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长江下游宁镇段江豚物理生境评价

生态学报 2024年

作者：张思九林育青陈求稳张建云南京水利科学研究院生态环境研究所水灾害防御全国重点实验室长江保护与绿色发展研究院

长江江豚是中国长江中下游特有物种，近两次长江淡水豚生态考察中其种群数量出现止跌回升，但仍处于极度濒危状态。为进一步稳固江豚种群数量增长态势，维持优良生境成为开展后续相关保护措施的基础。然而，长江下游水文条件复杂，航道... 详细信息

长江江豚是中国长江中下游特有物种，近两次长江淡水豚生态考察中其种群数量出现止跌回升，但仍处于极度濒危状态。为进一步稳固江豚种群数量增长态势，维持优良生境成为开展后续相关保护措施的基础。然而，长江下游水文条件复杂，航道整治、岸线开发利用、十年禁渔等工程和管理措施可能对江豚生境造成影响。因此，开展长江下游江豚调查和生境评估具有重要意义。本研究通过船只调查结合环境DNA监测，初步明晰了长江宁镇段江豚的种群分布、活动特征及主要活动区域的环境特征；综合水深、流速、岸线和饵料多种关键生境因子，构建了长江下游南京-镇江段江豚物理生境模型，模拟分析了江豚生境适宜度。结果表明，船只调查和环境DNA监测结果均显示出研究区域内江豚主要分布在南京保护区，非保护区次之，镇江保护区较少。其中江豚序列丰度在绿水湾公园点位最高，占比7.77%；基因拷贝数在烈山点位最多，达22.56 copies/mL。观察到江豚出现频率和丰度较高的点位均在模型中显示出较适宜的生境，耦合多种关键生境因子的模型可以较好的模拟江豚生境适宜性。总体来说，南京江段生境适宜度较高，范围较大。最后，针对南京下游深水航道工程下江豚生境保护，建议在后续航道整治工程中充分采用生态措施，以支撑长江大保护和长江经济带国家战略协同发展。

关键词：长江大保护生境评价环境DNA 长江江豚

典型风力条件及水力调度下太湖藻华高频时空动态监测

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湖泊科学 2024年第3期36卷 685-694页

作者：胡明涛陈诚李港刘洋姚斯洋何梦男陈求稳南京水利科学研究院生态环境研究所南京210029 河海大学水利水电学院南京210098 江西省水利科学院南昌330029 武汉大学水利水电学院武汉430000

湖泊藻华问题已成为全球水生态环境领域面临的长期挑战,风力条件变化和引调水工程的水力调度能改变湖体水动力结构,对藻类的生长和聚集过程产生影响,进行该过程的精细化监测和机制分析对于湖泊藻华预报预警和应急处置具有重要意义。本... 详细信息

湖泊藻华问题已成为全球水生态环境领域面临的长期挑战,风力条件变化和引调水工程的水力调度能改变湖体水动力结构,对藻类的生长和聚集过程产生影响,进行该过程的精细化监测和机制分析对于湖泊藻华预报预警和应急处置具有重要意义。本研究基于Hiamwari-8/AHI卫星遥感高频监测数据,对比分析了归一化差异植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI)和浮游藻类指数(FAI)3种不同指数对太湖藻华的反演效果,开展了典型风力条件下和水力调度下太湖藻华生消过程的持续监测分析。结果表明,FAI对藻华区域和非藻华区域的区分更加明显,其阈值提取的藻华面积与基于MODIS图像解译的藻华面积的相对误差最低,为-2.27%。当营养盐充足且水温持续保持在蓝藻大量生长增殖的阈值以上时,风力条件是导致太湖藻类迁移聚集的关键因子,风向主要影响藻类的水平迁移,使其进行方向性迁移并逐渐形成大面积藻华区域。风速主要影响藻类的垂向迁移并存在临界阈值,当风速低于约2.5 m/s的临界风速时,藻华面积随风速增加而增加;当风速高于临界风速时,藻华面积随风速增加而降低。水力调度对距离较近的贡湖湾区域具有显著影响,主要通过水动力扰动来影响藻类的垂向迁移,使藻类沿水深方向强烈掺混,导致区域藻华面积下降。此外,持续且更大流量的调水将不断增强水动力扰动,减小区域藻华面积。本研究揭示了典型风力条件及水力调度下太湖藻华分布特征和迁移机理,可为湖泊藻华的精确动态监测预警和科学管控提供重要技术支撑。

