基于非线性时序分析的三峡支流浮游植物因果响应          下载免费PDF全文

何孟奇  闪锟  王兰  杨柳  李哲  尚明生 《湖泊科学》2023,35(2):507-518

水华的频发已成为当前三峡水库最为突出的生态环境问题之一。尽管水动力调控叠加上温度变暖和营养负荷增加会诱导水华暴发强度和频率增加,但仍缺乏有效的方法框架去利用野外观测数据评估环境因子与浮游植物间的因果关联。本研究以三峡水库澎溪河监测数据为例,采用非线性时序分析的建模框架来量化浮游植物的因果响应规律。数据来自于2007年6月至2018年9月澎溪河流域的高阳平湖和汉丰湖两个观测点,其中包含了水文、气象和水质及叶绿素a等11种变量。首先,利用奇异谱分析(SSA)分离了叶绿素a和环境因子的低维确定性动力学信号;其次,采用收敛交叉映射(CCM)方法检验了叶绿素a与环境因子间的因果关联。结果显示:(1)气象因子、支流流量、水温、三峡大坝水位和上游调节坝水位是影响高阳平湖叶绿素a时序变化的重要因素;(2)总氮、总磷为代表的营养盐只在汉丰湖观测点中表现出与叶绿素a的因果关系,且总氮较之于总磷对叶绿素a变化影响更为显著;(3)CCM结果与传统的皮尔森相关性分析及格兰杰因果检验比较,证实非线性时序分析方法在分析浮游植物的因果响应上更具优势。本研究为水生态系统的因果建模提供了研究范例,也为推动利用长期观测数据...  相似文献   

三峡水库典型支流库湾沉积物CH₄产生和氧化规律          下载免费PDF全文

孟江槐  康满春  纪道斌  刘佳  肖尚斌  胡杰茗  韩燕星 《湖泊科学》2023,35(5):1670-1681

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(CH₄)释放潜力、沉积物-水界面CH₄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CH₄释放潜力的变化范围是6.35-2029.37 mg/(kg·d),沉积物-水界面CH₄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/(m²·d);空间上,沉积物CH₄释放潜力、沉积物-水界面CH₄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,CH₄产生速率随沉积物深度的增加而减小,表层20 cm沉积物CH₄释放潜力占整柱沉积物的70%,可以用于估算库湾沉积物CH₄释放潜力。此外,沉积...  相似文献   

三峡水库1990—2021年洪峰沙峰异步特性分析     

张为  朱敬一  薛居理  袁晶  杨成刚 《水科学进展》2023,(6):850-857

泥沙淤积问题是水库能否长期运行的关键，根据洪峰沙峰异步特性进行沙峰排沙调度是减少水库淤积、保持水库库容的有效手段，研究水库洪峰沙峰异步特性具有重要意义。针对现有分析异步特性的方法存在不能反映整体水沙过程异步情况、异步类型分类不明确等局限性，本文基于动态时间规整(DTW)算法，将洪峰沙峰过程图形特征数值化，进而计算异步时长并判断异步类型，以三峡水库1990—2021年的洪水过程为研究对象分析其洪峰沙峰异步特性。研究结果表明：三峡水库与金沙江下游梯级水库修建后，三峡水库坝前沿程各站的沙峰滞后比例增加，且距坝里程越近异步时长减小越多；与传统方法相比，DTW算法考虑了完整的场次洪水水沙变化过程，能有效处理复杂洪水过程，适用性良好，在水库运行管理与排沙调度方面具有应用潜力与发展前景。  相似文献   

蓄水初期三峡水库草堂河水-气界面CO₂和CH₄通量日变化特征及其影响因素   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

汪国骏  胡明明  王雨春  袁浩  蒋蓉  王启文  叶振亚  梁顺田 《湖泊科学》2017,29(3):696-704

为查明三峡水库蓄水初期典型支流水-气界面CO_2和CH_4通量的日变化特征,采用LGR在线分析仪-通量箱法,于2015年9月初在库腹一级支流草堂河回水区开展连续24 h的定位观测.结果表明,24 h监测期内,支流库湾水-气界面CO_2通量变幅为-81.642~180.991 mg/(m~2·h),呈"昼吸夜放"特征,均值为17.346 mg/(m~2·h),总体为释放特征;CH_4全天均表现为释放状态,释放通量均值为0.064 mg/(m~2·h),呈"昼弱夜强"变化.相关分析结果表明,CH_4和CO_2释放通量与风速呈正相关,与表层水温、溶解氧浓度、叶绿素a浓度呈负相关,说明风速物理扰动、浮游植物光合作用是控制草堂河水-气界面气体通量最重要的环境因素.同时,干-支流相互作用形成的特殊水环境(如异重流、水温分层)也与水-气界面温室气体通量过程密切相关,但是其作用机制更为复杂,应开展进一步系统观测和深入研究.  相似文献   

三峡消落带土壤—植物—微生物作用下的氮循环关键过程研究进展          下载免费PDF全文

李姗泽  王雨春  张家晖  赵建伟  温洁  包宇飞  陈铭 《湖泊科学》2023,35(2):398-410

流域氮污染问题是世界面临的共同难题,大型水利水电工程极大地改变了流域氮循环过程。三峡水库作为我国重要的优质淡水资源库,却面临着支流水华频繁暴发的水安全问题。如何有效削减氮污染并维持水库消落带生态系统的稳定性,是三峡水库生态安全运行中亟待解决的实际问题。水库消落带作为邻近水体的“生物地球化学循环热区”,在营养元素循环、面源污染截留、温室气体排放等过程中扮演着重要角色。随着生物信息学、分子生物学等新型研究手段在环境研究中广泛应用,氮循环过程与机理得到了更微观的诠释,氮循环功能微生物的多样性和生态位分化等方面的研究也取得了突出成果。本文基于对三峡水库消落带土壤-植物-微生物作用下的氮循环关键过程所开展的最新研究,结合消落带水陆交错的特殊环境条件,综述水库消落带中氮循环的关键过程和机理,分析水库消落带对流域水环境和温室气体排放的潜在影响,并对未来消落带亟待解决的问题做了进一步展望,以期为大型水库消落带生态系统的综合管理提供科学支撑。  相似文献