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：12

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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：18

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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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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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三峡水库香溪河库湾水-气界面热交换过程及水体稳定性

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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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三峡水库调度对香溪河库湾水体溶存甲烷时空分布的影响 被引量：2

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作者 刘佳 胡杰茗 +3 位作者 郑祥旺 康满春 孟江槐 肖尚斌 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期2508-2518,共11页

以三峡水库典型支流香溪河库湾为研究对象,在泄水期和汛期开展表层和垂向水体溶存甲烷浓度的高分辨率监测,探讨水库调度对香溪河库湾溶存甲烷时空分布规律的影响.结果表明,泄水期和蓄水期库湾溶解甲烷浓度分别为(0.41±0.54)和(0.50... 以三峡水库典型支流香溪河库湾为研究对象,在泄水期和汛期开展表层和垂向水体溶存甲烷浓度的高分辨率监测,探讨水库调度对香溪河库湾溶存甲烷时空分布规律的影响.结果表明,泄水期和蓄水期库湾溶解甲烷浓度分别为(0.41±0.54)和(0.50±0.66)μmol/L,呈现上游高下游低,表层低底层高的空间分布特征,且呈现出极强的空间差异.水库调度促使干流水体通过异重流进入库湾,改变了水体分层状态,也改变了库湾内溶存甲烷的时空差异;同时干流水体的稀释作用,还将直接降低库湾水体甲烷浓度.此外,水库调度对库湾甲烷产生,消耗将产生间接影响,其潜在机制还需进一步探讨. 展开更多

关键词 三峡水库 香溪河库湾 甲烷 时空分布

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三峡水库补水调度对东洞庭湖典型沉水植物生境适宜性的影响 被引量：3

7

作者 吴倩 戴凌全 +5 位作者 任玉峰 汤正阳 戴会超 刘新波 刘芬 张青森 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期617-624,共8页

沉水植物是东洞庭湖水生态修复的重要物种,水深是影响沉水植物生长的关键因子之一。为定量描述三峡水库不同补水调度方式对东洞庭湖典型沉水植物生长生境的影响,以刺苦草(Vallisneria spinulosa)为目标物种,利用物理栖息地模型建立三峡... 沉水植物是东洞庭湖水生态修复的重要物种,水深是影响沉水植物生长的关键因子之一。为定量描述三峡水库不同补水调度方式对东洞庭湖典型沉水植物生长生境的影响,以刺苦草(Vallisneria spinulosa)为目标物种,利用物理栖息地模型建立三峡水库补水调度期间不同出库流量与东洞庭湖刺苦草生长生境加权可利用面积(WUA)的关系。结果表明:刺苦草生长生境的适宜水深为0.2~1.8 m,最适宜水深为0.5~1.0 m;三峡水库实施补水调度后,东洞庭湖刺苦草生长生境的WUA整体呈现均匀上升趋势;三峡水库补水调度期间,出库流量为5 500~10 500 m^(3)/s时,刺苦草生长生境最适宜水深范围对应的WUA呈现先增后减趋势,在出库流量为9 500 m^(3)/s时WUA最大(74.46 km^(2)),可认为刺苦草生长最适宜出库流量为8 500~10 500 m^(3)/s。研究成果可为通过三峡水库生态调度进行东洞庭湖水生态环境恢复及保护提供参考。 展开更多

关键词 三峡水库 东洞庭湖 刺苦草 生长生境 物理栖息地模型 加权可利用面积(WUA)

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三峡水库典型支流库湾沉积物CH_(4)产生和氧化规律 被引量：1

8

作者 孟江槐 康满春 +4 位作者 纪道斌 刘佳 肖尚斌 胡杰茗 韩燕星 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1670-1681,共12页