关键词：太湖蓝藻水华高频监测 Hiamwari-8/AHI 水力调度

基于模糊隶属度分布函数的博斯腾湖景观适宜水位确定

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水资源保护 2024年第3期40卷 116-124页

作者：刘洋李江陈诚林育青莫康乐胡明涛李沁园陈求稳南京水利科学研究院生态环境研究所江苏南京210029 新疆塔里木河流域管理局新疆库尔勒841000 河海大学长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098

采用层次分析法识别博斯腾湖景观关键点,基于湖泊特征水位分析,构建了景观关键点水位和景观适宜度的模糊隶属度分布函数,计算了不同季节博斯腾湖景观适宜水位范围。结果表明:湖泊水质、年旅游业收益是识别博斯腾湖景观关键点的主要因素... 详细信息

采用层次分析法识别博斯腾湖景观关键点,基于湖泊特征水位分析,构建了景观关键点水位和景观适宜度的模糊隶属度分布函数,计算了不同季节博斯腾湖景观适宜水位范围。结果表明:湖泊水质、年旅游业收益是识别博斯腾湖景观关键点的主要因素;博斯腾湖最佳景观水位为1046.70 m,低警戒水位为1045.00 m,高警戒水位为1047.90 m,低、高破坏边缘水位分别为1045.40 m和1047.40 m;不同季节博斯腾湖景观适宜水位存在差异,春季和秋季景观适宜水位范围为1045.90~1047.16 m,夏季为1046.00~1047.00 m,冬季为1045.85~1047.25 m。

关键词：景观适宜水位景观关键点模糊隶属度分布函数层次分析法博斯腾湖

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水电梯级开发真的破坏下游河段营养盐情势吗?

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Science Bulletin 2024年第5期69卷 661-670页

作者：陈求稳陈宇琛林育青张建云倪晋仁夏军肖琳冯韬马宏海 State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources&Hydraulic Engineering Nanjing Hydraulic Research InstituteNanjing 210029China Center for Eco-Environment Research Nanjing Hydraulic Research InstituteNanjing 210029China Yangtze Institute for Conservation and Green Development Nanjing 210024China School of the Environment Nanjing UniversityNanjing 210008China The Key Laboratory of Water and Sediment Sciences Ministry of EducationPeking UniversityBeijing 100091China State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Sciences Wuhan UniversityWuhan 430072China

River damming is believed to largely intercept nutrients,particularly retain more phosphorus(P)than nitrogen(N),and thus harm primary productivity,fishery catches,and food security downstream,which seriously constrain global hydropower development and poverty relief in undeveloped regions and can drive geo-political disputes between nations along trans-boundary rivers.In this study,we investigated whether reservoirs can instead improve nutrient regimes downstream.We measured different species of N and P as well as microbial functions in water and sediment of cascade reservoirs in the upper Mekong River over 5 years and modelled the influx and outflux of N and P species in each reservoir.Despite partially retaining total N and total P,reservoirs increased the downstream flux of ammonium and soluble reactive phosphorus(SRP).The increase in ammonium and SRP between outflux and influx showed positive linear relationships with the hydraulic residence time of the cascade reservoirs;and the ratio of SRP to dissolved inorganic nitrogen increased along the reservoir cascade.The lentic environment of reservoirs stimulated algae-mediated conversion of nitrate into ammonium in surface water;the hypoxic condition and the priming effect of algae-induced organic matter enhanced release of ammonium from sediment;the synergy of microbial phosphorylation,reductive condition and sediment geochemical properties increased release of SRP.This study is the first to provide solid evidence that hydropower reservoirs improve downstream nutrient bioavailability and N-P balance through a process of retention-transformation-transport,which may benefit primary productivity.These findings could advance our understanding of the eco-environmental impacts of river damming.

