流量坦化河段着生藻“水华”水流调控因子研究

Biotic communities are often subjected to altered flow patterns below dams as a result of water storage and controlled releases. The provision of stable flows in many regulated rivers has resulted in the loss of natural seasonality and variability, and the magnitude and frequency of high flow events are frequently diminished. However, seldom have researchers studied this technique and its regulation mechanism, let alone to the regulation of key flow components. Based on above problems, field investigation, experimental methods and theoretical analysis are used to study the spatial-temporal variation of attached algae biomass, evaluate the threshold value of algal boom in this study. The correlation between the algal boom and flow components is also studied by conducting in-situ experiments with the aim of finding key factors in controlling the algal boom. Achievements in this study can provide scientific basis in regulating algal boom in stable flow rivers, improve the evaluation of environmental flow and lay the foundation of river restoration.

由于蓄水和下泄流量控制，水坝以下河流流动模式改变，流量坦化，水流趋于稳定，高流量事件的幅度和频率减少，造成了河流中生物群落自然季节演替的丧失，坝下流量坦化河段着生藻“水华”时有发生。国内外研究表明，水流调控是一种新型调控河道内着生藻“水华”的有效技术，但在水流因子影响着生藻生物量的作用机制、水流控藻机理等方面，有待于进一步探讨。针对以上问题，选择澎溪河发生着生藻“水华”的典型流量坦化河段为研究区域，研究着生藻类群落结构的时空变化特征，界定着生藻类“水华”的阈值，开展水流对着生藻类作用原位试验，探讨水流要素与着生藻类相关关系，解析出调控着生藻类“水华”关键性因子。本研究成果可为流量坦化河段内着生藻类“水华”调控提供科学依据，也可为流量坦化河段的环境流量设定提供参考，亦可以为河流生态修复的研究奠定基础。

本项目旨在研究流量坦化河段着生藻类对生态环境的影响，并探索调控水华爆发的有效方法。为此，项目组针对典型流量坦化河流开展了野外考察、文献调研、现场实验、理论分析与工程实践等研究工作。通过模拟实验研究了流量坦化河段着生藻类的时空变化规律、界定了水华阈值、探讨水流流速对着生藻类的作用机制，解析了调控着生藻类的主要影响因子因子。具体来说，本项目结合水力调控试验与水文脉冲调控试验研究发现，水流流速与着生藻类生物量呈现显著的负相关关系。当流速大于0.418 m/s时，河流生态系统中的着生藻类生物量逐渐减少。相较于低流速情景（0.086 m/s），生物量减少了39.88%。高流速情景下群落结构开始向单优势藻类聚集，浮游藻类细胞转化为丝状藻类，生物多样性和丰富度指标不同程度地降低。此外，通过多次水文脉冲调控，可以有效地抑制藻类的增殖。流速是导致着生藻类群落结构变化的主要环境变量，也是影响河道中着生藻类变化的主要指标。通过调节流速，可以抑制河流生态系统中藻华的爆发。综合而言，本项目的研究成果对拓宽流量坦化河段水文修复的科学认知，初步解决了流量坦化河段着生藻类水华的调控、管理和生态环境保护修复的技术问题，具有一定的理论和实践价值。