登陆注册
2525700000007

第7章 测量

水库关键参数和过程

气象仪器通常用来测量和记录风速、气温、降雨和传入的太阳辐射。在水库内的测量中,可以使用电阻测温仪、测流计和氧气传感器。通过采集水库、流域和下游河道流入的水样,实验分析测定可溶性和颗粒有机物、营养物质的浓度。用测流计、压力传感器或水位计可进行排放和水深的水文测量。

碳加载可源于初级生产力、水淹土壤和植物生物量的内部输入,也可发生于河流和溪流的外部负载。在初级生产力的测量中,需要连续测定库区生长的木本植被和草本植被的生物量以及藻类植物中溶解无机碳的摄取量和排氧量。水库中生长的水生植物的生物量通过直接采样确定。水淹土壤生物量和植物生物量可直接测量,或通过二氧化碳信息分析中心(CDIAC)的数据库进行估计。外部载荷为排水率、可溶性和颗粒有机碳浓度的产物。

不同有机物矿质化过程中甲烷和二氧化碳的释放量可以通过缺氧条件下的培养进行测量。天然湖泊沉积物、有机物质的降解率、产生的二氧化碳和甲烷底栖通量可通过沉积物孔隙水的垂直剖面或水底箱实验获得。因为水中存在妨碍箱芯和水底箱使用的互相缠绕的树干和树枝,所以水淹有机物和孔隙水的采样可能会很困难。考虑到这些困难,被洪水淹没的有机物降解期间二氧化碳和甲烷的产生率可通过体外调查方法获取。从流域中抽取类似水淹区域的土壤和植物样品,并在缺氧条件下的水中培养。二氧化碳和甲烷潜在的生产速率通过长时间的培养可以测出。水库表层和大坝下河道中的有氧呼吸作用需要在有氧条件下测定二氧化碳的生产量。

在水生生态系统中,甲烷氧化是控制甲烷向大气排放的重要因素。这个过程对甲烷和和二氧化碳排放之间的平衡有着显着影响。在有氧条件下,通过来自水库表层和大坝下游河道的水和沉积物的培养可确定此动力学过程。

库存量的变化

大多水库可作为沉积物收集器,通过累积沉积物中的碳,可捕获大量的碳。沉积物也可以提供缺氧条件导致甲烷的产生。必须评估水库沉积物和整个水体上大气之间的碳总通量。通过测量,也可以计算碳输入和碳输出之间的差值获得该通量。

水库输出

水库和坝体下河段水-气界面的二氧化碳和甲烷扩散通量可使用漂浮气室测定,也可基于水-气界面的局部压力梯度和交换系数来计算,交换系数取决于水-气界面的风速、水流速度、雨量和温度梯度。植被的甲烷通量和植物二氧化碳交换量可通过深色透明的气室测定。水库的甲烷气泡通量可用和最初注满水的气体收集器相连接的倒置漏斗确定。气泡通量主要发生在静水压力不足以溶解间隙水中的甲烷的水库浅水区。因为沸腾是阶段性的,所以精确测量很困难。

大坝下方排气已经被估计为发电厂上下游气体浓度之间的差值乘以涡轮机过流量。如有可能,气体浓度的样品采集应在通往涡轮机的管道内进行。甲烷及二氧化碳浓度的表面和垂直剖面可以通过顶空法结合气相色谱分析确定。

除二氧化碳和甲烷通过下游排气之外,可溶性和颗粒有机碳、溶解二氧化碳和甲烷通过大坝排放,并通过河流输送。这个输出已经被计算为是排水率、溶解气体浓度、颗粒和可溶性有机物浓度的产物。然而,在此计算过程中,二氧化碳和甲烷的排气量、水库中生成的有机物在河流中的呼吸作用产生的二氧化碳和甲烷氧化为二氧化碳等都要考虑在内。这就有必要准确量化这条通道的大气排放和大坝下有机物的输出。

