Numerical solution of flood prediction and river regulation problems; report.

Reports 2 and 3 by E. Isaacson, J. J. Stoker, and A. Troesch.

Invasion of Egeria into the Hawkesbury-Nepean River, Australia

The Hawkesbury-Nepean River in New South Wales (NSW), Australia, is the largest river system in the Sydney metropolitan area, and it drains most of the developing areas to the west. This catchment is under increasing pressure from urban expansion and the river frequently experiences extended periods of low flows due to a combination of extensive river regulation and the Australian temperate climate. Added to this, the river and several of its tributaries receive treated sewage and stormwater from various sources. Habitats and biota within the Hawkesbury-Nepean River catchment have been altered since European settlement and many introduced species have spread throughout the terrestrial and aquatic environment (Recher et al. 1993). Submersed macrophyte assemblages within the river have undergone significant changes in their distribution and abundance due to eutrophication, habitat alteration and changes to river flows (Recher et al 1993). Anecdotal evidence and some early unpublished studies suggest that egeria (Egeria densa Planchon), introduced from South America as an aquarium plant, was present in the Hawkesbury-Nepean River prior to 1980. Sainty (1973) reported a persistent and troublesome infestation over a number of years at Wallacia in the upper Nepean River. Here, as part of a larger study on the ecology of macrophyte and invertebrate assemblages associated with anthropogenic disturbance in the Hawkesbury-Nepean River, we document the rapid spread of egeria since 1994. Significant increases in egeria biomass were also found, and we present preliminary evidence which suggest that the native ribbonweed, vallisneria (Vallisneria americana Michx.) is being displaced.

Turbidity and the suspended sediment load of the regulated River Tees

The physical effects of river regulation in the U.K. by impoundments have attracted most attention from hydrologists and engineers concerned with predicting and maintaining discharge regimes for water supply. Grimshaw & Lewin (1980) suggested two basic methods to investigate the effects of regulation on suspended sediment discharge: (i) Compare the river load before and after reservoir construction, and (ii) adopt a paired catchment approach. The former method assumes stationarity of process in the natural system. The latter method, involving selecting two adjacent catchments of similar physical attributes, one regulated and one unregulated, assumes constancy of process spatially. In this report both approaches are adopted to examine the turbidity and suspended sediment concentration regime of the regulated River Tees. Neither approach was entirely satisfactory in the present case. This report examines the discharge and turbidity record consisting of approximately 4000 paired data points, representative of an 11-year post-impoundment period, that has been examined for the River Tees at Broken Scar, Darlington. A small amount of suspended sediment concentration data was also processed: these data are representative of both the pre-impoundment and post-impoundment sediment regime.

Macroinvertebrate community structure in Three-Gorges Reservoir, China

We investigated the macroinvertebrate community structure in Three-Gorges Reservoir during a three-year period after the reservoir became operational. Comparison with data of previous authors obtained before the damming showed that the benthic community changed drastically in the reservoir. Oligochaetes and chironomids dominate the present community. An apparent annual cycle in the benthic community (expressed as richness, density and community type) was found in the second year, lagging one year behind the annual cycle of transparency. After the second year, a Nais-Polypedilum community type, occurring in winter and spring with low inflow discharge and high transparency, was followed by a Limnodrilus community type that occurred in autumn and summer under contrasting conditions. Despite river regulation and damming, it appeared that macroinvertebrates in subtropical canyon-shaped reservoirs remained influenced by floods.

