汉江是长江中游最大的支流之一,新集水电站位于汉江中游河段湖北省襄阳市内,坝址位于襄城区白马洞,谷城汉江国家湿地公园位于拟建新集水电站的库区,距离坝址约32.2 km.水电站建成后湿地公园水位上升影响面积为349.23 hm2(其中洲滩36.84 hm2,其他均为水域),生态保育区受水位上升影响面积为327.60 hm2,生态恢复区受水位上升影响面积为21.63 hm2.水电工程建设将显著改变原有的河流水文情势,直接或间接地影响鱼类等湿地生物的生存,产生一系列的生态效应,需对谷城汉江国家湿地公园生态影响进行评价.通过外业实地调查、资料收集和内业实验分析,现已基本查明了评价区域的生态环境现状,对项目建设对谷城汉江国家湿地公园的影响程度和方式进行了评价,并提出了减免生态影响的具体措施.

三峡水库建成蓄水后,库区支流因水位调度导致河流生境发生了剧烈的变化,消落带的形成使库区河流具有同自然河流截然不同的河流生境,新形势下库区河流生境评价十分必要.国内外现有的评价指标体系及评价方法不能够很好地适应这种特殊生境状况,急需建立或改进并形成新的评价指标体系和评价方法.基于此,分析了大量国内外河流生境评价方法,根据大型水库影响下的库区河流的生态环境特点,构建了包括水文情势、河流形态和河岸带生境3个方面18个指标的库区河流生境评价指标体系,并利用层次分析法(主观赋权法)和熵值法(客观赋权法)结合组合赋权法计算得到了各指标权重.使用新建立的指标体系和方法,以三峡库区支流东溪河、黄金河、汝溪河为例,进行河流生境质量评价发现,52.6％的样点河流生境质量处于优等或良好等级;42.1％为一般等级;5.3％为较差等级;没有最差等级的样点.结果表明,该评价指标体系适合库区支流河流生境状况的特殊性,得到的评价结果能较直观的反应河流生境状况,且操作便捷,数据易获得,具有较强的科学性和可操作性.

四大家鱼是我国淡水养殖和捕捞的主要对象,但关于珠江水系四大家鱼资源状况的研究甚少.研究于2015-2016年对珠江全流域16个站位分春夏秋3个季节进行了全面调查,调查的渔具主要为钩钓网、流刺网、定置刺网和虾笼.共采集四大家鱼965尾,其中青鱼41尾、草鱼454尾、鲢351尾、鳙119尾,均以1-2龄为主,占所有个体的70％左右.四大家鱼主要分布于西江桂平至肇庆江段,以及上游南盘江万峰湖库区江段.其在整个流域CPUE最高为南盘江鲁布革江段(5.68 kg);而在中上游红水河大化、合山江段,其资源量较低,CPUE值不足1.50 kg.重要的东江、柳江、郁江等支流,资源量也较少,CPUE值不足2.00 kg.采用冗余分析方法(RDA)分析了四大家鱼种群空间分布格局与环境因子的关系,发现河流等级、河流水电站总装机容量、径流量与河流深度是珠江水系四大家鱼空间分布格局差异的主要影响因子.总体上,四大家鱼主要分布于干流,鲢、鳙和草鱼的分布主要受径流量和河流深度的影响,河流水电站的建设对草鱼分布的影响最大.研究结果将对渔业资源多样性保护和可持续利用具有指导意义.

三峡水库的运行调度,使库区支流形成了截然不同的3种河段类型:完全受水库蓄水影响的145m回水段(完全河段),既受蓄水影响又受自然洪汛影响的145-175m回水段(双重河段)以及不受蓄水影响的大于175m的自然河流段(自然河段).为明确库区蓄水对河流不同河段生境因子的影响程度及差异,对三峡库区36条重要支流的254个河段进行河流生境调查,进行不同河段下生境指标的因子分析,并进一步分析水文情势自然性与不同河段各生境因子的相关关系.结果表明,植被状况对3种不同河段来说均为重要生境因子,但受三峡水库蓄水影响,完全河段植被结构不完整;受库区蓄水影响,完全河段与双重河段及自然河段相比,流速流态状况、表层覆盖物状况、河岸带宽度、湿润率等生境因子有明显改变;水文情势自然性对不同河段生境因子的影响不同.

河流筑坝拦截对水体碳、氮、硫等元素的生物地球化学循环产生了重要影响.为了研究在梯级水库影响下C、S元素循环的响应过程,本研究以嘉陵江干流4座代表性的梯级水库为对象,于2016年冬季(1月)和夏季(7月)采集各个水库的河流入库水、库区分层水和下泄水,分析DIC浓度、SO42-浓度和δ13CDIC及δ34S-SO42-.结果表明:(1)研究区水体的水化学组成主要受碳酸对碳酸盐风化控制,同时,来源于流域黄铁矿和大气SO2氧化产生的H2SO4也广泛参与到区域碳酸盐岩风化;(2) DIC主要来源于土壤CO2和碳酸盐岩风化,SO42-主要受大气降水和黄铁矿氧化过程影响;(3)水库水体DIC浓度、SO42-浓度、δ34S值及δ13CDIC值两两之间存在相关性(P＜0.05),表明水库水体C、S元素的时空演变受到相似过程(物理、化学、生物)的影响.经过筑坝拦截,河流水环境及营养元素循环发生很大改变,运用C、S双同位素可以有效示踪水库的湖沼化演化过程.

