI最高值在此区域高于秋季,而在湖心区低于秋季。(2)三峡运行后的湿地植被生产力变化在全年及春、秋两季均有极大空间异质性,在湖心深泓线附近显著增加,而在入湖河流三角洲及湿地边缘下降。春季EVI增长区域面积占比极大(84.2%),而秋季增长区面积占比较小(71.2%),即有较大面积区域EVI在秋季下降(38.8%)。(3)三峡运行后,鄱阳湖湿地植被生产力中心经历了原位增长、空间扩张以及湖心向转移3个阶段,最终完成了由支流三角洲向湖心区的转移。从总体来看,鄱阳湖湿地植被生产力在全年及春、秋季均呈增长趋势,增速分别为0.0035、0.0049和0.0028 EVI/a。本研究量化了后三峡工程时代的鄱阳湖湿地植被生产力变化,为该区域进一步的综合管理提供了数据支撑。

摘要:三峡水库调度运行改变了库区江段的水文情势,影响漂流性卵苗在库区江段内的时空分布特征。在水库低水位运行时,具有流水生境特征的库中和库尾江段是产漂流性卵鱼类在整个三峡库区内重要的产卵江段。了解三峡库中和库尾江段产漂流性卵鱼类的早期资源状况及其对水文和水温特征的响应关系,对于采取适宜的保护措施促进鱼类早期资源的恢复具有重要的意义。本文通过2017-2020年5-7月在库中涪陵断面进行的逐日早期资源监测,了解三峡库中和库尾江段产漂流性卵鱼类早期资源的种类组成、产卵规模、产卵场分布及其年际变动特征,并采用随机森林(RF)模型,分析鱼类逐日产卵规模变动与水文、水温格局及其过程的关系,辨识影响不同种类产卵规模变动的关键水文及水温要素。结果表明:2017-2020年共采集到漂流性鱼卵21种,包括长江上游特有鱼类鱼卵3种;以圆筒吻鮈Rhinogobio cylindricus、蒙古鲌Chanodichthys mongolicus、贝氏Hemiculter bleekeri等6种鱼类的鱼卵为主,占总采集鱼卵数的88.76%;各年的鱼卵规模分别为83.04×10⁸、14.29×10⁸、20.43×10⁸和22.83×10⁸ 粒;涪陵以上干流江段分布有6个鱼类的集中产卵场,是圆筒吻鮈、长鳍吻鮈R. ventralis、长薄鳅Leptobotia elongata等长江上游特有鱼类重要的产卵场所;逐日产卵规模主要受产卵时透明度及流量大小、产卵前流量或水位上涨过程以及产卵前积温大小的影响,且影响不同鱼类自然繁殖的关键水温、水文因素在不同种类间存在差异。研究结果可为三峡库区鱼类资源保护措施特别是生态调度措施的实施提供科学依据。

摘要:梅梁湾是太湖北部最大湖湾,也是太湖生态环境问题最严重的区域之一,近年来对太湖治理力度不断加大,然而对其生态状况演变的认识尚不清晰。本文基于长期监测及文献资料,获得1980s以来太湖梅梁湾底栖动物及环境因子数据,分析底栖动物种类组成、优势种、丰度的时空变化,应用非度量多维尺度分析(NMDS)和随机森林(RF)分析群落结构演变及其与环境因子的关系。结果表明,梅梁湾1980-2019年共记录到44属(种)底栖动物,以摇蚊幼虫和软体动物为主,总丰度年际变化显著,40年来底栖群落结构发生显著变化,优势种经历了由较敏感的软体类为主到以耐污寡毛类、摇蚊幼虫等为主的转变。综合NMDS和随机森林分析结果,梅梁湾底栖动物群落演变大致可分为4个阶段:1980s及以前,物种多样性丰富,以河蚬(Corbicula fluminea)等大型软体动物为优势种;1990s-2007年,底栖动物群落快速退化,以耐污种占优;2008-2016年,水生态略有恢复,河蚬等清洁种略有回升;2017-2019年,耐污种优势度和丰度反弹。近40年来梅梁湾底栖动物群落变化主要受底质氮磷、有机质和水体营养盐、蓝藻水华等环境因子变化的影响,此外水生植物演替也是影响底栖动物群落变化的重要因素。

