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铁输入对泥炭土甲烷生成的影响及其驱动机理

应用生态学报 2024年

作者：胡馨艺王红岩湛甜徐祎婕孙国新于志国南京信息工程大学水文与水资源学院中国科学院生态环境研究中心武汉区域气候中心

大气沉降是泥炭地中铁的重要来源，然而铁沉降对泥炭地中甲烷(CH4)生成的影响及其机理尚不清楚。本研究以青藏高原泥炭土为研究对象，采用室内微宇宙培养实验，通过57Fe-穆斯保尔谱、三维荧光光谱等地球化学分析手段结合16S rRNA高通量... 详细信息

大气沉降是泥炭地中铁的重要来源，然而铁沉降对泥炭地中甲烷(CH4)生成的影响及其机理尚不清楚。本研究以青藏高原泥炭土为研究对象，采用室内微宇宙培养实验，通过57Fe-穆斯保尔谱、三维荧光光谱等地球化学分析手段结合16S rRNA高通量测序、实时荧光定量PCR（qPCR）等分析方法，探究了水铁矿添加对泥炭地CH4生成的影响及其微生物驱动机理。结果表明：水铁矿添加显著提高了泥炭土中CH4的生成速率，水铁矿添加组CH4的生成速率约为对照组的30倍。铁氧化物的选择性提取及57Fe-穆斯保尔谱表征表明，水铁矿还原过程中并无结晶型二次铁氧化物生成。水铁矿的添加增加了泥炭土可溶性有机质（DOM）的降解，可溶性有机碳（DOC）浓度随之降低；泥炭土中典型发酵微生物包括酸杆菌门和拟杆菌门的丰度显著增加，表明水铁矿的添加加快了有机质的分解，增加了产甲烷菌代谢所需的底物浓度。此外，地杆菌属、地发菌属和甲烷杆菌属丰度在水铁矿添加组协同增加，表明他们之间的互营作用潜在促进了CH4的生成。综上，大气沉降导致的铁输入可显著促进泥炭土中CH4的生成，本研究结果对气候变化背景下调控泥炭地CH4排放具有重要意义。

关键词：泥炭土壤水铁矿甲烷有机碳微生物

长三角生态绿色一体化发展示范区用水定额现状分析及实现一致性用水定额路径探索研究

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广东水利水电 2024年第3期 32-36页

作者：张坤赵宏臻陈方耿清蔚赵晓晴太湖流域水文水资源监测中心江苏无锡214024 水利部太湖流域管理局上海200434

国家对用水实行总量控制和定额管理相结合的制度,用水定额是衡量节水的技术标准,也是强化水资源刚性约束的重要技术依据。为发挥长三角示范区高质量一体化示范引领作用,强化水资源刚性约束,该文在梳理分析示范区所在省(市)现行用水定额... 详细信息

国家对用水实行总量控制和定额管理相结合的制度,用水定额是衡量节水的技术标准,也是强化水资源刚性约束的重要技术依据。为发挥长三角示范区高质量一体化示范引领作用,强化水资源刚性约束,该文在梳理分析示范区所在省(市)现行用水定额标准现状、差异性以及不同层面对示范区一致性用水定额需求的基础上,探索提出示范区一致性用水定额标准研究工作思路和实现路径,为长三角示范区探索建立区域一致性用水定额标准体系提供依据。

关键词：用水定额现状分析一致性用水定额实现路径长三角生态绿色一体化发展示范区

汉江兴隆水利枢纽下游近坝河段枯水位下降及成因分析

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湖泊科学 2024年第4期36卷 1220-1231页

作者：陈柯兵高玉磊朱玲玲由星莹樊咏阳邓乐乐长江水利委员会水文局武汉430010 中国长江三峡集团有限公司流域枢纽运行管理中心宜昌443133 湖北省汉江兴隆水利枢纽管理局武汉430062 长江勘测规划设计研究有限责任公司武汉430014 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072

