不同类型水库对库区及河道水温的影响

水库运行方式是引起河流水文情势和水体热量变化的人为可控因素。选取两个不同类型的调节型水库,通过对比它们的水温实测资料和水温模型模拟结果,分析了不同类型水库对水温的影响特征。研究表明,对多年调节水库而言,在枯水年高水位时,汛期库区垂向水温呈稳定的3层分布,底层水温变幅较小,受水库调节,下泄水体水温过程相比天然河道坦化作用明显,彻底改变了天然水温季节性高低分明的正弦分布规律;在平水年低水位时,非汛期水库垂向水温分布为混合型分布,汛期为两分层分布,底部没有恒温层,下泄水体对河道水温影响较小;丰水年中水位运行对水温的影响介于前两者之间;对于年调节水库而言,在丰水年和平水年对水温的影响基本一致,而在枯水年升温期下泄水体升温与前两者相比明显滞后。因此,应关注不同类型水库运行方式对水温的影响差异,通过设置合理的水库运行方式可以避免对下泄低温水的负面影响。     

水电站下游鱼类产卵场水温的人工神经网络预报模型

丰满电站下游松花江水文站河段分布有一系列鱼类产卵场,电站拟通过分层取水调控下泄水温,改善下游鱼类生存环境。该文基于大量实测数据分析,建立了松花江站水温的人工神经网络预报模型,通过输入上游吉林水文站的水温与流量,以及地区气象条件,可计算出下游松花江站2日后的水温变化。根据中长期天气预报数据与电站泄流计划,采用该模型通过2日递推的方法,可预测出下游鱼类产卵场的水温变化过程。运用2006-2013年实测数据对网络模型进行训练,然后对2014年松花江站水温变化过程进行计算,计算值与实测值的变化过程甚为吻合,相关系数为0.992,水温平均误差为0.51℃。在水温生态调度运行期间,根据产卵场水温变化的预报数据,可适当调控电站下泄水温,保持适宜的鱼类产卵条件。     

一种基于人工神经网络的水库水温分层模式判别方法

该文提出了一种判别水库水温分层模式的人工神经网络方法,该方法不直接描述水温分层的物理机制和物理模型,通过设定前馈网络结构并利用已有实例进行训练,使网络能很好地模拟水温垂直分层模式影响因素与水温分层模式间的映射关系,其特点是分类准确、适应能力强,对线性和非线性分类问题均适用。     

不同类型海水养殖水体温度日变化谐波分析

利用谐波方法对宁波地区2010-2013年代表性海水养殖水体(池塘和养殖海湾)在不同天气情况下(晴、少云、多云、阴)水温的日变化特征进行模拟,探究养殖水体温度的日变化规律。结果显示:(1)池塘和养殖海湾水温日变化的最佳谐波模拟阶数分别为2阶和3阶,2阶(3阶)谐波对池塘(养殖海湾)水温逐小时、日最高和日最低值模拟的绝对误差分别为0.24~0.31℃(0.1~0.15℃)、0.2~0.24℃(0.06~0.1℃)和0.11~0.15℃(0.06~0.08℃);(2)谐波模拟误差整体呈白天大夜间小,对阴天水温变化趋势的模拟效果较其它天气条件差;(3)池塘水温遵循以24h和12h为周期的日变化规律,其中24h周期比重最高,养殖海湾遵循以12h、24h和6h为周期的日变化规律,其中12h和24h比重较6h高,晴到多云天气条件下12h和24h周期比重相当,阴天24h周期比重明显下降。本研究论证了谐波方法对不同天气条件下池塘和养殖海湾水温日变化特征模拟的可行性,并定量评估了养殖水体日变化的周期特征,可为海水养殖水体温度精细化预报提供参考依据。     

