模拟降雨条件下黄棕壤坡耕地磷素流失规律研究

为揭示暴雨条件下磷素的流失规律,在湖北省香溪河流域选择具有代表性的黄棕壤坡耕地进行原位人工模拟降雨试验,研究磷素随地表径流和壤中流的流失特征.结果显示:次暴雨过程中产生两种径流形式(地表径流和壤中流),地表径流约占总径流的68.4％,壤中流约占31.6％;地表径流和壤中流磷素输出过程差异明显,地表径流中总磷(rP)和颗粒态磷(PP)变化过程较为一致,呈波浪式起伏无明显降低趋势,溶解态总磷(DP)和溶解态无机磷(DIP)在降雨初期浓度较高,之后随降雨持续迅速减小并逐步趋于稳定.壤中流中TP和PP在初期出现浓度峰值(6.44 mg·L-1 、5.87 mg·L-1),之后迅速减小并趋于稳定,DP和DIP则在降雨过程中均无明显变化,各形态磷素的平均浓度均超出水体富营养化的阈值;TP随径流的流失量为0.262 kg· hm-2,不同形态的磷素流失均以地表径流为主,贡献率均达72.7％以上,可见土壤对磷素具有较强的滤减作用.地表径流TP流失形态以PP为主,占总量的92.8％,壤中流中PP和DP所占的比例相当,无论在地表径流还是壤中流中,DIP的输出负荷均占DP的78.3％以上.降雨后总磷和速效磷沿剖面的养分含量均明显低于降雨前,表层养分含量的损失量最大,速效磷养分的损失比例比全量损失比例大.     

基于Budyko假设的金溪流域径流变化归因分析

[目的]探究金溪流域径流变化特征及其原因,对于水库运行调度及水资源管理具有重要指导作用。[方法]基于1982—2015年流域气象水文数据以及植被NDVI数据,采用线性回归法、Mann-Kendall突变检验及滑动T突变检验法分析径流变化特征,进一步采用Budyko水热耦合平衡方程计算各影响因子对流域径流变化的贡献率。[结果]金溪流域年径流深、降雨量均呈不显著上升趋势,变化速率分别为3.89 mm/a, 8.43 mm/a。潜在蒸散发量呈显著上升趋势,变化速率为1.17 mm/a。通过突变检验可将金溪流域径流序列分为基准期1982—2002年和变化期2003—2015年。金溪流域径流变化归因分析表明：下垫面变化对径流变化的贡献率为123.55%,潜在蒸散发的贡献率为33.83%,降雨贡献率为-57.38%,流域下垫面变化主要源于植被情况显著改善,其中NDVI在基准期上升速率为0.005/10 a,在变化期上升速率为0.024/10 a。[结论]导致金溪流域径流变化的主要源于植被情况的显著改善,金溪流域径流变化的归因分析为金溪流域的水资源利用提供了理论支持。     

鱼游泳能力对体长的响应及其在鱼道设计中的应用

为了探讨鱼类体长对游泳能力的影响并为鱼道水流的设计提供参考,该研究在封闭水槽中使用"递增流速法"测试了海南省某水利枢纽鱼道目标对象的游泳能力,并用Origin软件进行了数据统计分析,得到了试验鱼感应流速、临界游泳速度和爆发游泳速度的直线回归方程和Kaplan-Meier曲线。结果表明:1)随着试验鱼体长增大,相对感应流速、临界游泳速度和爆发游泳速度(体长/s)均减小,体长和鱼类速度的相关关系可用直线方程表示,且数据经过对数变换后的直线方程拟合效果比未经过对数变换的拟合效果更好,其中R2由0.664～0.725提高至0.907～0.933。2)根据鱼道设计规范、导则及文献,结合本工程目标过鱼对象的感应流速、临界游泳速度和爆发游泳速度(m/s),建议本工程鱼道进口诱鱼流速控制在0.35～0.47 m/s,池室流速控制在0.21～0.59 m/s,竖缝流速控制在0.57～0.74 m/s,出口断面至下一个池室之间的流速控制在0.21～0.50 m/s。鱼类体长对相对游泳速度(体长/s)产生了负面影响,鱼类游泳速度及其变化规律可对鱼道水流设计值提供参考。     

沟渠及塘堰湿地系统对稻田氮磷污染的去除试验

为研究原位状态下灌区沟渠及塘堰湿地系统对稻田氮磷污染的去除效应和规律,在湖北省漳河灌区选取农沟-斗沟尺度的3段典型排水沟渠和一处塘堰,分别于2009-2010年5—9月水稻生育期在沟渠和塘堰进出水口采集水样进行氮磷浓度化验分析。结果表明,灌区农沟-斗沟尺度典型排水沟渠对总氮、硝态氮、铵态氮、总磷整体去除率分别为44．6％、9．9％、37．3％、35．1％;塘堰对总氮、硝态氮、铵态氮、总磷的平均去除率分别为15．2％、15．6％、30．2％、-6．5％。典型沟渠和塘堰对氮磷污染的去除表现出一定的抗冲击自修复性。原位条件下,由于排水沟中水力停留时间都不长,使得种植不同植被的沟段之间对氮磷的去除效应差异性不明显。塘堰湿地系统中植被的选育及其管理对去除稻田排水氮磷污染具有重要意义。     