Infiltración y erosión

Esta monografía se enmarca en el manejo de los recursos hídricos en grandes redes de riego. En ella se describe el caso del río Mendoza, en la provincia homónima, el que fuera regulado en el año 2002. Este río nace en la Cordillera de los Andes, y presenta un importante arrastre de sólidos en suspensión, los que actualmente son retenidos en gran medida por el embalse Potrerillos. Las “aguas claras" que se erogan del embalse producen problemas erosivos, los que a su vez estarían ocasionando una mayor infiltración en los canales, y con ello un incremento en la recarga de acuíferos en ciertas zonas, así como problemas derivados del ascenso de la freática en otras. Se citan procesos ocurridos en otros distritos de riego frente a la regulación de los ríos, para concluir que el del río Mendoza es un caso susceptible de sufrir ciertos per-juicios, ya señalados en la Manifestación General de Impacto Ambiental del embalse Potrerillos, los que actualmente se están presentando en la red de riego. A partir de los estudios de sedimentología en el río Mendoza, se hace un análisis técnico de los fenómenos asociados al cambio de las características físicas del agua. Luego se describen los procesos erosivos, de acuerdo con la hidráulica clásica. Se define la Eficiencia de conducción (Ec), la infiltración en canales y su importancia en distintos distritos de riego, para luego mencionar los estudios realizados en el área del río Mendoza. Se analiza el desarrollo espacial que ha tenido el oasis, la escasa programación que tuvo su traza y la antigüedad de la misma. La descripción de los suelos permite concluir acerca de la importancia de su estructura y del papel que juegan las porciones finas, aún en minoría, que integran las distintas clases texturales con respecto a la Ec. Se describen los criterios con que se distribuye el agua en Mendoza, analizándose los caudales distribuidos actualmente, para relacionarlos con los niveles freáticos. Se mencionan además distintas acciones encaradas por la provincia para mitigar los efectos de las aguas claras. El análisis de los métodos utilizados para medir la Ec, permite apreciar el estado de la ciencia al respecto. Un análisis de las ventajas y de las desventajas de los distintos métodos, y de los resultados que con ellos se obtienen, permite concluir que el método de entradas y salidas es el que mejor se adapta en Mendoza, incluyendo además aspectos metodológicos de la medición. También se concluye en que la Ec. está insuficientemente evaluada; las fracciones finas de los suelos en muchos casos gravitan más que la textura frente a la Ec; por ello, se considera que el estudio de la Ec en las distintas áreas de manejo es necesario para entender los procesos de revenición y recarga de acuíferos, y que las pérdidas administrativas pueden gravitar más que la Ec. Se recomienda continuar con los trabajos de evaluación de Ec, al ser necesarios para todas las actividades en la cuenca; se desaconseja en este río el ajuste de modelos de predicción de Ec; las características de los suelos obligan a interpretar y aplicar con criterio la bibliografía internacional, pero aún así no se pueden hacer generalizaciones acerca de de la Ec en Mendoza.

Afectación de los agrosistemas de la zona del Caño San Miguel por la salinización de los suelos

