河流水温研究综述

安磊 赵军

【摘要】水温是水环境中重要的影响因子之一，水的物理、化学性质以及水生生态系统对水温都很敏感，水温的改变会对其产生较大的影响。本文以河流水温为研究线索，分析了20世纪90年代以来取得的研究进展，包括水温的空间差异、人类活动对水温的影响以及水温的变化趋势。在此基础上，探讨今后河流水温的研究方向。

【关键词】水温；空间差异；人类活动；变化趋势

引言

河流水温的研究历史悠久，在欧洲可以追溯到1799到1801年之间，Coutelle在尼罗河上进行的温度测量研究。19世纪晚期，奥地利等国家开始建立河流水温监测系统，用于研究河流中冰的形成。20世纪期间，水溫的研究主要集中在北美、欧洲和日本，水温对河流生态的影响以及工业废水对河流水温的影响是研究的两大主题。在我国，河流水温研究起步较晚。20世纪80年代，我国对鱼类资源的开发和保护给予重视，才开始关注水温对生态的影响。综述方面，主要关注于理解河流水温的研究进展。Caissie在综述中描述了与河流水温有关的因素以及潜在的物理过程，提供了关于水温模型的总体概述，并讨论了自然和人为的影响，以及它们对水生生物栖息地的潜在影响。

在许多研究中可以发现，温度是水环境中重要的影响因子，很多方面都受到了温度的影响，它对水生生物有着巨大的意义；影响着河流的水质，例如溶解氧和悬浮物的浓度；在经济方面，影响着工业、农业、水产养殖和娱乐方面的用水需求。在许多国家，水温在过去受到的关注远不如水质方面。然而，近年来人们对河流水温的研究越来越多。本文通过回顾河流水温的研究，理解当前水温研究进展并探讨未来的研究趋势。

1、水温空间差异

近些年，许多研究关注于空间上水温的变化。水温的梯度变化逐渐成为科学研究的热点。在夏季，强烈的太阳辐射和低流量条件下，水温的变化往往十分显著。Clark等在英格兰南部的Frome河与Bere流域进行了202个河道断面调查，在对比横向或纵向温度时发现，78%的断面存在温度差异，温差至少是0.2-0.4℃。另外，水温的变化与水力因素有关，比如河流边缘死水区，在这个区域里较浅和较慢的流动水体比主河道的水体更容易升温。Carling等在英格兰中部的布鲁斯伯里附近的大河中，观察到死水区的温度与主河道的温度差异超过2℃。除此之外，水温分层的现象也是人们一直研究的重点。

目前，潜流环境下河床与河岸沉积层间饱和间隙的温度变化也是研究的热点。很多人认为，潜流温度变化具有一定的复杂性，因为其受到了许多因素相互作用的影响，包括水体温度的波动、气候环境、河床底质的性质以及地表水与地下水之间的水体交换。另一方面，分析潜流温度的时间序列变化也被认为是一种描述地下水相互作用下温度空间和时间变化特征的有效方法。近年来，在一些泛滥平原的河岸监测到了较多水体出现局部温度差异，比如多瑙河，其温度变化可能在夏天的时候最大能达到16℃。除此之外，大量的研究发现，洪泛区主河道与支流之间的连通性对这种温度差异存在强烈的影响，当洪水引起主河道与河岸之间形成大量的水体交换时，这一趋势会明显减少。同时，在研究河流温度出现空间差异时，平原河网的横向水温差异往往比纵向水温差异大，这主要与水体多样性有关。

2、人类活动对河流水温的影响

近年来，关于人类活动如何影响河流水温的研究一直受到人们的关注。林业、农业和水利建设对河流水温的影响一直是研究的热点。林业方面，砍伐活动对河流水温影响较大。Moore等全面回顾了森林砍伐对河流温度造成的影响，并指出有关森林热影响的争论仍然存在。然而，在北美等地区进行的调查已经证实了早期研究的结果，即在温带集雨区，砍伐岸边的森林可以显著增加夏季的水温，尤其是水温最大值和日照时间长短。

农业活动，特别是畜牧业，对河流水温的影响也是最近研究的课题。农业活动中，通过移除植被、拓宽河流等，可以使河流温度的显著升高。在日本北部的Toikanbetsu河，由于农业用地和河流渠道化的发展，水温持续上升，导致河岸地区持续受到破坏，据估计夏季最高温度从1947年到1989年的22℃增加到了的28℃。河岸植被的破坏是人为因素之一，在城市化过程中，被认为是改变水温的因素，这可能会导致冷水栖息地的退化。

水利建设对河流水温的影响受到了多年的关注，其中研究较多的是大坝拦蓄对河流水温的影响。长期研究表明水库蓄水会对库区和下游河道[8-9]产生复杂的影响，水库蓄水以后，它不仅可以调节天然河流径流量的变化，而且对库区热量起到调节作用，水库下泄水温与原天然水温存在差异，进而不同程度影响到下游河道水温。Ryan等对Burrendong大坝下的Macquarie河进行研究发现，该河流温度较建坝前河流温度低8-12℃，并且有1-3个月水温延迟现象。

3、河流水温变化趋势

近年来，河流水温的变化趋势以及影响其变化的主要因素是研究的热点。长期研究调查积累的数据，促进了水温变化趋势方向的研究。大量的研究报告认为，在10到100年的时间里河流水温存在升高现象。除此之外，人们认为河流的水温变化趋势是受气候和水文相互作用的一个复杂过程，不仅包括大坝建设，还包括城市化和废水的热排放。1978-1998年东京市中心及其郊区的一些河段，在春季和冬季温度上升为0.11-0.21℃/年，主要原因与城市废水排放有关。Petersen分析了美国哥伦比亚的Snake河自1930年以来的7月平均水温变化，不仅反映了气候变化对河流水温的影响，还反应出水库建设对河流水温的影响。

目前，水温的研究主要是通过统计和模型方法预测未来水温的变化趋势。在未来的气候变化中，不同地区的河流可能不会受到相同程度的影响。Mohseni等在一项研究报告中，预测美国764个监测点水温的变化趋势，结果中显示，除了1月份寒冷地区的几个监测点和秋季几个监测点外，大多数河流将会在2050年春季达到最高温度。另外，在预测未来河流水温时，也需要考虑到气候变化对河流水温的直接影响。这些变化包括沿岸植被的改变，以及不同水文条件的出现，进而可能改变河道的辐射热交换。在加拿大Rogue河流的水温研究中，Meisner 指出地下水的变化对河流水温变化的重要性，

4、结论

通过分析国内外近30年对河流水温的研究，发现水温是影响水环境中的一个重要因素。水的理化性质及水生生物的对水温非常敏感，水温的变化将会对其造成很大的影响。然而，（下转第页）

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我国对河流水温的研究起步较晚，因此河流水温实测数据十分匮缺。鉴于此，在今后的河流水温研究上，需要开展大量的监测工作，为河流水温的研究创造更有利的条件。另一方面，水温与水生态相结合是今后河流水温的研究的关键，通过人工调节河流水温，以满足水生生物对水温的需求。

参考文献：

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