摘要:湖滨带在维持物种多样性、拦截陆源污染物、净化水质等方面发挥着重要作用。近年来,洪泽湖水体污染日益加重,湖滨带面临着围垦、养殖和泥沙淤积等严重威胁。为更好地理解洪泽湖湖滨带浮游动物群落结构的空间格局,运用主成分分析、冗余分析和方差分解,探究了洪泽湖湖滨带浮游动物的密度、生物量和种类结构组成,以及群落多样性和优势种的特征,分析上述参数随环境因子的变化趋势。结果表明,洪泽湖湖滨带浮游动物平均丰度为821.65 ind./L,平均生物量为1247.45 μg/L,成子湖西浮游动物丰度较高,物种较为丰富;淮河口和东部湖岸丰度较低,多样性较低。主成分分析和冗余分析结果表明,溶解性总磷、悬浮物、叶绿素a、COD、溶解性有机碳、水草盖度、pH、溶解氧和风浪扰动是湖滨带主要环境影响因子,与轮虫物种的空间分布具有显著相关性。方差分解结果表明,轮虫主要受到水化学环境因子及其与食物饵料的交互作用,枝角类受水深、浊度和悬浮物等物理生境因子的影响,磷酸盐、pH、风浪扰动和悬浮物与水化学的交互作用对桡足类有明显影响,多样性指数主要受水化学环境因子、物理生境因子、食物饵料的交互作用影响。可见,加强洪泽湖湖滨带生态环境保护和综合管理对维持浮游生物群落结构稳定具有重要意义。

摘要:鱼类过坝后的上溯行为对鱼类寻找适宜的产卵、索饵等功能性栖息地至关重要。现阶段我国大多数研究聚焦于鱼类上溯通过鱼道的游泳行为量化,而过坝后的上溯行为分析鲜有报道。本研究在金沙江下游支流黑水河松新坝址处利用PIT(passive integrated transponder)遥测技术对松新电站过鱼对象短须裂腹鱼(Schizothorax wangchiachii)过坝后的上溯行为开展监测,考虑监测过程中水文情势变化对过坝后上溯行为的影响,采用生存分析方法,构建了耦合多因素(流量、水温、河道涨落水率、昼夜节律、肥满度等)的Cox风险比例回归模型,利用AIC模型准则筛选出最优模型参数,识别了影响鱼类过坝后上溯成功率的关键因素。结果表明:(1)短须裂腹鱼在松新鱼道的上溯效果显著优于河道;(2)水温及河道涨落率是影响短须裂腹鱼过坝后上溯效果的关键因素;(3)水温与短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率呈负相关,当水温超过短须裂腹鱼最适温度后,河道上溯成功率随着温度的上升呈递减趋势;河道涨落水率与短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率呈正相关,其中涨水情势下短须裂腹鱼河道成功上溯的概率高于落水,河道上溯成功率随着涨水率增大呈递增趋势;(4)尽管昼夜节律对短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率无显著影响,但从数据结果发现有61%的短须裂腹鱼选择在夜间上溯。本研究旨在为恢复鱼类栖息地和优化小水电生态调度提供科学依据及参考价值。

摘要:泥沙问题是三峡工程建设与运行中的关键技术问题之一,只有妥善处理好泥沙问题,才能保证三峡工程长期有效使用,维持水库功能的全面发挥。本文首先结合实测水文、河道地形观测资料,对三峡水库运行近20年来的泥沙淤积特性及水库排沙比进行了较为全面的分析研究,并与已有研究成果进行了对比;其次,围绕防洪、航运以及坝前段的泥沙淤积等方面,进一步分析了水库淤积产生的影响。结果表明:三峡水库蓄水以来,在不考虑区间来沙的情况下,三峡水库共淤积泥沙20.484亿t,近似年均淤积1.102亿t,水库排沙比为23.6%,水库年均淤积量为原论证预测值的33%。其中,库区干流段累计淤积泥沙17.835亿m³(变动回水区冲刷0.694亿m³;常年回水区淤积18.529亿m³),淤积在水库防洪库容内的泥沙为1.648亿m³(干、支流分别淤积1.517亿m³和0.131亿m³),占水库防洪库容的0.74%,“十一五”攻关阶段研究得出的多年平均淤积量及排沙比较实测值均偏大,变动回水区冲淤则出现反向的情况,主要原因是研究采用的入库沙量偏大以及近期河道采砂和水库优化调度等影响。水库淤积对防洪库容和地下电厂的影响尚小,对库区部分水道航道条件产生了一定的影响,应加以关注。

摘要:三峡工程运行后,坝下游河道发生持续冲刷。本文研究了长江中游(955 km)不同河段沿程演变差异及其原因。总体而言,河床形态调整幅度自上而下减弱,这是因为在河床持续冲刷过程中,水流含沙量沿程恢复,故越往下游冲刷相对缓慢。平面形态方面,长江中游岸线崩退及洲滩变形的强度均呈沿程减弱趋势,且在荆江河段最为显著。断面形态方面,河床冲深幅度在宜枝下段＞荆江河段＞宜枝上段＞城汉河段＞汉湖河段。理论上距离三峡工程最近的河段冲刷应最为剧烈,但由于宜枝上段床沙粗化显著,限制了冲刷的进一步发展。过流能力方面,宜枝河段由于距洞庭湖较远,并未受到入汇顶托作用,故其平滩流量的调整基本由进口水沙条件控制,并随着河床冲深下切而增大;对于荆江、城汉和汉湖河段,河床冲刷虽显著,但支流或湖泊的入汇顶托对平滩流量产生的影响大于前者,故平滩流量总体随上下游水位差同步波动。