La degradación por salinización de los suelos regados con aguas salobres viene aumentando a escala mundial. El problema de la concentración de sales más solubles que el yeso depende principalmente del agua de riego, la aridez climática y la ausencia de drenaje. Estas condiciones se dan en el aluvium del río Limón, que es un tributario del lago Maracaibo, sito en el estado de Zulia de Venezuela. La regulación del río Limón mediante el cierre de los embalses de Manuelote y Tulé ha disminuido los aportes de aguas y sedimentos de las avenidas de inundación, que tienen carácter diluyente. Por otro lado, el balance de sales solubles en el suelo ha registrado una acumulación neta en los años de extrema aridez anteriores al año 2006, dado que la mayor dilución de las aguas ombrogénicas embalsadas procedentes de las lluvias no ha sido suficiente para compensar la concentración por evapotranspiración “in situ” de las aguas retenidas en la cuenca baja, sobre todo en ausencia de desagüe superficial y drenaje profundo. Las inundaciones posteriores a 2006 fueron suficientes para disminuir la salinidad superficial hasta los valores encontrados en 2010. El estudio experimental de esta problemática en el sector del caño San Miguel ha sido abordado mediante el establecimiento del perfil de salinidad acoplado con el perfil hipotético de humedad usado en la taxonomía de suelos. Este perfil define la disponibilidad del agua del suelo para la vegetación en función de tres potenciales: 1) el potencial físico-químico o matricial, que depende de la energía de adsorción a la superficie de las partículas; 2) el potencial gravitatorio, que depende de la profundidad; y 3) el potencial osmótico, que depende de la concentración de la solución del suelo; lo que supone un avance respecto a tener en cuenta sólo el perfil de humedad, que solamente considera el potencial gravi-químico integrado por el matricial y el gravitatorio. El perfil normalizado de 200 mm de de agua útil, retenida entre 33 y 1500 kPa de succión, incluye ocho fases gravi-químicas de 25 mm. La presente investigación incluye el potencial osmótico estimado por la conductividad eléctrica del extracto de pasta saturada. Los experimentos de lavado de sales en columnas de suelo, simulando la distribución de las lluvias en cinco años representativos de los cuartiles estadísticos de la serie disponible de 38 años completos, han determinado el comportamiento de las sales solubles en un suelo sometido a drenaje. Los resultados han evidenciado que el balance de sales unido al balance de agua controla la degradación de los agrosistemas por salinización. La alternativa frutícola puede ser aumentada en estas condiciones, porque el balance de sales favorece el establecimiento de cultivos permanentes a costa de otros usos del suelo de menor interés económico, como el cultivo de forrajes en regadío y el aprovechamiento de los pastizales en secano durante el barbecho de desalinización, cuya caracterización se ha completado con el estudio de la vegetación indicadora del grado de salinidad. ABSTRACT Saline degradation of soils irrigated with brackish water is increasing worldwide. The problem of salts concentration more soluble than gypsum depends on irrigation water quality, climatic aridity, and drainage limitations. These conditions meet in Limón River alluvium, which is tributary to Maracaibo´s Lake in Zulia State, Venezuela. Limón River regulation by closing Manuelote and Tulé reservoirs has diminished the input of water and sediments from inundations, which exerted dilutive effects. On the other hand, the soil balance of soluble salts has registered a net accumulation during those extremely dry years before 2006 because the greater dilution of ombrogenic dammed water coming from rain has not been enough to compensate salt concentration by “in situ” evapotranspiration in middle basin water, mainly in the absence of superficial runoff and deep drainage. Floods after 2006 were enough to reduce the high superficial salinity figures to those addressed in 2010. The experimental study of this trouble in San Miguel´s pipe area has been addressed through of the establishment of its salinity profile together to the hypothetic moisture profile typically used in soil taxonomy. This salinity profile describes soil water availability for vegetation according to three potentials: 1) physico-chemical or matrix potential, which depends on the adsorption energy of the soil solution to the surface of soil particles; 2) gravitational potential, which depends on soil depth; and 3) osmotic potential, which depends on the concentration of the soil solution. This represents an advance from just using moisture regime, which only considers the matrix and gravitational components of a gravi-chemical potential. The standardized moisture profile of 200 mm useful water being retained between 33 and 1500 kPa includes eight gravi-chemical stages of 25 mm. This research also includes the osmotic component, which is estimated by the electric conductivity of the saturated paste extract. Salts leaching trials in soil columns simulating rain distribution along five model years, representing the statistical quartiles of the available series of 38 complete years, have determined the behaviour of soluble salts in a soil being subjected to drainage. Results have evidenced that salt and water balances considered together are able to control the agrosystem’s degradation by salinization. The fruit production alternative could be improved under these conditions because the salts balance favours the establishment of permanent crops to the detriment of other soil uses of lower economical interest such as irrigated forage and non-irrigated pasture during desalinization fallow, which characterization has been completed through assessing the presence of salinity-indicator vegetation.

Análisis de la técnica de recarga artificial en la Cubeta de Sant Andreu de la Barca (Barcelona)