滴灌条件下水土温度对覆砂土壤水热运移影响的数值模拟

为探究滴灌条件下水温与土温对覆砂土壤水热运移规律的影响,基于HYDRUS-2D构建了不同水土温度土壤水热运移数值模型,模拟分析了不同水土温度对覆砂土壤水分、温度动态变化的影响。结果表明:灌溉水温对土壤水热分布影响显著,随着温度升高,土壤湿润体内含水率减小,表现为35℃水温20℃水温5℃水温,灌溉水温对土壤剖面温度分布也有较大影响,表层0—15 cm范围内温度变化了5～10℃。相同水温条件下,随着土壤温度升高,土壤饱和导水率增大,湿润土体内体积含水率减小,表现为30℃土壤温度15℃土壤温度5℃土壤温度。滴灌水平和垂直湿润锋运移距离随温度升高而增大,湿润锋运移距离与时间符合幂函数F=at~b,决定系数R~2介于0.977 4～0.999 6,并建立了水平和垂直湿润锋运移距离与入渗时间和温度的关系模型。以期为西北干旱地区砂石覆盖生态农业的合理补灌提供理论指导。     

过鱼设施进口区域水温对集诱鱼效果的影响

库区水温分层与过鱼通道隔断是水利水电工程建设随之产生的生态环境影响之一。过鱼效果是评估过鱼设施建设成功与否的关键指标。对于存在水温分层的高坝工程而言,过鱼设施进口附近存在的温差效应是否会对进口区域的集诱鱼效果产生影响是当前应该解决的首要问题之一。该研究通过建立三维水温水动力数学模型与包含过鱼设施进口段和明渠河流段的物理模型,分别开展了水温水动力预测及实鱼过鱼试验研究工作,研究结果表明：温差效应对进口附近水动力条件影响甚微,影响区域主要取决于鱼道流量,而岸边水温量值则取决于温差的大小;增大明渠流量将增加上溯鱼类发现鱼道进口的难度;沿冷水区域上溯样本量占总样本的39%,沿温水区域上溯样本量占总样本的61%,由此可知,温水区域对洄游鱼类更具有吸引力;温差效应在一定程度上有利于洄游鱼类发现鱼道进口并在进口区域聚集,与冷水区域相比,温水有效区域鱼进入鱼道进口的尝试率提高了17个百分点。研究成果可为相关人员尝试采用改变水温调整洄游鱼类上溯路线,改善鱼道进口集诱鱼,进而提升鱼道过鱼效果提供思路。     

水库温排水增温模拟及其对富营养化影响分析

温排水导致的水库增温及衍生富营养化是水库生态学领域的研究热点。以承纳温排水的北方某浅水水库为例,利用MIKE21模型构建平面二维水温模拟模型,针对可能出现的调水量和气温极端情况,设定4个情景,分别模拟不同情景下水库水温时空分布规律,对温升带来的富营养化及水华爆发风险进行了分析。结论如下：（1）受温排水口位置、温排水流向及水深共同影响,水库水温呈西高东低,北高南低的分布规律;（2）气温对水库水温的影响较水深更为强烈,取水口1处水域年均温升最大,取水口1和取水口2处水域温升波动较大;（3）调水量和气温等条件变化会导致水华爆发风险变化：除取水口2附近水域外,相对于情景1,情景2和情景3高风险发生时间提前一个月;情景4增温幅度较大,导致东支和取水口1附近高风险延续时段比情景1短一个月。     

高寒区多口融冰井引水渠道水温变化三维模拟及井群优化布置

为探讨抽水融冰技术解决严寒地区渠道冰害的效果,以新疆玛纳斯河流域红山嘴二级电站引水渠道为研究对象,对多口融冰井同时运行条件下引水渠道水温变化过程进行三维模拟,其模拟结果和原型观测结果平均相对误差为4.61%,验证了数值模拟的可靠性。在此基础上,通过改变井水流量、井前渠水流量和水温、外界大气温度等条件,对混合水温沿程变化过程进行了模拟。结果表明:1)仅将井水流量变为原来的50%和1.5倍时,井水注入量与混合水温成正比,且对混合水温的影响较大;2)仅将井前渠道水温分别降低和升高0.2和0.4℃时,井前渠道水温与混合水温成正比,且对混合水温的影响也较大,因此增大井水流量或者合理布置井群是抽水融冰最有效的方法;3)根据井前渠道水温为0.1℃,井前渠水流量分别为10、15、20和25 m~3/s,大气温度分别为–5、–10、–20和–30℃的模拟结果,得到了各井的不冻长度值,且随着井前渠道流量增大和外界大气温度降低,融冰井的不冻长度均随之减小,最后给出了在不同井前渠道流量和不同气温条件下融冰井的不冻长度和井的布置桩号等合理优化布置方案,此研究为解决寒区水电站引水渠道冰灾防治问题提供科学依据。     