以三峡水库香溪河库湾为研究对象,采用原位加密采样(2021年5月)和室内培养方法,结合沉积物特性与水环境因子分析,探讨了香溪河库湾沉积物甲烷(CH_(4))释放潜力、沉积物-水界面CH_(4)产生和氧化通量空间分布规律及其影响因素。结果表明:... 以三峡水库香溪河库湾为研究对象,采用原位加密采样(2021年5月)和室内培养方法,结合沉积物特性与水环境因子分析,探讨了香溪河库湾沉积物甲烷(CH_(4))释放潜力、沉积物-水界面CH_(4)产生和氧化通量空间分布规律及其影响因素。结果表明:三峡水库泄水期间,香溪河库湾沉积物CH_(4)释放潜力的变化范围是6.35-2029.37 mg/(kg·d),沉积物-水界面CH_(4)产生通量和氧化通量的变化范围分别为0.04~0.73、0.03~0.62 mmol/(m^(2)·d);空间上,沉积物CH_(4)释放潜力、沉积物-水界面CH_(4)产生及氧化通量在香溪河库湾和各典型横切面(XX02、XX05和XX06)间表现出空间差异性,主要受水深、TOC和温度的影响。垂向上,CH_(4)产生速率随沉积物深度的增加而减小,表层20 cm沉积物CH_(4)释放潜力占整柱沉积物的70%,可以用于估算库湾沉积物CH_(4)释放潜力。此外,沉积物-水界面CH_(4)产生通量与沉积物总有机碳呈极显著线性正相关关系,与水深呈显著的负相关关系。CH_(4)产生、氧化通量均与温度呈极显著正相关关系,温度升高导致CH_(4)氧化率线性下降,从而增加沉积物CH_(4)排放。泄水期香溪河库湾沉积物CH_(4)氧化率高达96.62%,表明进入水体的CH_(4)只是沉积物产生CH_(4)的很小一部分。 展开更多

关键词 三峡水库 香溪河 沉积物 CH_(4)产生 CH_(4)氧化

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来流变化条件下溪洛渡水库生态调度期水温分层特性研究 被引量：3

9

作者 戴凌全 张青森 +4 位作者 任玉峰 陈磊 姜伟 戴会超 汤正阳 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期132-139,共8页

为探明来流变化条件下溪洛渡水库生态调度时的水温垂向分布特性,运用水温现场监测和CE-QUAL-W2模型对水温进行数值模拟的研究方法,基于实测地形和水文等数据建立溪洛渡库区的立面二维水温模型,模拟了水库在2021年1月15日—4月30日的水... 为探明来流变化条件下溪洛渡水库生态调度时的水温垂向分布特性,运用水温现场监测和CE-QUAL-W2模型对水温进行数值模拟的研究方法,基于实测地形和水文等数据建立溪洛渡库区的立面二维水温模型,模拟了水库在2021年1月15日—4月30日的水温动态变化过程,重点分析了生态调度期(3—4月)库区的立面二维水温分布规律及不同泄水口高程对下泄水水温的影响。结果表明:溪洛渡水库坝前水温于3月中旬开始出现温差,3月下旬表底最大垂向温差为2.02℃,垂向温度梯度在0.10℃/m以内。4月上旬、下旬水库表底最大垂向温差分别为2.41和2.81℃,垂向温度梯度在0.15℃/m以内。通过比较无叠梁门、1层叠梁门两种泄水运行工况得出,当设置1层叠梁门稳定运行时水库的平均下泄水水温提高了0.13℃。本研究可为溪洛渡水库后续的水温生态调度试验提供科学依据。 展开更多

关键词 水库生态调度 水温分层 来流条件 下泄水水温 数值模拟 溪洛渡水库

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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

10

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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三峡水库汛期中小洪水调度对支流水华的影响 被引量：5

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作者 王鸿洋 杨霞 +2 位作者 马骏 杨正健 刘德富 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2021年第7期61-72,共12页