El presente proyecto pretende mostrar las posibilidades de la recarga artificial como elemento de gestión de los recursos de agua subterránea del acuífero aluvial del río Llobregat, en su sector de la Cubeta de Sant Andreu de la Barca (Barcelona), el cual es fuente de abastecimiento urbano, agrícola e industrial del entorno de Sant Andreu de la Barca. Igualmente, se revisa la efectividad de la aplicación de dicha técnica que se practica actualmente. Hace años, las condiciones naturales del río hacían posible la recarga natural de la Cubeta, pero la implantación de industrias en la zona y la regulación mediante la presa de La Baells desde el año 1976, han originado cambios en el comportamiento natural del acuífero, que se han manifestado básicamente en una disminución de la recarga natural como consecuencia de la impermeabilización de los suelos originada por la urbanización de los mismos. Se ha producido también un fenómeno de colmatación del lecho del río, al dificultarse la removilización de los materiales finos depositados en el fondo del cauce, produciendo también una disminución de la recarga al acuífero a través del lecho. Por último, la mayor demanda de suministro por parte del sector industrial ha influido negativamente en el almacenamiento del acuífero. Desde hace décadas, se lleva efectuando una recarga artificial en el lecho del río para tratar de paliar en lo posible estos efectos perjudiciales. La misma se efectúa mediante dos sistemas distintos: escarificando el lecho del río para aumentar su capacidad de infiltración, y mediante la utilización de balsas de recarga, a través de las cuales se infiltra el agua en el acuífero. El objetivo de este proyecto es analizar el efecto actual que la recarga mediante balsas está teniendo sobre el acuífero. Para ello, se utilizarán, entre otras técnicas, la elaboración de un modelo matemático con el que poder simular el efecto de la recarga. VIII ABSTRACT This project aims to show the possibilities of artificial recharge as groundwater resources management element in the alluvial aquifer of the Llobregat River, in the sector of the Basin of Sant Andreu de la Barca (Barcelona), which is a source of urban, agricultural and industrial supply of the Sant Andreu de la Barca area. Too, the effectiveness of the current implementation of this technique is reviewed. Years ago, natural river conditions made possible the natural recharge of the aquifer, but the establishment of industries in the area and the river regulation by the la Baells dam since 1976, have led to changes in the natural behavior of the aquifer, which basically are a decrease in natural recharge, because the soil has become impervious, due to land urbanization. There has been also a phenomenon of clogging of the river bed, caused by the difficult in the remobilization of fine materials deposited on the river bed, which has produced a decrease in the groundwater recharge through the river. Finally, the increase in water demand by the industrial sector, has diminished aquifer storage. For decades, artificial recharge in the river bed has been practiced to alleviate negative effects. It is done by two different systems: scratching the river bed to increase its infiltration capacity, and using recharge ponds, through which water infiltrates into the aquifer. The objective of this project is to analyze the current effect that recharge by ponds is having in the aquifer. Among other techniques, mathematical modeling has been used for simulating the effect of artificial recharge in the aquifer.

Estudio de la ecología de Ulmus laevis Pallas en la Península Ibérica

Esta tesis doctoral pretende profundizar en el conocimiento de la ecología de Ulmus laevis Pallas, especie autóctona en peligro de extinción en la Península Ibérica, con el fin de proponer medidas adecuadas para su conservación. Se ha estudiado la distribución natural de la especie atendiendo a aspectos edáficos. Los resultados muestran que U. laevis presenta menor capacidad de acidificación de la rizosfera, menor actividad de la reductasa férrica y menor homeostasis que U. minor Mill. cuando crecen en sustratos con una disponibilidad de hierro limitada. Estas diferencias ayudan a comprender la distribución de ambas especies en la Península Ibérica: U. laevis se ve restringido a suelos ácidos o moderadamente ácidos, mientras que U. minor es capaz de habitar tanto suelos ácidos como básicos. Se han analizado las propiedades hidráulicas y anatómicas de U. laevis, constatando que sus características son favorables en ambientes con gran disponibilidad hídrica y que se trata del olmo ibérico más vulnerable a la cavitación por estrés hídrico, por lo que la aridificación del clima y la pérdida de los freáticos supone un riesgo para sus poblaciones. Para evaluar la capacidad de recuperación de la especie se han estudiado la diversidad y estructura genética espacial de las dos mayores poblaciones españolas. Los resultados evidencian que estas poblaciones mantienen niveles de diversidad equiparables o ligeramente superiores a los europeos, pese a haber sufrido un cuello de botella prolongado durante las glaciaciones y a las reducciones poblacionales recientes. En la actualidad la endogamia no representa un riesgo para estas poblaciones. También se ha analizado la producción, dispersión y predación de semillas en Valdelatas (Madrid). Los resultados han mostrado que el viento dispersa las sámaras a corta distancia (<30 m) y que los años no veceros las probabilidades de establecimiento de regenerado son bajas. Además, la producción de sámaras vanas puede tratarse de un carácter adaptativo que aumenta la eficiencia biológica de la especie, ya que favorece la supervivencia de las semillas embrionadas disminuyendo sus tasas de predación pre- y post-dispersión. La modificación del hábitat de esta especie como consecuencia de las actividades humanas afecta de manera negativa al establecimiento del regenerado. La conservación de esta especie a largo plazo requiere la recuperación de los niveles freáticos y de regímenes hidrológicos que permitan avenidas, ya que estas crean las condiciones adecuadas para el establecimiento de regenerado al eliminar la vegetación preexistente y depositar barro. ABSTRACT Ulmus laevis Pallas is an endangered species in the Iberian Peninsula. Therefore, in order to be able to propose adequate management guidelines for its conservation, this PhD Thesis intends to advance the knowledge on the species ecology in the region. Firstly, the species natural distribution was studied in relation to soil nature. Results show that U. minor Mill. had a higher root ferric reductase activity and proton extrusion capability than U. laevis, and maintained a better nutrient homeostasis when grown under iron limiting conditions. These differences in root Fe acquisition efficiencies proved helpful to understand the distribution of these species in the Iberian Peninsula, where U. laevis is restricted to acid or moderately acid soils, whereas U. minor can grow both in acid and basic soils. Secondly, we studied Ulmus laevis’ xylem anatomy and hydraulic traits. These proved favourable for growing under high water availability, but highly susceptible to drought-stress cavitation. Therefore, this species is vulnerable to the Iberian Peninsula’s aridification. Spatial genetic structure and diversity were evaluated in two of the biggest U. laevis populations in Spain in order to evaluate their recovery capabilities. These populations maintain similar or slightly higher diversity levels than European populations, despite having undergone an ancestral genetic bottleneck and having suffered recent population size reductions. No inbreeding problems have been detected in these populations. Seed production, dispersal and predation were assessed in Valdelatas’ elm grove (Madrid). Despite U. laevis samaras being winged nuts, wind dispersed them short distances from the mother tree (<30 m). The seed shadow models show that non-mast years provide very few chances for the stand to regenerate due to their low full seed flux. Empty samaras deceive pre- and post-dispersal predators increasing full seed survival probabilities. Therefore, empty fruit production might be an adaptive trait that increases plant fitness. Finally, human-induced changes in water-table levels and river regulation may affect U. laevis seed dispersal and regeneration establishment negatively. The long-term conservation and expansion of this species in the Iberian Peninsula requires the recovery of water-tables and of natural hydrological regimes, as flooding eliminates vegetation, creating open microhabitats and deposits mud, creating the ideal conditions for seedling establishment.