关键词： River damming Biogeochemical cycle Nitrogen Phosphorus Ecological impacts

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汉江中下游藻华暴发特征及生态流量阈值

中国环境科学 2024年第1期44卷 363-370页

作者：何术锋胡威杨早立冯韬严晗璐林育青陈求稳南京水利科学研究院生态环境研究所江苏南京210029 上海勘测设计研究院有限公司上海200434

基于2015~2019年汉江中下游水文,水环境和水生态数据,采用主成分分析与冗余分析识别了河流藻华暴发防控的关键因子,拟合得到其调控阈值,然后,使用断面通量法和流速抑制法推求了抑制河流藻类水华暴发的生态流量.结果表明:汉江中下游藻类... 详细信息

基于2015~2019年汉江中下游水文,水环境和水生态数据,采用主成分分析与冗余分析识别了河流藻华暴发防控的关键因子,拟合得到其调控阈值,然后,使用断面通量法和流速抑制法推求了抑制河流藻类水华暴发的生态流量.结果表明:汉江中下游藻类水华主要发生在枯水期,枯水期藻类优势种群为硅藻,小环藻为优势种,丰水期绿藻门和硅藻门是优势种群,小球藻为优势种.流速是影响汉江藻类生长的主控因子,当流速超过0.462m/s时,流速继续增大将抑制藻类生长.汉江中下游枯水期控制藻类水华的生态流量:沙洋断面流量为890m^(3)/s,潜江断面流量为918m^(3)/s,仙桃断面流量为953m^(3)/s,汉川断面流量为1075m^(3)/s.

关键词：汉江藻类水华流速生态流量

基于GOCI数据的太湖蓝藻垂向迁移特征及关键影响因素

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湖泊科学 2024年第2期36卷 353-363页

作者：蒙凌凌林育青冯韬张建云严晗璐何术锋陈求稳重庆交通大学河海学院重庆400074 南京水利科学研究院生态环境研究所南京210029 水灾害防御全国重点实验室南京210098

蓝藻水华频繁暴发是太湖面临的主要环境问题之一,蓝藻聚集上浮是表层水华形成的前提。为探究蓝藻垂向迁移与水华日变化之间的关系,阐明蓝藻垂向迁移的关键影响因素,基于20152020年地球静止海洋彩色成像仪(GOCI)数据,分析了太湖不同湖区... 详细信息

蓝藻水华频繁暴发是太湖面临的主要环境问题之一,蓝藻聚集上浮是表层水华形成的前提。为探究蓝藻垂向迁移与水华日变化之间的关系,阐明蓝藻垂向迁移的关键影响因素,基于20152020年地球静止海洋彩色成像仪(GOCI)数据,分析了太湖不同湖区蓝藻水华日变化过程,发现太湖蓝藻水华垂向迁移的日变化主要呈现上升、下降、先上升后下降三种类型,且不同湖区存在差异。统计分析和偏最小二乘法结构方程模型(PLS-SEM)结果表明,水环境因子对蓝藻垂向迁移过程影响较小,累积光辐射是驱动蓝藻垂向迁移的主要气象因子。气温升高有利于蓝藻持续维持上浮能力,前一天风速较大且当天风速较小会加速蓝藻上浮。相较于沿岸湖区,湖心区受累积光辐射、风速的影响更大,蓝藻水华日变化过程更剧烈。本研究水环境因子数据为逐月数据,为深入探究水环境因子对蓝藻垂向迁移的影响后续还需进行高频监测研究。本文结果有助于探明浅水湖泊蓝藻水华形成机制,为富营养化湖泊蓝藻水华预测预警及治理提供理论支撑。

关键词：太湖 GOCI 蓝藻水华垂向迁移气象因子水环境因子

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鱼类行为生态水力学模型研究现状与发展趋势

湖泊科学 2024年

作者：李敏讷王妍王新源李晓兵林晨宇陈小龙陈求稳石小涛三峡大学三峡库区生态环境教育部工程研究中心三峡大学湖北省鱼类过坝技术国际科技合作基地中水北方勘测设计研究有限责任公司南京水利科学研究院生态环境研究所

水利工程运行与鱼类资源保护如何协同发展，是我国水电开发与水生态环境保护需要重点开展的研究，其中基于鱼类行为学、生态水力学及计算机科学等多学科交叉融合的鱼类行为生态水力学模型为水电开发背景下鱼类行为响应及其生境质量演变... 详细信息