低温对番茄种子萌发的影响

在人工气候箱中模拟了3个低温处理(24h最低~最高温度分别设定为7~12℃、5~10℃和3~8℃),分析了播种后不同天数低温对番茄种子(品种:红贞女)萌发的影响。结果表明:与对照(18~25℃)相比,日均温低于10.0℃(相当于低温胁迫处理7~12℃)时,番茄种子萌发开始受影响,温度越低影响越大。播种后越早经受低温番茄种子萌发受影响越大,播种后3d内经受低温胁迫,番茄种子发芽势、发芽指数和萌发率均有较大的下降,播种6d后低温胁迫对其萌发指标的影响较小。低温导致了番茄种子α-淀粉酶活力下降,相对离子渗漏率增加。低温影响了番茄种子萌发贮存物质的降解与转化,增加了细胞膜的透性,导致外渗物增多,从而降低了种子的发芽势、发芽指数和萌发率。因此,露地育苗时应避免在萌发的早期受低温影响,以提高番茄的出苗和壮苗率。     

气象与高原湖泊鱼类生态组群和活动规律的关系

<正> 高原大中水面(湖泊、水库)鱼类活动以群体形式进行,它的生态组群和活动规律与气象条件如:光、热、水、风、气压以及含氧量等都有着十分密切的关系。研究气象与高原湖泊鱼类生态组群及其活动的规律,对提高养鱼的经济效益,指导渔业生产有十分重要意义。     

气候变暖对甘肃省不同气候类型区主要作物需水量的影响

作物需水量是农田水分循环系统中最重要的因素之一。在未来温度上升1~4 ℃的情景下, 研究了气候变暖对我国甘肃省不同气候类型区主要作物需水量的影响。结果表明, 气候变暖对不同作物需水量的影响程度不同。其中对冬小麦需水量的影响最大, 对玉米和春小麦次之。当生长期内温度上升1~4 ℃时, 冬小麦需水量将增加3.05%~12.90%, 相当于13.2~81.2 mm; 玉米需水量将增加2.49%~10.80%, 相当于9.9~60.6 mm;春小麦需水量将增加2.74%~11.69%, 相当于6.7~40.0 mm。气候变暖对作物需水量的影响存在一定地域性差异。对干旱区的作物需水量影响最大, 半干旱区次之, 其次是半湿润区, 对湿润区影响不大。根据甘肃省目前的种植结构, 据此估算, 当温度上升1~4 ℃时, 将使甘肃省冬小麦的灌溉需水量增加12.43×10⁸ m³、13.02×10⁸ m³、13.74×10⁸ m³ 和14.65×10⁸ m³, 玉米的灌溉需水量增加7.94×10⁸ m³、8.32×10⁸ m³、8.78×10⁸ m³ 和9.30×10⁸ m³, 春小麦的灌溉需水量增加4.97×10⁸ m³、5.16×10⁸ m³、5.42×10⁸ m³ 和5.76×10⁸ m³。     

Stores from old reservoirs: Sediment Hg and Hg methylation in Ontario hydroelectric developments