Ecological effects of flow and temperature regimes on fish communities in temperate rivers

Les organismes aquatiques sont adaptés à une grande variabilité hydrique et thermique des rivières. Malgré ceci, la régulation des eaux suscite des changements aux débits qui peuvent provoquer des impacts négatifs sur la biodiversité et les processus écologiques en rivière. Celle-ci peut aussi causer des modifications au niveau des régimes thermiques et des caractéristiques de l’habitat du poisson. Des données environnementales et biologiques décrivant l’habitat du poisson existent, mais elles sont incomplètes pour plusieurs rivières au Canada et de faible qualité, limitant les relations quantitatives débit-température-poissons à un petit nombre de rivières ou à une région étudiée. La recherche menée dans le cadre de mon doctorat concerne les impacts de la génération d'hydroélectricité sur les rivières; soit les changements aux régimes hydriques et thermiques reliés à la régulation des eaux sur la variation des communautés ichtyologiques qui habitent les rivières régulées et naturelles au Canada. Suite à une comparaison d’échantillonnage de pêche, une méthode constante pour obtenir des bons estimés de poisson (richesse, densité et biomasse des espèces) a été établie pour évaluer la structure de la communauté de poissons pour l’ensemble des rivières ciblées par l’étude. Afin de mieux comprendre ces changements environnementaux, les principales composantes décrivant ces régimes ont été identifiées et l’altération des régimes hydriques pour certaines rivières régulées a été quantifiée. Ces résultats ont servi à établir la relation significative entre le degré de changement biotique et le degré de changement hydrique pour illustrer les différences entre les régimes de régulation. Pour faire un complément aux indices biotiques déjà calculés pour l’ensemble des communautés de poissons (diversité, densité et biomasse des espèces par rivière), les différences au niveau des guildes de poissons ont été quantifiées pour expliquer les divers effets écologiques dus aux changements de régimes hydriques et thermiques provenant de la gestion des barrages. Ces derniers résultats servent à prédire pour quels traits écologiques ou groupes d’espèces de poissons les composantes hydriques et thermiques sont importantes. De plus, ces derniers résultats ont servi à mettre en valeur les variables décrivant les régimes thermiques qui ne sont pas toujours inclues dans les études hydro-écologiques. L’ensemble des résultats de cette thèse ont des retombées importantes sur la gestion des rivières en évaluant, de façon cohérente, l’impact de la régulation des rivières sur les communautés de poissons et en développant des outils de prévision pour la restauration des écosystèmes riverains.