以江西万安水库为研究对象,于2014年9月至2015年6月进行4次季节性采样,对该区域9处采样点的溶解无机碳(DIC)及其同位素(δ13CDIC)进行分析.结果表明:夏、秋季DIC含量较春、冬低;δ13CDIC也较冬、春季偏负.DIC含量从上游到下游呈下降趋势,碳同位素值则趋于偏正.光合作用与有机质分解是影响库区表层水体δ13CDIC值变化的主要因素.垂直剖面上,表、底层水温等参数差异不显著,上下水体混合较为均匀.DIC含量基本上随深度的增加而增大,δ13CDIC值趋于偏负.利用质量平衡计算得出:入库水体中DIC约57％来自于土壤CO2,而坝下水体中DIC约49％来自土壤CO2,万安水库拦截对河流地球化学过程信息有一定的改造作用.

筑坝拦截导致河流天然属性的改变,进而影响了相关流域水循环过程.本研究以嘉陵江流域4座梯级水库为对象,于2016年1、4、7、10月份采集水样,分析水体氢氧同位素组成,以期通过氢氧同位素组成的时空变化特征来探讨大坝拦截对于流域水循环的影响.结果表明,表层水体的δ18O和δD沿河流流向上总体有偏正的趋势,应该是受纬度效应及筑坝拦截作用的共同影响;研究区水库库区水体在1、10月的δ18O均值较4、7月偏正,是降雨量与降雨来源不同导致的结果;具有热分层特征的水库(亭子口水库)在夏季分层期的18O值变化范围比其他季节大,其他水库则没有这种特点,另外,水库分层还会使得库区表层水与下泄水的氢氧同位素值出现较大差异;梯级水库的存在使得流域蒸发作用强烈,导致河水氢氧同位素组成大大偏离当地大气降水线,研究区夏季(7月)的蒸发作用最强,春季(4月)次之,冬秋季(1、10月)最弱.

根据2012年8—9月大伙房水库上游河流水体采样数据,利用GIS技术和地统计学方法,分析了水质指标TN、TP、NH4+-N、CODcr、BOD5、pH、DO和硅酸盐的空间变异特征,并运用冗余分析的方法识别不同土地利用方式和社会经济状况对河流水质的影响.研究结果表明,大伙房上游河流水质指标在空间分布上存在较大差异,浑河(清原段)水质状况优于社河和苏子河,靠近库区及库区周边小支流水质状况变差.TN、TP、NH4+-N、BOD5和DO的结构比大于75％,说明其空间变化主要由随机性因素引起的,硅酸盐结构比较小,说明其受结构性因素影响显著.土地利用和社会经济的影响在大伙房上游水质空间分布占有重要份额,其中土地利用能解释流域水质变异的16.2％,具体表现为TN和NH4+-N含量与草地所占比例呈显著负相关,与耕地所占比例呈显著正相关.TP、CODcr、BOD5、pH和硅酸盐含量与林地所占比例呈显著负相关,与水域面积、建设用地和未利用地所占比例呈显著正相关.社会经济能解释大伙房上游水质变异的12.1％,主要表现为水体TN、TP含量与人均GDP呈正相关,CODcr和BOD5含量与工业比重呈正相关.因此,合理配置土地类型、调控工业、农业和服务业等产业结构将在流域水生态管理中起到重要作用.

伴随郊区城市化的快速发展,高强度人工管控对河流生态系统产生持续胁迫作用,河流生态系统健康受到严重威胁甚至损害.以北京房山区河流水系为例,于2016--2017年在区域内的31处样点进行野外调查.选取河流的水环境功能、防洪效益功能、生态效益功能和支持利用功能4方面16个具体评价指标,并通过层次分析法计算权重,构建区县尺度下的河流生态系统健康评价指标体系,并进行健康状况评价.结果表明:房山区河流的防洪效益功能与生态效益功能中“健康与亚健康”状态比例分别为58.0％与41.9％,而水环境功能与和支持利用功能中“较差与差”状态比例为71.0％与41.9％;河流生态系统健康整体水平较差,勉强满足河流生态系统一般需求.同时,房山区境内的拒马河与小清河的河流生态系统健康状态远优于大石河与永定河.河流生态基流是影响河流生态系统健康的关键因素,适当释放库区截留水量与调配区外清洁水体,已成为恢复房山区河流生态系统健康的前提与基础.

研究对2005-2012年长江上游合江、木洞、万州和秭归江段的鱼类群聚结构进行了调查,以分析三峡水库蓄水后长江上游鱼类群聚沿河流-水库梯度的空间格局.结果显示,在三峡蓄水后,在合江至秭归江段累计采集到土著鱼类368706尾,合计132种,隶属于17科,其中鲤科鱼类为优势类群.沿河流-水库纵向梯度,土著鱼类物种数下降而外来鱼类物种数增加.对应分析表明,合江至秭归江段的鱼类群聚呈现出明显分化:库区以上河段鱼类组成以流水性鱼类为主,库区鱼类则以静水缓流型为主.指示物种分析进一步指出,河流区鱼类以犁头鳅(Lepturichthy fimbriata)、红唇薄鳅(Leptobotia rubrilabris)、圆口铜鱼(Coreius guichenoti)、圆筒吻(Rhinogobio cylindricus)等22种鱼类为指示物种,其功能群特征表现为偏好流水生境、生活史为均衡主义及食性为昆虫食性;库区鱼类以宽口光唇鱼(Acrossocheilus monticolus)、宽鳍鱲(Zacco platypus)、鳊(Parabramis pekinensis)、鳙(Aristichthys nobilis)等16种鱼类为指示物种,其功能群特征表现为偏好静水生境、食性为草食性或浮游食性.以上研究表明,三峡水库蓄水导致的水环境变化是影响长江上游鱼类纵向格局的主要驱动力.建议相关管理部门根据不同河段鱼类群聚特征制定不同的渔业管理措施,如保护土著鱼类资源、控制外来入侵鱼类.