四大家鱼幼鱼响应模拟水轮机流道压力变化试验研究

大坝的建设阻隔了鱼类的洄游通道,鱼类通过水电站水轮机下行或误入水轮机流道有可能被流道内复杂的结构及水动力特性损伤,甚至致死。为优化水轮机流道结构及水动力特性,降低流道内鱼类的损伤概率,需明确鱼类对水轮机流道内水动力特性的响应关系,特别是河道内主要鱼种对反击式水轮机流道内压力突变的响应关系。本文以长江半洄游性鱼类四大家鱼幼鱼为研究对象,采用透明高压舱及真空泵组成的实验装置模拟轴流式水轮机流道压力变化过程对四种家鱼幼鱼的影响。实验得出,生活于河流中表层的鲢鱼和鳙鱼较生活于河流中底层青鱼和草鱼的对负压及压力梯度具有较强的敏感性;四种家鱼幼鱼均受损伤的低压阈值为20kPa;压力最低值及压力变化梯度是决定家鱼幼鱼是否受到损伤及损伤程度的关键因子。结果可以为我国长江流域上水电站水轮机的结构优化和生态运行提供技术支撑。     

鳙对光色和光强的选择性试验

为研究船闸过鱼技术,利用自制的葛州坝船闸模型装置研究了鳙(Aristichthys nobilis)对红、白、蓝、绿、黄5种光色和光强的选择性。鳙在红、蓝、绿、黄、白色光5个区域中出现的次数比例分别是(68.01±7.09)%、(3.24±2.04)%、(5.70±4.28)%、(7.76±2.19)%和(15.30±2.83)%,鳙表现出偏好红色光。在红色光区域,鳙出现次数比例随时间先减小后增大,在第60 min时出现最小值(46.17%),整个试验过程变化显著,变化值28.16%;在白色光区域,鳙出现次数比先增大后减小,最大值达28.83%,变化值16.83%;黄、绿色光2个区域鳙出现次数比随时间无明显变化,变化值4.66%;蓝色光区域鳙出现次数比呈上下波动趋势,但总体平稳,变化值为11.35%。鳙对绿色光、黄色光表现出明显的负趋光性,对红色光表现出正趋光性。鳙平均出现次数比与时间的关系:红色光下,在强光区随时间呈下降趋势,在暗区变化趋势与强光区相反;绿色光下,只有暗区总体呈下降趋势但变化不显著,其他区域基本不变;蓝色光下,在所有区域均表现出上下波动、整体平稳的变化趋势;黄色光下,在暗区先增大后减小,亮区和强光区均呈先减小后增大趋势;白色光下,在暗区先减小后增大,而强光区先增大后减小,亮区无显著变化。     

施加生物炭对节水灌溉水稻生长特征及产量影响

为揭示施加生物炭对节水灌溉水稻生长特征及产量的影响,试验设计常规灌溉和控制灌溉两种灌溉方式,采用盆栽试验,分析了施加生物炭条件下节水灌溉水稻的茎蘖、株高、叶面积指数(LAI)、叶绿素(SPAD)、产量、灌水量以及灌溉水分生产率的变化规律。结果表明:与常规灌溉相比,控制灌溉轻微抑制了水稻地上部分的生长,保证了水稻稳产,灌水量平均减少34.91%,灌溉水分生产率平均提高了0.69kg/m~3。施加生物炭处理增加了水稻茎蘖数、株高以及LAI,提高了水稻的有效分蘖率,使水稻对氮素吸收相对平稳,SPAD值变化波动小,水稻产量平均提高947kg/hm~2,灌溉水分生产率平均提高0.16kg/m~3。控制灌溉与生物炭联合应用水稻灌溉水分生产率最高,为2.12kg/m~3。     

基于漫水填充算法的叶面积仪研制

叶片是植物进行光合和蒸腾作用的主要器官,叶片面积大小直接影响植物对光的利用效率。快速准确地测量叶面积能够有效提高植物光合和蒸腾作用研究的效率。测量叶面积的方法有很多种,其中以叶面积仪法最为广泛使用。但是国内现有叶面积仪开发的种类较少,误差比较大,且重复性较差。因此,提出一种基于漫水填充算法的手持式叶面积仪,并通过与传统方法测定不同形状叶面积进行比较。结果表明:该叶面积仪测量误差仅为0.55%,且多次测量变异性较小,最低变异系数仅为0.7%,平均变异系数为1.2%,测量效率高,适合推广使用。     

北盘江2种典型增殖放流鱼类突进游速研究

长臀（Cranoglanis bouderius）和白甲鱼（Onychostoma sima）是目前北盘江主要放流鱼类,但这2种鱼的放流效果差异较大。由于鱼类的突进游速在一定程度上影响增殖放流的效果,故试验采用自制测试装置,用递增流速法测试了2种鱼的突进游速。结果显示,白甲鱼的突进游速大于长臀,且2种鱼的突进游速均随体长增加而近似线性增大;而相对突进游速则随着体长的增加而近似线性减小。研究结果可为北盘江鱼类增殖放流和放流效果评估,以及日后北盘江的拦鱼、诱鱼、集鱼船等鱼类资源保护措施的实施提供参考。     

葛洲坝1号船闸启闭闸门对近闸区域鱼类活动规律的影响

于2013年4月,在葛洲坝1号船闸下游闸首,利用双频识别声纳(DIDSON)对船闸不同运行状态下(关闸、放水、开闸)近闸区域的鱼类数量和密度进行了定点探测,并同步进行水质水动力现场监测,研究船闸启闭闸门对近闸区域鱼类活动规律的影响。研究结果表明:葛洲坝1号船闸在放水期间,对下游近闸区域流速及水体溶解氧(DO)浓度影响较大,对pH值及水温的影响不明显;鱼类密度与流速及DO呈显著相关性,与pH值及水温的变化相关性不显著;船闸在放水期间对近闸区域水体环境的改变,产生了诱导鱼类进入闸室下游出口的明显趋势。本研究为中低水头水利枢纽船闸与鱼道结合的可行性研究提供基础数据,同时也为鱼类行为学的研究提供参考依据。