We sampled several Ontario Hydro reservoirs to deteimine the changes in mercury (Hg) and organic profiles of sediment cores with reservoir development We also examined Hg methylation among reservoirs of different age and water chemistry. In sediment cores from four Ontario reservoirs, reservoir (watershed) specific differences appeared to supersede general trends, with the differences between headpond and run-of-river reservoirs particularly important In general, the rate of Hg and organic accumulation appeared to increase with reservoir impoundment, but we were unable to discern consistent changes in concentrations of Hg or loss on ignition (LOI) with reservoir impoundment We also observed significant positive correlations of sediment Hg with concentrations of chlorophyll derivatives and bacterial photopigments. Our results are in agreement with earlier studies which indicated that an increase in Hg supply caused by erosion and release from flooded soils is central to the changes in Hg dynamics within reservoirs following impoundment Although Hg methylation activity of sediments, from a series of reservoirs on the Mississagi River was positively correlated with organic content of the sediment, the observed rates were sufficiently variable that the potential effects of reservoir age or preparation methods could not be resolved. Similarly, in our measurements of net methylmercury (MeHg) flux in two older reservoirs, the large range of variation in net MeHg flux observed among replicate samples obscured the potential effects of differences in geology and water chemistry. Future studies should focus on resolving the underlying causes of this variability and in consolidating the ‘microscale’ measurements obtained using sediment core incubation techniques and the ‘macroscale’ values obtained by whole lake mass balance techniques.     

Experimental evaluation of mercury release from flooded vegetation and soils

Significant increases in Hg concentrations have been noted in fish caught in newly-created hydroelectric reservoirs in various parts of northern Canada. It has been hypothesized that a significant contributing factor to these increased levels may be the release to the water column of Hg from flooded vegetation and soils and subsequent methylation by bacteria whose growth has been stimulated by the simultaneous release of organic matter and nutrients. A series of experiments have been carried out on a micro-scale to quantify the release over time of Hg and nutrients by various types of vegetation and soil, and to quantify methylation of the released Hg. Soil, vegetation, and water samples were collected in an undisturbed area adjacent to one of the reservoirs in northern Québec. The vegetation and soil samples were immersed in the water in closed containers, and water samples were withdrawn periodically to permit measurements of total and methyl Hg as well as various nutrients. Dissolved O₂ and pH were also routinely monitored. Additional experiments were made to examine effects of pH, temperature, and anoxia on rates of release and methylation. The results are being incorporated into an existing computer model of decomposition of flooded vegetation and soil to have better estimates of coefficients in the model to permit environmental impact predictions.     

田间原位试验分析长期机械作业下稻麦轮作地块土壤入渗性能

田间原位不同深度入渗试验是表达土壤分层状态、展示土层物理分异以及定量土壤剖面水功能变化的关键。为了探究不同深度水稻土的入渗能力及保水作用,该研究以华东稻麦轮作区小农户长期机械化耕整模式下代表地块的土层分异为目标,设计田间原位不同深度入渗试验。在试验地块内开挖7个不同深度的入渗坑并在坑底进行入渗试验,然后渗透48 h分层测取土壤含水率,研究不同坑底深度（坑深）土壤的入渗能力和入渗后各土层含水率的变化。结果表明,不同深度入渗试验准确表达了不同坑深土壤的水分入渗及土层持水分异,同时也能清晰地鉴别出犁底层所在位置和厚度,犁底层始于15 cm深,且耕作层与犁底层分异明显,耕作层平均紧实度为1 005.79 kPa,犁底层平均紧实度为1 910.73 kPa;土壤剖面分析表明,耕作层土壤形态疏松,根系分布稠密,犁底层土壤容重大,孔隙度小,透水性差,心土层土壤铁锰斑点较多,结构性差;土壤入渗参数随坑深的增加而减少,其中0～15 cm坑深范围内平均的平均入渗速率和累计入渗量分别为>20～30 cm的17.04倍和18.06倍;通过对比初始含水率和渗透48 h后含水率,得到坑深在15 cm范围内的...     