Ecological effects of flow and temperature regimes on fish communities in temperate rivers

Les organismes aquatiques sont adaptés à une grande variabilité hydrique et thermique des rivières. Malgré ceci, la régulation des eaux suscite des changements aux débits qui peuvent provoquer des impacts négatifs sur la biodiversité et les processus écologiques en rivière. Celle-ci peut aussi causer des modifications au niveau des régimes thermiques et des caractéristiques de l’habitat du poisson. Des données environnementales et biologiques décrivant l’habitat du poisson existent, mais elles sont incomplètes pour plusieurs rivières au Canada et de faible qualité, limitant les relations quantitatives débit-température-poissons à un petit nombre de rivières ou à une région étudiée. La recherche menée dans le cadre de mon doctorat concerne les impacts de la génération d'hydroélectricité sur les rivières; soit les changements aux régimes hydriques et thermiques reliés à la régulation des eaux sur la variation des communautés ichtyologiques qui habitent les rivières régulées et naturelles au Canada. Suite à une comparaison d’échantillonnage de pêche, une méthode constante pour obtenir des bons estimés de poisson (richesse, densité et biomasse des espèces) a été établie pour évaluer la structure de la communauté de poissons pour l’ensemble des rivières ciblées par l’étude. Afin de mieux comprendre ces changements environnementaux, les principales composantes décrivant ces régimes ont été identifiées et l’altération des régimes hydriques pour certaines rivières régulées a été quantifiée. Ces résultats ont servi à établir la relation significative entre le degré de changement biotique et le degré de changement hydrique pour illustrer les différences entre les régimes de régulation. Pour faire un complément aux indices biotiques déjà calculés pour l’ensemble des communautés de poissons (diversité, densité et biomasse des espèces par rivière), les différences au niveau des guildes de poissons ont été quantifiées pour expliquer les divers effets écologiques dus aux changements de régimes hydriques et thermiques provenant de la gestion des barrages. Ces derniers résultats servent à prédire pour quels traits écologiques ou groupes d’espèces de poissons les composantes hydriques et thermiques sont importantes. De plus, ces derniers résultats ont servi à mettre en valeur les variables décrivant les régimes thermiques qui ne sont pas toujours inclues dans les études hydro-écologiques. L’ensemble des résultats de cette thèse ont des retombées importantes sur la gestion des rivières en évaluant, de façon cohérente, l’impact de la régulation des rivières sur les communautés de poissons et en développant des outils de prévision pour la restauration des écosystèmes riverains.

Temporal trend of pesticide concentrations in the Chikugo River (Japan) with changes in environmental regulation and field infrastructure

Contamination of pesticides, which are applied to rice paddy fields, in river water has been a major problem in Japan for decades. A prolonged water holding period after pesticide application in paddy fields is expected to reduce the concentration of rice pesticides in river water. Therefore, a long monitoring campaign was conducted from 2004 to 2010 to measure the concentrations of pesticides in water samples collected from several points along the Chikugo River (Japan) including tributaries and the main stream to see if there was any reduction in the level of pesticide contamination after the extension of the water holding period (from 3–4 days to 7 days) was introduced in 2007 by the new water management regulation. No significant difference (p > 0.05) was found in pesticide concentrations between the periods before and after 2007 in all monitoring points, except in one tributary where the pesticide concentrations after 2007 were even higher than that of the previous period. A detailed study in one of the tributaries also revealed that the renovated infrastructure did not reduce the pesticide concentrations in the drainage canals. Neither the introduction of the new regulation nor the improved infrastructure had any significant effect on reducing the contamination of pesticides in water of the Chikugo River. It is probably because most farmers did not properly implement the new requirement of holding paddy water within the field for 7 days after the application of pesticides. Only tightening the regulation would not be sufficient and more actions should be taken to enforce/provide extension support for the new water management regulation in order to reduce the level of residual pesticides in river water in Japan.

