输水通道中沼蛤入侵及水力学防治

原产于我国南方河流的滤食性底栖动物（Limnoperna fortunei，沼蛤）极易入侵水利工程的输水通道，在输水结构上高密度附着，造成生物污损，堵塞管道，降低输水效率，污染水质，腐蚀结构，威胁工程运行，也给跨流域调水带来潜在危险。沼蛤对输水通道的入侵已成为世界性问题，迫切需要研究其防治方法。本文对水源长期密集采样观测，研究沼蛤幼虫发育阶段及运动特性；开展水力试验，研究幼虫的沉降、在脉动流场中的死亡特性，提出防治幼虫入侵的方法。研究结果表明：沼蛤具有水中浮游生活的幼虫阶段，依赖幼虫随水流入侵输水通道，通过分泌足丝附着在结构壁面。沼蛤幼虫、稚贝具有沉降特性，尺寸合适的沉降池能够使大量幼虫、稚贝沉底。沼蛤幼虫在高频湍流流场中会死亡，当湍流中小涡尺度与幼虫体长相当时，对幼虫的灭杀效果显著，且灭杀率与湍流平均流速及湍流作用时间正相关。防止沼蛤幼虫入侵是工程中沼蛤入侵的防治核心，可采用沼蛤幼虫沉降及高频湍流灭杀的综合方法减少水流中的沼蛤幼虫，防治沼蛤入侵输水通道。     

基于MaxEnt模型的怒江金丝猴潜在适生区预测

怒江金丝猴是最新发现的世界上第五种金丝猴,种群数量极少,为我国一级重点保护野生动物。为探究怒江金丝猴的适生状况,基于怒江金丝猴的现代地理分布使用MaxEnt模型预测其现代及未来气候条件下的潜在适生分布区,并使用ENMeval数据包对参数进行调整,采用受试者工作特征曲线和刀切法对预测结果进行检验。研究结果表明：在最优参数下,MaxEnt模型在预测怒江金丝猴的适生区时表现良好,AUC值达到0.9995。温度变化系数、最冷季度平均温度、最冷季度降水量和归一化植被指数是影响怒江金丝猴适生区分布的主导变量。现代气候条件下,怒江金丝猴的高适生区集中于怒江两岸的高黎贡山与怒山,面积为6207 km²;未来气候条件下,伴随全球变暖,怒江金丝猴在中国西南部的适生区向外扩散延伸至金沙江,各类型适生区面积均有所增加。     

沼蛤侵蚀对混凝土的性能损伤试验研究

沼蛤侵蚀给混凝土带来的性能影响对防治措施的选择与决策具有重要的参考意义。对于受侵蚀1年的自制试件和受侵蚀20余年的现场芯样,本文采用浸泡增重法、压汞法、场发射环境扫描电镜法和热重法分别测试了有贝附着组和无贝对照组的表层吸水率、表层孔隙特征与孔径分布、表层形貌和成分变化,以及表层钙成分含量变化这4个指标,研究了沼蛤侵蚀混凝土前后以及侵蚀时间对微观性能的影响。定量分析表明:沼蛤附着侵蚀混凝土后,混凝土不同尺寸的孔隙均有增加,同时表观密度分别下降了13.5%(侵蚀1年)和19.5%(侵蚀20余年),表层吸水率分别增加了82%(侵蚀1年)和101%(侵蚀20余年),混凝土表面的铝元素、铁元素和锰元素大幅增加,钙元素尤其是碳酸钙流失严重,分别减少了41.7%(侵蚀1年)和82%(侵蚀20余年)。因此,沼蛤的侵蚀会造成混凝土的微观性能损伤,受侵蚀时间越长,性能损伤越严重。     

白河河湾迁移速率及影响因素分析

白河为黄河源区典型弯曲河流,2016年和2017年对白河9处典型河湾进行了考察采样。分析表明,白河河湾凸岸植被呈环形条带状分布,一般有2~3个植被群落;湾顶从前至后的树木尺寸显示出明显的由低矮到高大的梯度变化。对凸岸树芯和圆盘样本进行年轮分析,获取了树木的分布和树龄数据,提出了通过树木年轮和距离计算河湾迁移速率的方法。通过绘制树龄分布云图找出关键样本,测算白河河湾迁移速率为0.38~6.1 m/a,与遥感影像估算得出的迁移速率基本一致。对白河河湾迁移速率与水流流速、河宽、滩高等数据进行回归分析,建立多元线性回归模型,结果表明水流流速和比降是白河河湾迁移速率的主要影响因素,迁移速率与流速和比降均成正比。     

输水管道中淡水壳菜的防治研究

淡水壳菜(Limnoperna fortunei)是贻贝科软体动物,能够在淡水环境大量生长,其在输水管道内大量繁殖附着,增大输水阻力,腐蚀管壁,影响水质,干扰自然生态系统,造成生态灾害.总结了国内外对淡水壳菜的研究,介绍了其生活习性及国内外采用的防治方法.结合淡水壳菜的生活习性,从预防、杀灭、清除多个方面,分析比较了各方法的适用性及优缺点.针对输水管线提出以防为主,防治结合的系统方案,为输水系统中淡水壳菜的防治提供了控制思路.     