时间和空间分辨率

为了准确估计一个水库的大气排放量,必须研究整个水库系统通量的季节变化(包括湖泊、排气和河流下游)。如PetitSaut和Balbina水库所示,由于水库中有机碳供应、热分层、不规则的对流混合、深度、水力运行和冲洗率的季节变化,大气排放在一年内的变化超过一个数量级。如有着超过10年的以月为单位测量的数据集的PetitSaut水库所示,总排放量的季节性变化高于年际变化。这说明基于每年一次或两次调查的估计量应引起注意。所以,研究水库的季节性变化,并进行可靠的质量守恒分析,至少需要对关键参数、二氧化碳和甲烷通量进行以月为单位的监测。在监测期间,每个水库的测量时间跨度应为数天,每天应进行数次。

水库监测管理应按不同区域进行,使不同区域的量化反映出区域特征和主导过程。长期监测可能需要选择6类取样站点:

位于水库上游范围之内和水库上游流入处的站点。

位于水库纵轴线上的站点。

位于水库沿岸区域的取样站,分为植被区和非植被区。

位于河湾(如果存在)的取样站。

靠近大坝的取样站,用以了解大坝上游水体的混合程度。应从涡轮机通道处取样。

大坝下河道的取样站。必须研究沿河道的排放量,直到二氧化碳和甲烷的部分压力达到自然基准。需根据受大坝影响的河道长度确定取样站的数目。

单位标准化

在一个模型框架中,在化学计算中大量的化学物质(如浓度、通量、生物地球化学反应速率等)必须以摩尔(mol)表示。二氧化碳和甲烷的通量以每天每平方米碳的克数表达(gCm-2d-1)。所有其他测量必须以国际单位制(SI)表达。

同类推荐
  • 安全责任重于泰山

    安全责任重于泰山

    安全系于责任,责任重于泰山,没有无法保障的安全,只有不负责任的人。毒猪油事件,“口水油”沸腾鱼 ,陈化粮事件,三鹿毒奶粉事件,这些事件让人胆战心惊,举国上下人人自危。安全的隐患随时都像凶残的野兽张着血盆大口,盯着我们麻痹的神经,脆弱的肉体。人命关天,国运所系,安全责任重于泰山。
  • 船舶动力装置故障诊断技术

    船舶动力装置故障诊断技术

    科技进步、经济振兴以及整个社会的发展,都取决于劳动者素质的提高和大批合格的技术人才的培养。船用柴油机、齿轮箱和传动轴系是船舶的主要动力……
  • 新编摩托车故障检修精选280例

    新编摩托车故障检修精选280例

    本书精选目前比较流行的多款新型摩托车故障为例,详细介绍了故障的诊断思路及检查方法,分析故障产生的根源,讲解故障排除的方法,让读者分享维修实战过程,学到故障检修的经验与技巧。
  • 大国水情:中国水问题报告

    大国水情:中国水问题报告

    《大国水情:中国水问题报告》,披露了中国水资源紧缺的现状,解读中国水问题存在的内在根源,剖析了世界上水资源管理的先进经验,为中国解决水问题、水危机提供了切实可行的方案。
热门推荐
  • 尸心不改

    尸心不改

    控尸门的欢乐二缺弟子江篱炼了一具美得人神共愤引得天雷阵阵的男尸,以为好日子开始了,结果没想到门派惨遭灭门。--情节虚构,请勿模仿
  • 点点梅花为我愁

    点点梅花为我愁

    胡适、张学良、林语堂、胡宗南、黎元洪、冯玉祥等,他们的名字,在那些年月里,如来势汹汹的风一样,四处激荡。爱,这是一个宽广无限的字。我只和你说,男欢女爱。给你看的,关于他们的,亦是男欢女爱之爱。没有比男欢女爱更叫人沉醉的东西了。也没有比男欢女爱更叫人忧伤的了。尘世最使人情不自禁沉醉的,往往最容易令人忧伤。可是,倘若爱了,忧伤亦是无比动人。当然,这份动人,不隔了时光之河回望,望不到。再说此书中的他们。我猜不出当你望见他们的爱情——也有一些人没有爱情,一生不明爱情为何物,仅有的是爱欲——当你望见,我猜不出你会怎样思想。
  • 真情始末