汉江兴隆水利枢纽运行后,坝下游近坝段枯水位较建坝前下降明显,500~800 m^(3)/s流量下,2021年较运行前坝下水位累计下降2.47~2.55 m,对工程安全及效益发挥带来不利影响。基于水文、断面、水下地形等观测资料,对枯水位下降的原因进行深... 详细信息

汉江兴隆水利枢纽运行后,坝下游近坝段枯水位较建坝前下降明显,500~800 m^(3)/s流量下,2021年较运行前坝下水位累计下降2.47~2.55 m,对工程安全及效益发挥带来不利影响。基于水文、断面、水下地形等观测资料,对枯水位下降的原因进行深入剖析。结果表明,兴隆水利枢纽的拦沙作用有限,皇庄以上沙量减少是兴隆以下河床冲刷加剧的重要原因,高水调平导致的年内枯水上滩几率下降和航道整治护滩工程是强冲刷过程中“滩淤槽冲”的核心因素。坝下游河段枯水河槽冲刷及汉口最低水位下降是造成兴隆近坝段枯水位下降的直接原因。随机森林算法分析显示,对兴隆坝下水位变化影响最大的因素为兴隆站输沙率的锐减。此外,航道整治工程、河床边界条件对枯水位下降也有十分重要的驱动作用。兴隆坝址及下游河段的河床组成偏细,2012-2022年虽然河床剧烈冲刷,但床沙组成没有出现粗化的现象,预计河床仍将继续冲刷下切,枯水位尚未达到稳定状态。

关键词：汉江兴隆水利枢纽河床冲刷枯水位下降随机森林

基于VCI的1999-2019年贵州省农业干旱演变特征

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河南水利与南水北调 2023年第4期52卷 24-25页

作者：张媛媛河南省三门峡水文水资源测报分中心河南三门峡472000

鉴于贵州省具有西南地区独特的喀斯特地貌特征,农业干旱现象较为严重的问题,文章利用遥感技术并采用植被状态指数VCI以揭示1999-2019年贵州省农业干旱演变特征。结果表明:VCI多年间的均值位于0.1-0.9之间,最小值0.112出现在1999年2月,... 详细信息

鉴于贵州省具有西南地区独特的喀斯特地貌特征,农业干旱现象较为严重的问题,文章利用遥感技术并采用植被状态指数VCI以揭示1999-2019年贵州省农业干旱演变特征。结果表明:VCI多年间的均值位于0.1-0.9之间,最小值0.112出现在1999年2月,最大值0.789出现在2016年8月。整体上来看,VCI可以较好反映贵州省的农业干旱特征,7月至8月期间降水量的逐渐增加是导致植被长势良好的主要原因。

关键词：植被状态指数农业干旱干旱特征贵州省

WSJL-01型自动监测系统在坡面径流场分水源监测中的应用

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陕西水利 2024年第1期 28-29,36页

作者：李强张义鑫付纪鑫黑龙江省水文水资源中心伊春分中心黑龙江伊春153000 黑龙江省寒区水文和水利工程联合实验室黑龙江哈尔滨150080 黑龙江大学水利电力学院黑龙江哈尔滨150080

天然坡面径流场,是指布设在地形、土壤、植被等有代表性的天然坡地上,用于观测径流的自然集流区。为研究方便,便于建立运算模型,通常在野外设置观测场进行定量研究,面积因研究尺度不同大小不一,从几十平方米到几千平方米,场地周围应设... 详细信息

天然坡面径流场,是指布设在地形、土壤、植被等有代表性的天然坡地上,用于观测径流的自然集流区。为研究方便,便于建立运算模型,通常在野外设置观测场进行定量研究,面积因研究尺度不同大小不一,从几十平方米到几千平方米,场地周围应设有围堰,保证集水面积固定,场地内外没有水分交换,同时也保证计算单元的独立性和完整性。传统的径流量通常用量水堰或径流池进行径流过程或总量的监测,而实时在线监测系统进行自动监测和实时记录数据,根据径流形成原理和当地河槽切割河流深度确定三个出流通道,分别监测地表径流、壤中流和地下径流,在计算各分水源的径流量的基础上计算径流总量和径流过程。径流场监测项目主要是降水、蒸发和径流等。