为研究三峡水库汛期中小洪水调度对典型支流水华的影响,以香溪河为例,选取2010—2019年水库调度过程中各环境因子参数进行分析。结果表明:汛期香溪河库湾水温适宜,光照、营养盐含量充足,利于藻类水华暴发,而利用洪水调度来防范支流水华... 为研究三峡水库汛期中小洪水调度对典型支流水华的影响,以香溪河为例,选取2010—2019年水库调度过程中各环境因子参数进行分析。结果表明:汛期香溪河库湾水温适宜,光照、营养盐含量充足,利于藻类水华暴发,而利用洪水调度来防范支流水华仍是目前最直接有效的方法。三峡水库进行洪水调度时,改变了香溪河库湾的水动力和水环境条件,混光比与水位波动正相关(P=0.32*),与叶绿素a浓度负相关(P=-0.239*)。三峡水库汛期调度过程发生频繁,调度持续时间较长,调度期间总体流量较大。三峡水库进行洪水调度时,香溪河库湾异重流倒灌潜入深度增加,倒灌形式转变为中下层倒灌,调度对支流水体扰动增大,使水体分层减弱,抑制水华暴发。本研究为有效利用汛期调度过程改善三峡水库支流水环境提供了新的认识,为进一步研究调度方法优化调度实践提供了支撑。 展开更多

关键词 三峡水库 香溪河库湾 洪水调度 水华

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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

13

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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河道型水库溶解甲烷浓度的空间异质性研究 被引量：4

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作者 张博文 刘佳 +4 位作者 牛凤霞 康满春 李哲 李世剑 肖尚斌 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期5561-5569,共9页

以河道型水库-西北口水库为研究对象,于2021年12月采用新型快速水-气平衡装置(FaRAGE)结合温室气体分析仪对其表层水体,垂向剖面溶解甲烷(CH_(4))浓度进行监测,并采集代表性河段表层水体及库底沉积物,分别测定水体CH_(4)氧化速率与沉积... 以河道型水库-西北口水库为研究对象,于2021年12月采用新型快速水-气平衡装置(FaRAGE)结合温室气体分析仪对其表层水体,垂向剖面溶解甲烷(CH_(4))浓度进行监测,并采集代表性河段表层水体及库底沉积物,分别测定水体CH_(4)氧化速率与沉积物CH_(4)释放速率,初步探讨了河道型水库溶解CH_(4)浓度的空间异质性及其影响因素.结果表明,水库表层水体溶解CH_(4)浓度为0.02~0.42μmol/L(平均值为0.11±0.08μmol/L),从库首到库尾呈递增趋势;水体溶解CH_(4)浓度的空间异质性受水库内部CH_(4)产生,消耗及河道入流等多因素的综合作用,其中库尾水体因沉积物CH_(4)产生量大且低水深影响下CH_(4)消耗量较小而呈现高溶解浓度,库首水体则因为CH_(4)产生量相对较小且高水深影响下的CH_(4)消耗量较大而呈低溶解浓度;同时,河道入流可能是影响水体溶解CH_(4)浓度垂向分层的原因之一. 展开更多

关键词 河道型水库 溶解浓度 空间异质性 西北口水库

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丹江口水库浪河库湾夏季溶存CH_(4)特征

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作者 孟江槐 肖尚斌 +6 位作者 康满春 刘佳 纪道斌 龙良红 朱怡帆 付陈乐 韩燕星 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期6302-6312,共11页

针对丹江口水库溶存CH_(4)浓度(C_(CH4))和水-气界面CH_(4)通量(F_(CH4))及其理化性质,本研究采用高分辨率装置(FaRAGE)于2023年8月20~22日在浪河库湾开展为期2d的定点昼夜监测和多点位垂向断面监测,结果表明:库湾表层C_(CH4)、F_(CH4)... 针对丹江口水库溶存CH_(4)浓度(C_(CH4))和水-气界面CH_(4)通量(F_(CH4))及其理化性质,本研究采用高分辨率装置(FaRAGE)于2023年8月20~22日在浪河库湾开展为期2d的定点昼夜监测和多点位垂向断面监测,结果表明:库湾表层C_(CH4)、F_(CH4)具有显著的空间差异性.表层C_(CH4)、F_(CH4)分别为(0.54±0.16)μmol/L、(89.35±27.23)μg/(m^(2)·h),其F_(CH4)与其它水源地水库相近,但总体低于非水源地水库.垂向上,C_(CH4)具有表层低、底层高的分层现象.时间上,夜间表层C_(CH4)、F_(CH4)均高于白天.结构方程模型结果显示:库湾表层C_(CH4)与pH值变化较大有关(解释度为39.17%).垂向上,水温与溶解氧(DO)是C_(CH4)变化的主要原因,对其解释度分别为56.14%和35.25%.昼夜C_(CH4)变化的主导因素是DO(解释度为52.32%).根据水体综合营养指数(TLI(Σ)),丹江口水库为贫营养水库.库湾表层TLI(Σ)(47.36±8.28)从上游(LH00)到下游(LH05)逐渐下降.垂向上,TLI(Σ)(均小于50)总体呈表、底层高而中层低分布趋势.与其它研究不同的是,丹江口水库C_(CH4)与TLI(Σ)并无显著正相关关系.研究表明中营养水源地水库水体降低了水体藻华爆发风险,进而保持水源地水库水质和减少CH_(4)排放,但在中营养水库中并不能用TLI(Σ)评估CH_(4)排放水平. 展开更多