摘要:三峡及其上游干支流梯级水库建成运用后,大坝下游“清水下泄”引起了长江中下游河道发生长时间、长距离的冲刷。2001-2021年期间宜昌至长江口已累计冲刷了50.3亿m³,需厘清河道冲刷对河势、防洪、航运等方面产生影响。分析表明:三峡工程运用后,长江中下游河势总体稳定,弯道段出现切滩撇弯、汊道段出现塞支强干等现象;河道槽蓄量的持续增加,进一步增大了河道调蓄和行洪能力,但水流顶冲点的变化和近岸河床的冲刷下切,使得河道崩岸频发,并影响河势稳定和防洪安全;在河道冲刷、河势控制与航道工程综合作用下,长江中下游航道条件总体得到改善,但河道不均衡冲刷使得坝下游砂卵石河段出现“坡陡流急”,沙质河段出现洲滩散乱、航槽移位等现象,影响航道条件;同流量下枯水位呈下降态势,逢极枯年份影响长江中下游用水安全;江湖关系发生新变化,“三口”分流道由原淤积转为冲刷,两湖湖区水位不同程度的降低,枯水位出现时间有所提前,不利于湖区水资源和生态环境的安全与可持续发展;三峡工程实施枯水期补水调度和“压咸潮”调度以及长江口北支淤积减缓,对于遏制长江口咸潮入侵有利,入海泥沙显著减少引起长江口近岸河床冲刷,影响沿岸码头的安全运行。

摘要: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。

摘要:三峡及上游梯级水库群运用后,大坝下游江心洲以冲刷为主,直接影响分汊河段河势条件及航道边界的稳定性。本文采用卫星遥感影像、实测水沙及固定断面床沙级配等资料,分析上荆江枝江、沙市河段中不同河床组成江心洲的演变过程及其机理。结果表明:①三峡水库蓄水后(2003-2019年),沙市段沙质江心洲较枝江段卵石夹沙质江心洲萎缩更为显著,出露面积的减幅分别达31%和24%。②以关洲和金城洲分别代表卵石夹沙质和沙质江心洲,三峡工程运用后关洲洲头形态较为稳定,受无序采砂的影响其沙质组成的洲尾面积显著减小,而金城洲面积萎缩程度更大。③床沙组成对江心洲冲刷程度差异具有重要影响,关洲洲头较金城洲抗冲性更强,与其床沙在年内达到起动条件的数量更少、时长更短有关;建立了江心洲面积与水流冲刷强度及相对水深的定量关系,该关系能综合考虑水沙变化与床沙组成调整的影响,能更好地反演近期江心洲的面积变化特点。

摘要:系统解析长江中游河湖交汇区域航道水深资源的变化,可支撑“黄金航道”的可持续发展。本研究以洞庭湖-荆江交汇段为对象,研究洞庭湖分汇区域水沙条件、荆江河段滩槽演变与河湖交汇段航道水深资源的关系。研究表明:三峡工程运行以来,洞庭湖三口分流量和分沙量延续了三峡工程运行前的减少态势,伴随洞庭湖分流量减少,相对增加的长江干流径流量增强了河床冲刷强度,反馈使得洞庭湖三口分流量和分沙量均处于较低值;荆江河段河床冲刷给航道尺度提升奠定了有利基础,河湖分汇区域不满足4.5 m×200 m(水深×宽度)的长度为12.6 km,占荆江河段碍航总长度的68.35%。碍航驱动机制上:松滋口分流区段(枝城-昌门溪)的4.5 m水槽贯通但宽度不足200 m,汊道分流关系不稳定及洲滩萎缩制约航道条件稳定,枯水位下降及“坡陡流急”现象仍然严峻,不利于航道条件保障及船舶安全航行;太平口分流区段水位下降、洲滩萎缩、汊道交替发展使得枯水航路不稳定或水深不足4.5 m;藕池口分流区域的洲滩崩退、洲滩冲刷引起的向下游泥沙输移,碍航表现为航宽不足200 m或出现水深不足4.5 m的浅滩;洞庭湖入汇影响区段(熊家洲-城陵矶)受弯道冲淤特性、湖泊出流顶托作用等影响,航槽内出现水深不足4.5 m的浅滩,但顶托作用存在趋缓趋势,有利于航道条件的改善。