关键词：坡面径流监测流量地下水自动

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城市景观湖泊不同时间尺度CH4通量特征及影响因素分析——以南京市莫愁湖为例

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湖泊科学 2024年第3期36卷 782-793页

作者：次珍谢舒恬张一泉柯凡尹一帆谢璇林晗琪陈新芳冯慕华河海大学水文水资源学院南京210098 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 湖南农业大学水利与土木工程学院长沙410128 中国科学院大学北京100049 南京信息工程大学应用气象学院南京210044

城市景观湖泊对温室气体的收支发挥着重要作用。本文以南京市莫愁湖为研究对象,采用静态箱—温室气体分析仪法实时监测湖泊水—气界面CH_(4)通量,分析湖泊主要温室气体CH_(4)在日尺度和季节尺度上因冒泡和扩散排放方式不同对其通量的影... 详细信息

城市景观湖泊对温室气体的收支发挥着重要作用。本文以南京市莫愁湖为研究对象,采用静态箱—温室气体分析仪法实时监测湖泊水—气界面CH_(4)通量,分析湖泊主要温室气体CH_(4)在日尺度和季节尺度上因冒泡和扩散排放方式不同对其通量的影响,探究影响湖泊CH_(4)通量的因素。结果表明:(1)在日尺度上,四季24 h内CH_(4)均呈排放状态,受白天冒泡影响,四季CH_(4)总通量均存在白天高于夜间的日变化特征。(2)在季节尺度上,莫愁湖CH_(4)排放通量呈现显著的时空异质性,受冒泡通量的影响夏季CH_(4)通量明显高于春、秋、冬三季;B区的CH_(4)总通量(6.04 nmol/(m^(2)·s))显著高于A区(3.82 nmol/(m^(2)·s)),水体的营养化程度和离岸距离是空间变化的主要影响因素。A、B两区CH_(4)排放夏季以冒泡排放为主,春、秋、冬以扩散排放为主。(3)在日尺度上,CH_(4)通量受气温、水温、辐射和风速等气象要素影响,与水质参数间的关系不显著;在季节尺度上,CH_(4)通量与温度(气温、水温)、水体营养盐水平、叶绿素a浓度及富营养化程度的时间变化相一致,也随着水体透明度、pH和氧化还原电位的减小而呈增加的趋势。本研究为准确估算城市湖泊CH_(4)排放量提供重要的数据基础。

关键词：城市景观湖泊莫愁湖甲烷日尺度季节尺度

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水文水资源管理对防洪减灾的意义探讨

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2023年第1期 58-60页

作者：张媛媛河南省三门峡水文水资源测报分中心河南三门峡472000

暴雨、地震、泥石流等多种自然灾害的发生对人民财产和生命安全造成了严重的威胁,而暴雨、地震、泥石流等自然灾害又与水文水资源管理有着紧密的联系,相关部门需要重视水文水资源的管理工作,落实相关措施,这样才可以进一步提升防洪减灾... 详细信息

暴雨、地震、泥石流等多种自然灾害的发生对人民财产和生命安全造成了严重的威胁,而暴雨、地震、泥石流等自然灾害又与水文水资源管理有着紧密的联系,相关部门需要重视水文水资源的管理工作,落实相关措施,这样才可以进一步提升防洪减灾的效果,帮助社会实现稳定的发展。基于此,本文则详细讲述了开展水文水资源管理工作的重要性,并说明当前开展的水资源管理工作中存在的问题,最后再针对各项问题提出具有改善效果的解决措施,期望能够促进社会的稳定发展。