黄河源区弯曲河流滨河植被与河湾迁移的关系

为了解滨河植被对河湾横向迁移的作用,以及河湾迁移对滨河植被群落分布的影响,对黄河源区兰木错曲弯曲河段崩塌块、凹岸植被生物量和凸岸植被多样性进行现场调查统计,给出了河湾迁移速率的估算方法。结果表明:其迁移速率与凹岸植被生物量呈指数关系;河湾凸岸边滩的泥沙沉积在不同重现期洪水作用下,形成不同的植被条带,对应于5种典型的植被群落;河湾的横向迁移对滨河植被生态系统具有调节作用,形成一种牧草先增多后减少再增多的草场更新机制,原生演替不断循环进行,以维持草场的长期可持续放牧功能。     

基于BASEGRAIN软件的卵石粒径自动识别应用研究

粒径是表征卵石床面特征的重要参数,对水沙计算、河床演变及栖息地评价等课题具有重要意义。基于图像处理软件BASEGRAIN可自动识别卵石床面粒径并可视化计算结果,能够大幅提高卵石床面粒径获取效率。为评价基于BASEGRAIN的粒径自动识别效果,标准化其使用流程,对BASEGRAIN的主要参数进行敏感性分析和多元回归分析,并通过水槽实测结果分析误差特征。结果表明:BASEGRAIN的主要参数有4个,其中第一灰度阈值(fac1)对结果起控制作用,超过上限值后无法通过调节其他参数缩小误差。BASEGRAIN提取的级配曲线及特征粒径略小于实际情况,相对误差不超过20%,且随特征粒径增大而减小。单个石块粒径的提取结果总体可靠,但离散性较强,粗颗粒的提取精度较低。最后提出BASEGRAIN的标准化使用流程。     

沼蛤幼虫管道湍流灭杀试验研究Ⅱ:灭杀效果

沼蛤(Limnoperna fortunei)作为典型入侵性底栖动物,可造成管道严重堵塞,威胁技术供水系统正常运转。前期试验研究了致紊材料对管道水力特性的改变,为验证致紊材料对管道沼蛤幼虫灭杀效果,本研究选用水力学试验推荐的4种致紊材料并采用普通和加密两种方式布置在管道中。分别进行了脉动灭杀试验(试验系统流量=0.018 m~3/s)和死循环(系统补给流量≈0 m~3/s)灭杀试验,采样和显微观测统计不同发育阶段幼虫的密度及死亡率。结果表明试验期间沼蛤幼虫基本处于前期壳顶阶段,经过脉动管后死亡方式主要为组织流出、组织脱落和壳体破碎。脉动试验中6 mm孔板对沼蛤幼虫灭杀效果最好,加密布置可以提升大孔径孔板和筛网的灭杀效果。采用幼虫相对体长d*(幼虫体长与Kolmogorov长度尺度之比)衡量致紊材料的灭杀效果,当下游主流区(d*)_(max)0.7时灭杀效果明显。死循环在5 min内可以迅速提高沼蛤幼虫死亡率,之后死亡率基本稳定,所以如能保证幼虫在脉动场中被作用达一定时间,即能对其进行有效灭杀。     

底栖动物与水生栖息地面积耦合机制研究

底栖动物对河流的生态状况反应比较敏感、迅速,当河流水生态发生变化时,底栖动物能够首先感受到这种变化,并在短时间内作出反应。从水生栖息地面积着手,通过采集、鉴定、分析南水北调西线调水区底栖动物样本,研究底栖动物生物多样性与水生栖息地面积之间的耦合作用机制,并分析了调水对底栖动物的影响。结果表明:底栖动物与水生栖息地面积之间存在着密切的关系,其物种数随着水面面积的增加而增加,并趋于稳定;当水面面积减小至原水面面积的45%时,底栖动物物种数开始减少,但减少速度缓慢;当水面面积继续减小至原水面面积的10%时,底栖动物物种数开始急剧下降;为保持底栖动物生态系统的稳定性,调水不应使坝址下游水面面积减小至原水面面积的45%以下。     

抽水蓄能电站中淡水壳菜幼虫密度日波动机制

沼蛤的入侵和生物污损对抽水蓄能电站的影响已经引起了广泛的关注,而抽水蓄能电站独特的调节规律正是导致沼蛤污损在水库库区和管道中大面积爆发的重要原因。大量繁殖的沼蛤会对有大量较细口径的管道的抽水蓄能电站的冷却水系统造成堵塞,从而严重威胁电站的机组运行安全。本文通过研究长江流域的琅琊山抽水蓄能电站的日调节规律,发现其对水库库区沼蛤幼虫密度及分布的影响,旨在帮助抽水蓄能电站通过调整运行规律,从而减少沼蛤对管道系统的污损影响。在沼蛤繁殖高峰期,我们通过连续观测取样监测沼蛤幼虫密度发现:近水面幼虫监测密度随着机组运行时间的增长而显著增加,而机组停机时间越长,水面附近监测密度越低;而各阶段幼虫在不同水深的分布比例同样受到水库机组运行时间的影响:随着机组停机时间的增加,由于沉降作用,浅层水中后期壳顶幼虫及踯行期幼虫的比例明显下降,而其深层水中比例升高;而具有浮游能力的D型期和前期壳顶幼虫仍然能够保持在原有深度。