水利工程运行与鱼类资源保护如何协同发展，是我国水电开发与水生态环境保护需要重点开展的研究，其中基于鱼类行为学、生态水力学及计算机科学等多学科交叉融合的鱼类行为生态水力学模型为水电开发背景下鱼类行为响应及其生境质量演变提供了研究技术及评估新方法。鱼类运动模型的基本原理为以水动力环境为基础，通过融合鱼类行为规律实现鱼类运动过程的模拟。本研究系统调研和梳理总结了近20年来国内外鱼类行为生态水力学模型的相关研究，重点聚焦模型如何准确构建及合理运用。首先介绍了模型的基本结构及主要组成要素，重点阐述了不同生境尺度中鱼类行为规则设置时考虑的因素，包括过鱼设施微生境、坝区水环境及河流生态系统；然后详细剖析了鱼类运动模型科学构建及运用过程中的难点，包括鱼类行为规则的复杂多样性、行为模型与水动力模型的融合及模型的有效及合理运用；最后从人工智能算法、多尺度与多维度信息融合及模型对生境要素的预测运用3个方面对未来运动模型研究进行了展望，为开展符合我国坝情、水情及鱼情的鱼类行为生态水力学模型研究工作提供了一定的科学依据。

关键词：鱼类行为生态水力学运动模型不同生境模型构建模型运用

基于EFDC模型的太湖微塑料迁移规律及污染概率分布模拟

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水资源保护 2023年第6期39卷 169-177页

作者：孙昊陈求稳丁珏闫兴成西安理工大学水利水电学院陕西西安710048 南京水利科学研究院生态环境研究所江苏南京210029

通过耦合太湖环境流体动力学模型与拉格朗日粒子模型,计算了太湖6个主要输入源的微塑料粒子漂移路径,分析了影响微塑料粒子漂移路径的主要因素,进而评估了太湖湖区的微塑料污染概率。结果表明:微塑料输入源位置和附近湖流是影响微塑料... 详细信息

通过耦合太湖环境流体动力学模型与拉格朗日粒子模型,计算了太湖6个主要输入源的微塑料粒子漂移路径,分析了影响微塑料粒子漂移路径的主要因素,进而评估了太湖湖区的微塑料污染概率。结果表明:微塑料输入源位置和附近湖流是影响微塑料迁移和归趋结果的重要影响因素;受湾内环流影响,湖湾是太湖微塑料的主要归趋位置,竺山湖和贡湖除受纳自身输入源的微塑料粒子,还受纳来自西、南沿岸区的微塑料粒子;竺山湖是太湖微塑料污染概率最高的湖区,污染主要来自湖湾自身输入源和西沿岸区输入源,其次为西沿岸区,其污染主要来自自身输入源和南沿岸区输入源。

关键词：微塑料迁移湖流环境流体动力学模型污染概率太湖

基于EFDC模型对太湖微塑料迁移规律及污染概率分布的模拟

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水资源保护 2023年

作者：孙昊陈求稳丁珏闫兴成西安理工大学水利水电学院南京水利科学研究院生态环境研究所

通过耦合太湖水动力与拉格朗日粒子模型，计算太湖6个主要输入源的微塑料粒子漂移路径，并分析影响微塑料粒子漂移路径的主要因素，进而评估太湖湖区的微塑料污染概率。结果表明：微塑料输入源的位置决定了微塑料的漂移和归趋结果，其... 详细信息

通过耦合太湖水动力与拉格朗日粒子模型，计算太湖6个主要输入源的微塑料粒子漂移路径，并分析影响微塑料粒子漂移路径的主要因素，进而评估太湖湖区的微塑料污染概率。结果表明：微塑料输入源的位置决定了微塑料的漂移和归趋结果，其重要影响因素是附近湖流。受到湾内环流影响，湖湾是太湖微塑料的主要归趋位置，竺山湖和贡湖受纳自身输入源的微塑料粒子，还受纳来自西、南沿岸区的微塑料粒子。竺山湖是太湖受微塑料污染概率（0.38）最高的湖区，污染主要来自于湖湾本身输入源（0.14）和西沿岸区输入源（0.23）。西沿岸区受微塑料污染概率（0.27）其次，主要来源于西沿岸区本身输入源（0.18）和南沿岸区输入源（0.09）。本研究可为太湖微塑料污染的防治提供科学依据。

关键词：微塑料湖流迁移归趋污染概率