摘要:为探索三峡水库运行前后长江中下游干流及两湖径流过程的变化及其驱动因素,利用宜昌、监利、大通、七里山、湖口共5个水文站的流量资料,分析了各站径流过程的变化特征及其成因。结论:(1)各站年径流量均减少,但除七里山站之外,其它各站减少比例均小于10%且变化不显著;(2)干流各站月径流量最大减幅发生在10月,而七里山站、湖口站分别发生在7月、4月;(3)干流各站月径流量最大增幅发生在3月,而七里山站、湖口站分别发生在1月、6月;(4)宜昌站,1-4月径流量增加是三峡水库入库径流增加和水库调度的共同作用结果,6-8月径流量减少的主因是三峡水库入库径流量减少,5、9、10月径流量变化的主因是三峡水库调度;(5)监利站,径流量的变化与宜昌站表现出高度的一致性,但冬季各月径流量的增幅均大于宜昌站;(6)大通站,4-6月径流量变化方向与湖口站一致,其它月份变化方向均与宜昌站一致。(7)七里山站,7月径流量减少的主因是洞庭湖流域来水减少,9、10月径流量减少的主要原因是荆江分流减少,但洞庭湖流域来水减少也是重要原因。(8)湖口站,4、5月径流量减少的主因是流域降水减少,9、10月径流量减少的主要原因是鄱阳湖汛期水位降低、低水位提前、蓄水量减少。

摘要:针对以往三峡水库气候效应数值模拟研究中,水库参数化方案简约及模拟时段未涉及成库以来高水位运行阶段等不足,在中尺度气象模式中,通过扩宽水体面积和抬升水位高度的方式对三峡水库引起的陆面参数变化进行描述,进而采用敏感性数值试验及统计分析等手段,评估了三峡水库成库以来高温干旱(2013年)和低温洪涝(2020年)年景下,关键气象要素对水库运行的响应特征。结果表明:两种典型年景下水库运行均会造成近地层气温降低(0.98~1.27℃)、相对湿度增加(3.9%~5.5%)和风速增大(0.43~0.68 m/s),同时响应强度的日变化导致近地层气温和相对湿度的日较差减小、平均风速的日较差增大;尽管上述变量的变化幅度与该地区气候的自然变率相当,但水库运行对气温和相对湿度的影响范围基本限制于水库周边约2 km,垂直方向则大多低于200 m,对风速的影响范围可扩展至水库周边约12 km,垂直方向延伸至200 m左右,且响应强度均随水平距离和垂直高度的增加而显著减小。尽管数值试验放大了三峡水库的气候效应,但作为典型的河道型水库,三峡水库成库以来的不同气候年景下,水库运行产生的气候效应基本限制在近地层、局地范围内,未对区域气候产生明显影响。

摘要:准确、及时的入库洪水预报,对三峡水库综合效益的发挥和长江流域水旱灾害防御、水资源利用、流域综合管理等具有重要作用。基于预报误差的最优分布估计和分布函数动态参数假定,提出了一种三峡水库入库洪水概率预报方法,并进行了洪水概率预报业务试验。结果表明:本文所提方法科学可行,计算快捷,使用方便,便于在实时作业预报中应用推广;概率预报结果较确定性预报结果,在水量预报、预警效果等方面均有所改善,1~5 d预见期预报的确定性系数提高0.1%~3.4%,水量误差减少0.1%~4.8%,可为三峡水库实时调度提供更可靠的预报信息;所提出的三峡水库入库洪水概率预报业务化产品,可提供更多风险信息,为三峡水库的科学调度,尤其是洪水资源化利用提供更好的优化决策支撑。

摘要: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 m³/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 m³/s³量级),此时潜热通量和长波辐射主导表层水体湍流发育。

摘要:暴雨强度公式在水文、气象、工程设计等各领域都是非常关注的问题,而常用降雨概率分布函数的适用性欠缺,理论分布函数一直处于争鸣之中。从逐时降雨概率密度函数的适用性分析入手,有利于发现普适且恰当的理论密度函数。本文从我国暴雨洪涝灾害易发区中沿30°N选取4个经纬度长方形区域(雅安附近、鄂西南、江汉平原南部、杭州湾西),并在其南、北各选一对比分区(海南岛、郑州),对6个分区内降雨资料直接采用全样本,统计逐时降雨的三类概率密度经验函数,对照这些函数的特性,从理论上分析了众多分布函数的适用性,筛选适用函数并进行拟合试验,优选出理论密度函数。研究结果表明:三参广义伽玛函数拟合误差最小,而两参广义正态函数更恰当、被首推为理论密度函数;拟合参数寻优时的目标函数综合了乘性与加性误差模型,能使拟合曲线兼顾头尾;本研究有别于极值降雨概率分布中仅采用极少部分样本的方法,采用降雨概率密度方法替代传统的年极值法,使重现期计算更准确有效,能提高暴雨强度公式的科学性,拟合的高精度与函数的普适性有望解决降雨概率分布模型统一的问题。