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            南京水科院正高級工程師陳求穩做《河流建壩生態環境效應幾點新認識》大會報告
            日期:2021年04月23日 11:34:01點擊數:字號:【

            河流建壩生態環境效應與調控幾點新認識

            陳求穩1,2, 張建云1,2,施文卿2,陳宇琛2

            1. 南京水利科學研究院, 2. 長江保護與綠色發展研究院

            水電梯級開發是我國保障能源安全、優化能源結構、支撐碳中和國際履約的重要戰略,也是支持偏遠山區脫貧發展直接有效的舉措。

            在最近二十余年期間,由于水電開發的生態環境問題,尤其是水資源與水能資源豐富的西南河流水電開發的生態環境問題,我國長期受到國際爭議的困擾,造成非常被動的局面。核心觀點包括:梯級水庫攔截碳氮磷硅等關鍵生源要素,影響下游水生態系統和區域發展;水庫溫室氣體排放,影響水電的清潔性;水文情勢變化,影響土著魚類生存繁殖,水電工程生態環境保護已成為水資源可持續開發利用急需破解的難題。

            研究團隊多年來致力于重大水利水電工程生態環境保護的基礎研究及工程應用,開展了系統深入的研究,主要進展如下:

            (1)自主研發了深水采樣監測新設備與水庫消落帶環境指標光纖傳感系統,實現深大水庫無擾動沉積物柱芯采集、水體垂向分層精確采樣、潛流帶關鍵理化參數同步監測,研發了魚類繁殖對流場條件和水溫情勢響應關系實驗方法和裝置。

            (2)揭示了水庫氮磷沉積-活化-輸送機制,提出梯級水庫可提升氮磷營養鹽的生物可利用性的新觀點,闡明了水庫發電導致庫水位頻繁波動能夠增強水庫脫氮脫碳效應及其機制。

            (3)揭示了水文情勢、水溫情勢、性腺發育積溫等對魚類繁殖的聯合作用機理,研發了流量過程-水溫過程-生源要素輸出過程耦合的水庫生態調度技術、支流生境替代和微生境修復技術。

            研究成果發表在NSR、NREE、EST、WR、JoH、JGR-Biogeoscience等具有領域影響力的國內外期刊,獲授權一序列中國和美國發明專利。成果發表后被美國科學促進會等迅速報道,并被荷蘭皇家科學院院士、歐洲地球化學會會士Jack Middelburg專稿評述。成果為服務工程優化運行與跨境河流地緣政治合作、支撐全球可持續水電開發與河流生態保護提供了新視角。研究成果榮獲國際水利與環境工程學會(IAHR)第20屆 A.T. Ippen Award、2020年“科學探索獎”,水力發電一等獎2項。

             

            科技論文參考材料

            [1]    Chen, Q.?*, Shi, W.?, Huisman, J., Maberly S.C., Zhang, J., Yu, J., Chen, Y., Tonina, D., Yi, Q., 2020. Hydropower reservoirs on the upper Mekong River modify nutrient bioavailability downstream. National Science Review, 7: 1449-1457

            [2]    Maavara, T.?*, Chen, Q.?*, Van Meter, K., Brown, L., Zhang, J., Ni, J., Zarfl, C., 2020. River dam impacts on biogeochemical cycling. Nature Reviews Earth & Environment, 1(2): 103-116

            [3]    Shi, W., Chen, Q.*, Zhang, J., Liu, D., Yi, Q., Chen, Y., Ma, H., Hu, L., 2020. Nitrous oxide emissions from cascade hydropower reservoirs in the upper Mekong River. Water Research, 173: 115582

            [4]    Shi, W., Chen, Q.*, Yi, Q., Yu, J., Ji, Y., Hu, L., Chen, Y., 2017. Carbon emission from cascade reservoirs: spatial heterogeneity and mechanisms. Environmental Science & Technology, 51(21): 12175-12181

            [5]    Shi, W., Chen, Q.*, Zhang, J.*, Zheng, F., Liu, D., Yi, Q., Chen, Y., 2020. Enhanced riparian denitrification in reservoirs following hydropower production. Journal of Hydrology, 583: 124305