关键词 丹江口水库 溶存CH_(4) 水体综合营养级指标 溶解氧 PH值

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湖、库水体CH_(4)冒泡排放研究进展

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作者 康满春 刘流 +1 位作者 刘佳 肖尚斌 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期339-352,共14页

冒泡排放是湖、库水体CH_(4)排放的主要方式之一,其排放通量和占CH_(4)总排放量比例均具有极其显著的时空差异性,是当前水体CH_(4)排放估算不确定性的主要来源之一。然而,目前关于湖、库水体CH_(4)冒泡排放通量监测、时空分布规律、过... 冒泡排放是湖、库水体CH_(4)排放的主要方式之一,其排放通量和占CH_(4)总排放量比例均具有极其显著的时空差异性,是当前水体CH_(4)排放估算不确定性的主要来源之一。然而,目前关于湖、库水体CH_(4)冒泡排放通量监测、时空分布规律、过程机制和模型模拟的系统梳理鲜有报道。本研究对比了目前水体CH_(4)冒泡的监测方法技术的适用性及优缺点,分析总结湖、库水体CH_(4)冒泡排放及通量的时空分布特征,梳理CH_(4)气泡在沉积物-水体中的产生-成长-迁移-释放的过程、影响因素及模型,并提出了水体CH_(4)冒泡过程模型框架。最后,本研究提出未来研究应基于湖、库水体分类、设备开发和改进来构建适应性的湖、库水体CH_(4)冒泡排放监测标准体系,开发基于过程的CH_(4)冒泡机理模型,为认识变化环境下湖、库水体CH_(4)冒泡过程和准确估算CH_(4)排放量提供支撑。 展开更多

关键词 甲烷 冒泡排放 湖泊 水库 气泡模型

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典型人工景观池塘水体甲烷释放特征及其对富营养化的响应

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作者 赖世平 刘佳 +4 位作者 肖尚斌 陈敏 张博文 孟江槐 李元正 《湖泊科学》 EI CAS 北大核心 2025年第1期122-131,I0003-I0010,共18页

富营养化水体的碳通量过程是全球水域生态系统中的前沿和热点问题。本研究以三峡大学校园内景观池塘(莲心湖)为研究对象,开展为期一年的水气界面CH_(4)通量监测,并在此基础上进一步探讨水体富营养化水平对CH_(4)释放的影响。结果表明,... 富营养化水体的碳通量过程是全球水域生态系统中的前沿和热点问题。本研究以三峡大学校园内景观池塘(莲心湖)为研究对象,开展为期一年的水气界面CH_(4)通量监测,并在此基础上进一步探讨水体富营养化水平对CH_(4)释放的影响。结果表明,莲心湖水气界面CH_(4)平均排放通量为5.06 mg/(m^(2)·h),整体表现为CH_(4)的源,且以冒泡释放为主导(占比为88.56%)。CH_(4)排放通量呈现时间异质性,表现为夏季(8.70 mg/(m^(2)·h))>冬季(4.80 mg/(m^(2)·h))>春季(3.88 mg/(m^(2)·h))>秋季(2.87 mg/(m^(2)·h)),白天(0.11 mg/(m^(2)·h))略高于夜晚(0.09 mg/(m^(2)·h))。CH_(4)排放通量在各个季节及昼夜的差异与温度、风速和叶绿素a等环境因素变化有关。随着水体富营养化水平的提高,CH_(4)排放通量呈现非线性增加的趋势,重度富营养化水体的CH_(4)排放通量是中度富营养化水体的2倍,这表明降低水体富营养化水平可有效减少水体的CH_(4)排放。研究结果可为其他同类型水体的温室气体减排提供参考。 展开更多