Changes in the patterns of inorganic nitrogen and TN/TP ratio and the associated mechanism of biological regulation in the shallow lakes of the middle and lower reaches of the Yangtze River

The changes of NH3-N, NO3-N, NO2-N and TN/TP were studied during growth and non-growth season in 33 subtropical shallow lakes in the middle and lower reaches of the Yangtze River. There were significant positive correlations among all nutrient concentrations, and the correlations were better in growth season than in non-growth season. When TP > 0.1 mgL(-1), NH3-N increased sharply in non-growth season with increasing TP, and NO3-N increased in growth season but decreased in non-growth season with TP. These might be attributed to lower dissolved oxygen and low temperature in non-growth season of the hypereutrophic lakes, since nitrification is more sensitive to dissolved oxygen and temperature than anti nitrification. When 0.1 mgL(-1)> TP > 0.035 mgL(-1), TN and all kinds of inorganic nitrogen were lower in growth season than in non-growth season, and phytoplankton might be the vital regulating factor. When TP < 0.035 mgL(-1), inorganic nitrogen concentrations were relatively low and NH3-N, NO2-N had significant correlations with phytoplankton, indicating that NH3-N and NO2-N might be limiting factors to phytoplankton. In addition, TN/TP went down with decline in TIP concentration, and TN and inorganic nitrogen concentrations were obviously lower in growth season than in non-growth season, suggesting that decreasing nitrogen (especially NH3-N and NO3-N) was an important reason for the decreasing TN/TP in growth season. The ranges of TN/TP were closely related to trophic level in both growth and non-growth seasons, and it is apparent that in the eutrophic and hypertrophic state the TN/TP ratio was obviously lower in growth season than in non-growth season. The changes of the TN/TP ratio were closely correlated with trophic levels, and both declines of TN in the water column and TP release from the sediment were important factors for the decline of the TN/TP ratio in growth season.

Study on Water Resources Regulation and Reservoir Operating Prediction for Suppression of Salt Water Intrusion in the Pearl River Estuary

Salt water intrusion occurred frequently during dry season in Modaomen waterway of the Pearl River Estuary. With the development of region's economy and urbanization, the salt tides affect the region's water supply more and more seriously in recent years. Regulation and allocation of freshwater resources of the upper rivers of the estuary to suppress the salt tides is becoming important measures for ensuring the water supply security of the region in dry season. The observation data analysis showed that the flow value at the Wuzhou hydrometric station on the upper Xijiang river had a good correlation with the salinity in Modaomen estuary. Thus the flow rate of Wuzhou has been used as a control variable for suppression of salt tides in Modaomen estuary. However, the runoff at Wuzhou mainly comes from the discharge of Longtan reservoir on the upper reaches of Xijiang river and the runoff in the interval open valley between Longtan and Wuzhou sections. As the long distance and many tributaries as well as the large non-controlled watershed between this two sections, the reservoir water scheduling has a need for reasonable considering of interaction between the reservoir regulating discharge and the runoff process of the interval open watershed while the deployment of suppression flow at Wuzhou requires longer lasting time and high precision for the salt tide cycles. For this purpose, this study established a runoff model for Longtan - Wuzhou interval drainage area and by model calculations and observation data analysis, helped to understand the response patterns of the flow rate at Wuzhou to the water discharge of Longtan under the interval water basin runoff participating conditions. On this basis, further discussions were taken on prediction methods of Longtan reservoir discharge scheduling scheme for saline intrusion suppression and provided scientific and typical implementation programs for effective suppression flow process at the Wuzhou section.

Regulation of the abundance and turnover of copepod species by temperature, turbidity and habitat type in a large river basin

Freshwater copepods were sampled in the La Plata River basin to identify the processes that affect beta diversity and to determine the main factors influencing their geographical distribution and patterns of endemism. Beta diversity patterns exhibited strong dissimilarity between locations; the turnover process was predominant and indicated a replacement of species along the basin. Redundancy analysis indicated the presence of two large sets of species separated geographically by a boundary zone, with several associated variables. Northern species were associated with water transparency and temperature, mean air temperature, mean air temperature during winter and minimum air temperature of coldest month, indicating that these species are not tolerant to low temperatures and are abundant in reservoirs that are common in the upper stretch of the Paraná River basin. Southern species were related with amplitude of air temperature, turbidity, total phosphorus and total suspended matter, indicating that these species are polythermic and have adapted to live in river stretches. From 20 environmental variables analyzed in our study, partial least squares analysis indicated four variables with increased retention of effects on copepod abundance: air temperature, minimum temperature of coldest month, turbidity and transparency. Because almost all of the species found in this study occurred across a wide range of habitat types, the cause of the separation between river and reservoir species could be considered to be more anthropogenic than natural, and it primarily affected species abundance. For certain members of the northern group of copepod species, distribution was dependent on high temperatures, whereas the distribution of the southern group indicated that the species were polythermic.