            [6]    Shi W., Chen Q.*, Zhang J., Lu J., Chen Y., Pang B., Yu J., Van Dam B., 2021. Spatial Patterns of Diffusive Methane Emissions Across Sediment Deposited Riparian Zones in Hydropower Reservoirs. Journal of Geophysical Research-Biogeosciences, 10.1029/2020JG005945

            [7]    Li, T., Mo, K., Wang, J., Chen, Q.*, Zhang, J., Zeng, C., Zhang, H., Yang, P., 2021. Mismatch between critical and accumulated temperature following river damming impacts fish spawning. Science of the Total Environment, 756: 144052

            [8]    Tang, L., Mo, K.*, Zhang, J., Wang, J., Chen, Q.*, He, S., Zhu, C., Lin, Y., 2021. Removing tributary low-head dams can compensate for fish habitat losses in dammed rivers. Journal of Hydrology, 598: 126204

            [9]    Chen, Q.?*, Zhang, J.*, Chen, Y.?, Mo, K., Wang, J., Tang, L., Lin, Y., Chen, L., Gao, Y., Jiang, W., Zhang, Y., 2021. Inducing flow velocities to manage fish reproduction in regulated rivers. Engineering, 7(2): 178-186

             

            發明專利參考材料

            [1]    Qiuwen Chen, Juhua Yu, Jianyun Zhang, Wenyong Yu, Wenqing Shi, Yuqing Lin, Liuming Hu, Zhiyuan Wang. Intelligent device for integrated sampling of layered water and sediment core of deep reservoir. United States Patent, US 10,794,887 B2, Oct. 6, 2020 [美國]

            [2]    Qiuwen Chen, Yuqing Lin, Jianyun Zhang, Liuming Hu, Yuxing Zhang, Lei Tang, Tiesheng Guan, Yong Gao, Wei Jiang. Experimental device and experimental method for studying quantitative relationship between spawning of parent fish and stimulation of flow velocity. US 10,939,672 B2, UK Patent, GB2570060 [美國、英國]

            [3]    Qiuwen Chen, Wenqing Shi, Haoyu Zhu, Dongsheng Liu, Yuchen Chen, Honghai Ma, Qi Zhang, Yingxin Hong. Experimental system and method for in-situ simulating different flooding-drying frequencies of shore zones. United States Patent, US 10,788,349 B2, Sep. 29, 2020[美國]

            [4]    Chen Q., Wang L., Lin Y., Hu L., Guan T., Chen C., Feng R. Method for controlling the gate based on the habitat requirement for fish overwintering in rivers. United States Patent, US 10415202B2, Sep. 17, 2019 [美國]

            [5]    陳求穩, 余居華, 張建云, 余文勇, 施文卿, 陳誠, 林育青, 胡柳明, 王麗. 高壩深庫分層水樣多維保真采集與水質監測人工智能裝置. ZL201810895987.6, 發明專利, 申請日: 20180808, 授權日: 20201103

            [6]    陳求穩, 林育青, 唐磊, 胡柳明, 關鐵生, 張與馨, 高勇, 姜偉. 一種水生生物生態水力學實驗的復雜流場實現裝置與方法. ZL201710710135.0, 發明專利, 申請日: 20170818, 授權日: 20190702

            [7]    陳求穩, 林育青, 莫康樂, 王駿, 胡柳明, 唐磊, 高勇, 姜偉. 用于親魚產卵實驗的大型水槽溫控系統及方法. ZL201811080541.4, 發明專利, 申請日: 20180917, 授權日: 20200811

            [8]    陳求穩, 施文卿, 馬宏海, 陳宇琛, 洪迎新, 陳誠, 林育青. 一種用于改善運行水庫溫室效應的溫室氣體減排方法. ZL201811431402.1, 發明專利, 申請日: 20181127, 授權日: 20201120

            [9]    陳求穩, 王麗, 唐磊, 李若男, 陳誠, 關鐵生. 一種閘壩調控對魚類棲息地空間特性影響的量化分析方法. ZL201710694601.0, 發明專利, 申請日: 20170815, 授權日: 20190816

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