关键词 富营养化 甲烷释放 池塘 冒泡通量 叶绿素A

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三峡出库流量日调节模式驱动的重力波问题 被引量：5

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作者 纪道斌 周哲轩 +2 位作者 杨忠勇 龙良红 王耀耀 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期111-119,共9页

受三峡电站昼夜发电负荷不均的影响,三峡出库流量呈显著的日调节模式,驱动坝前水位以重力波形式在库区传播,对水库水动力特征产生着影响,但针对该重力波的生成和传播机理仍待研究。文中基于2018年1—10月三峡水库的出入库流量和库区多... 受三峡电站昼夜发电负荷不均的影响,三峡出库流量呈显著的日调节模式,驱动坝前水位以重力波形式在库区传播,对水库水动力特征产生着影响,但针对该重力波的生成和传播机理仍待研究。文中基于2018年1—10月三峡水库的出入库流量和库区多个站点上的水位等实测资料,分析了日调节模式下三峡水库坝前重力波的生成机理及其在库区430 km范围内的传播特征。主要研究结论包括:(1)坝前日调节重力波生成时,其振幅与昼夜下泄水量差成正比,与库区背景水位成反比,文中给出了相应的坝前水位振幅估算公式;(2)在河道底摩擦、断面形状沿程变化、干支流入流等多方面因素影响下,日调节重力波在坝前430 km范围内,其振幅呈现先减小后增大的趋势,其滞后相位沿程逐渐增加,且振幅和相位沿程变化特征受库区背景水位影响显著。 展开更多

关键词 三峡水库 流量调节 重力波 沿程传播

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开放水体脱氮过程及其影响因素研究进展 被引量：1

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作者 杨正健 魏辰宇 +3 位作者 刘德富 纪道斌 马骏 王从锋 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期194-202,214,共10页

中国已建各类水库近10万座,水库建设改变了原河流水动力条件,影响了水体物质场、能量场、化学场和生物场,究竟是“削减了水体净化功能”还是“强化了水体去污能力”目前尚不明确。本文系统总结了开放水体脱氮过程研究进展,主要包括:(1)... 中国已建各类水库近10万座,水库建设改变了原河流水动力条件,影响了水体物质场、能量场、化学场和生物场,究竟是“削减了水体净化功能”还是“强化了水体去污能力”目前尚不明确。本文系统总结了开放水体脱氮过程研究进展,主要包括:(1)厌氧反硝化(Denitrification)、厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation)、好氧反硝化(Aerobic denitrification)和厌氧甲烷氧化(Anaerobic methane oxidation)等是目前开放水体脱氮的4个典型过程;(2)潜流带、沉积物、溶解氧极小层及悬浮颗粒等是开放水体脱氮的主要发生区域;(3)溶解氧、碳氮比、硝酸盐浓度、温度、pH值是影响开放水体脱氮效率的直接因素。建议通过开展“出入库氮形态持续观测及氮负荷平衡计算”、“水库不同载体脱氮机制原位研究方法构建”、“水库脱氮机制及氮移出通量研究”和“自然河流与水库脱氮效率对比研究”等方面的研究来回答“水库强化水体脱氮能力”这一科学假设,以期为发掘水库的脱氮除污功能、深入认识水库的生态环境影响提供一个新的研究思路。 展开更多

关键词 脱氮 潜流带 沉积物 溶解氧极小层 悬浮颗粒 水库

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藻类水华聚散迁移机制及其数值模拟研究进展

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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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