圆锥形顶太阳能蓄热水箱锥顶结构及运行参数优化

为获得顶部为圆锥形结构的太阳能蓄热水箱最优锥顶结构及运行参数,对水箱在有内置隔板情况下的10种锥顶结构进行了数值设计,结果表明:在给定流动参数条件下,锥顶角在173.1°~118.1°间变化对水箱内热分层影响效果相当,高温热水区域范围略有增大;对于锥顶高度为0.09 m、锥顶角为159.6°的最佳结构水箱,水箱出口附近高温热水区域范围随冷水入口流速增大逐渐缩小、随热水入口温度提高而增大,但提高热水入口温度对于高温热水区域范围的增大程度在较高冷水入口流速时要小于较低冷水入口流速时的情况;在其他流体参数不变的情况下,冷热水出口温差随冷水入口流速增大呈上升趋势,但当冷水入口流速增大到一定值时其对增大冷热水出口温差的贡献趋于平缓;在冷水入口流速较小时提高热水入口温度对于增大冷热水出口温差的贡献要略大于冷水入口流速较大时的情况。热水入口温度为333 K、冷水入口温度为303 K、热水入口流速为0.05 m/s、冷水入口流速为0.9 m/s组合而成的工况以及热水入口温度为343 K、冷水入口温度为303 K、热水入口流速为0.05 m/s、冷水入口流速为0.9 m/s组合而成的工况适合于"小流量大温差"的热用户运行模式;热水入口温度为333 K、冷水入口温度为303 K、热水入口流速为0.05 m/s、冷水入口流速为0.1 m/s组合而成的工况以及热水入口温度为343 K、冷水入口温度为303 K、热水入口流速为0.05 m/s、冷水入口流速为0.1 m/s组合而成的工况适合于热用户对热水供应量需求较大的情况。     

青藏高原多年冻土区土壤冻融期间水热运移特征分析

以唐古拉监测点气象及活动层土壤水热资料为基础,对青藏高原高海拔多年冻土区冻融期活动层土壤的水热特征进行了分析。研究结果表明:不同土层的土壤温度变化规律基本一致,土壤温度的变化滞后于气温的变化,而且滞后时间随着土层深度的增大而增大,表层土壤温度变化波动较大,随着深度的增加,土温温度变化趋于平缓;气温的降低引起了土壤温度的降低,从而引起水分的迁移;在冻结期,水分向上下两个冻结锋面迁移,而活动层中部则被疏干,在融化期,活动层底部水分含量高,水分向相变界面附近迁移。拟合了冻结期未冻水含量与土壤温度的关系,相关系数R2平均值为0.89,结果基本能反映实际情况。该研究结果为高海拔多年冻土区冻融土壤水热耦合模拟的研究提供了基础理论依据。     

温度和湿度对高寒湿地土壤碳矿化和氮矿化的影响

Relationships between carbon (C) production and nitrogen (N) mineralization were investigated in two alpine wetland soils of the Tibetan Plateau using laboratory incubation under different temperatures (5, 15, 25, and 35 ℃) and water saturation (noninundation and inundation). A significant positive relationship was found between CO2 production and N mineralization under increasing temperatures from 5 to 35 ℃ with the same water saturation condition in the marsh soil (r2 ＞ 0.49, P ＜ 0.0001) and the peat soil (r2 ＞ 0.38, P ＜ 0.002), and a negative relationship with water saturation increasing at the same temperature, especially 25 and 35 ℃, in the marsh soil (r2 ＞ 0.70, P ＜ 0.009) and the peat soil (r2 ＞ 0.61, P ＜ 0.013). In conclusion, temperatures and water saturation could regulate the relationship between CO2 production and net N mineralization in the Tibetan alpine marsh and peat soils.     

水库修建对黄河水沙问题的负面影响

修建水库是我国乃至世界各国治理水患、满足生产生活用水和用电需求重要途径之一。水利工程固然可以产生可观的经济效益,然而巨大的环境代价不容忽视。尤其近几十年在“水沙异源、水少沙多、时空分布不均匀”的黄河上修堤筑坝、修建水库,改变了黄河的水沙条件,严重影响了水沙运行环境。主要从水库尤其是龙羊峡、刘家峡和三门峡水库的修建与运作对黄河中下游水沙问题与流域造成的环境影响着手,通过近几十年来黄河径流、流域来水来沙情况及河道形态等在时间和空间序列上的数据分析,指出水库建设对黄河水沙状况带来的负面影响,降低了黄河中高流量频次,使得黄河径流出现显著均匀化、可控化的特征;影响黄河天然的来水来沙状况,造成河道淤积增强;加剧黄河断流;从而更加恶化黄河洪水和泥沙问题。从可持续发展的角度提出了黄河水沙问题的相关解决对策。