关键词：水文水资源管理防洪减灾意义

可解释性长短期记忆模型用于预测湖泊总磷浓度变化

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湖泊科学 2024年第4期36卷 1046-1059,I0007页

作者：丁艺鼎范宏翔徐力刚蒋名亮吕海深朱永华程俊翔河海大学水文与水资源学院南京210098 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210018 中国科学院大学南京学院南京211135 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心南昌330029

对湖泊总磷的变化预测和来源识别对水资源调度和流域生态治理有着重要的意义,然而复杂的生化反应和水动力条件导致的非平稳性给湖泊总磷浓度的准确预测带来极大的困难。为克服这一挑战,本文引入了基于加权回归的季节趋势分解(seasonal a... 详细信息

对湖泊总磷的变化预测和来源识别对水资源调度和流域生态治理有着重要的意义,然而复杂的生化反应和水动力条件导致的非平稳性给湖泊总磷浓度的准确预测带来极大的困难。为克服这一挑战,本文引入了基于加权回归的季节趋势分解(seasonal and trend decomposition using Loess,STL)技术和夏普利加法(SHapley additive exPlanations,SHAP)结合长短期记忆网络(long short-term memory neural network,LSTM)和门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)构建了一个可解释的预测框架,以增强对湖泊总磷浓度演变的预测并提高其可解释性。研究表明:(1)在骆马湖总磷浓度的预测中,该框架拥有较好的预报精度(R^(2)=0.878),优于LSTM和卷积长短期记忆模型(convolutional neural networks and long short term memory network,CNN-LSTM)。当预测时间步长增加到8 h时,该框架有效提高了总磷浓度的预测精度,平均相对误差和均方根误差分别降低了47.1%和33.3%。从预测趋势来看,骆马湖在汛期的总磷平均浓度为0.158 mg/L,相较于非汛期的平均浓度,增加了202.1%。(2)运河来水是骆马湖总磷浓度最重要的影响因素,贡献权重为60.0%,并且不同断面(三湾、三场)的污染源受水动力、气象等因素的影响存在显著的时空差异。本文凸显了神经网络模型在预警水体污染方面的可实施性,并且为提高传统神经网络的学习能力和可解释性的开发与验证提供了重要方向。

关键词：深度学习 LSTM SHAP 总磷可解释性研究骆马湖

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基于不同评价方法的小浪底水库水质分析及来源解析

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水文 2024年第2期44卷 89-95,102页

作者：武俐杨萌来梦媛王瑞佳王亮宋百惠河南理工大学资源环境学院河南焦作454003 河南省济源生态环境监测中心河南济源454650

水质评价是水生态系统保护和水污染治理的重要基础。为探究小浪底水库不同水期水质特征,于2021年对3个断面的15个水质指标进行监测与分析。采用三种方法对研究区水环境质量进行评价,厘清水质变化规律,确定最佳的评价方法,探讨不同水期... 详细信息

水质评价是水生态系统保护和水污染治理的重要基础。为探究小浪底水库不同水期水质特征,于2021年对3个断面的15个水质指标进行监测与分析。采用三种方法对研究区水环境质量进行评价,厘清水质变化规律,确定最佳的评价方法,探讨不同水期影响水质的关键环境因子并解析其来源。研究表明:库区水质总氮浓度超出地表水Ⅴ类标准,其他水质指标均达到Ⅲ类标准及以上;三种方法受指标权重影响,评价结果存在差异,综合比较与分析,确定基于TOPSIS的信息加权和排序法更适用于评价研究区水质状况;相关性分析表明,不同水期影响水质的环境因子及其来源不同,枯水期受人类活动影响,平水期水质变化与上游输入有关,丰水期受降水和水动力条件影响显著。研究结果可为小浪底水库的水环境治理提供科学依据,为库区水质评价提供新的思路。

关键词：小浪底水库水质分析环境因子评价方法来源解析