    真情始末

    我们中小学生必须要加强阅读量,以便提高自己的语文素养和写作能力,以便广开视野和见识,促进身心素质不断地健康成长。但是,现在各种各样的读物卷帙浩繁,而广大中小学生时间又十分有限,因此,找到适合自己阅读的读物,才能够轻松快速地达到阅读的效果。
  • 大智若愚的点滴

    大智若愚的点滴

    一切闪光的人生,有价值的人生,古往今来,都是在顽强拼搏和不懈进取中获得的
  • 大牌校花:会长大人是恶魔

    大牌校花:会长大人是恶魔

    她腹黑无良,霸道倔强,仁佳学院人人惧怕的恶魔会长,无奈天降桃花,各色美男重磅砸下。火爆妖精男一脸委屈:小叶子,你说过的,你会永远对我好。花心无赖男一脸深情:低等植物,我是一个被世界抛弃的人,也抛弃了世界,现在,我找到了我的整个世界,再也不会放手。诡异吸血美男慵懒一笑:女人,你是第一个让我产生兴趣的人,你以为我会放手?某女白了一眼几个俊美到天怒人怨的绝色美男,笑得灿烂:“来人呢!全给我绑了,立马在全校放出消息,极品烂桃花廉价甩卖,熟人可享受九五折优惠。”没有动静,某女一个转身,却栽进了另外一个胸膛,腹黑妖孽男一脸冰冷:柯幻叶,你有能耐惹上这么多烂桃花,现在,你还想逃去哪里?
  • 意外之外

    意外之外

    尹守国,2006年开始小说创作,发表中短篇小说70多万字,作品多次被《新华文摘》、《小说选刊》、《北京文学中篇小说月报》等选载,中国作家协会会员,辽宁省作协签约作家。
  • 救人

    救人

    温亚军,现为北京武警总部某文学杂志主编。著有长篇小说伪生活等六部,小说集硬雪、驮水的日子等七部。获第三届鲁迅文学奖,第十一届庄重文文学奖,《小说选刊》《中国作家》和《上海文学》等刊物奖,入选中国小说学会排行榜。中国作家协会会员。
  • 盗梦宗师

    盗梦宗师

    春梦了无痕,形容的是再美妙的梦境也非真实。梦境与现实的隔阂,牢不可破。然而在筑梦师的国度中,梦境的力量却无比真实,修炼梦境,便可以随心所欲。无所不能。
  • 打工之王

    打工之王

    小人物被开启了打工系统,拥有了各种技能,开启了神奇的屌丝逆袭之旅。 搞不定客户?来看我的口若悬河,平白添加百分之四十的说服力,只要没有杀父之仇、夺妻之恨,搞定还不是分分钟的事情? 什么,敢在爷面前傲娇,看爷的气壮山河!还不过来跪舔! 想拼酒?ok。服务员,上五十二度的二锅头,对了,不要酒杯了,上大碗!嘿嘿,老子有千杯不醉,找我拼酒你丫不是没事找抽么?
  • 妃欠管教:本妃卖夫求荣

    妃欠管教:本妃卖夫求荣

    当闷骚王爷千方百计成婚,对方却是贪财王妃,容锦真想自插双眼!新婚之夜:王妃为何嫁我?蔻蔻答曰:你有钱。王爷嘴角抽搐,新婚二日:王妃为何卖本王妻妾?蔻蔻奸笑:可卖钱。王爷风中凌乱,新婚N日:爱妃为何扒?蔻蔻认真:俺娘说了财产要想抢,上位必有种!成交!