（通讯员 肖尚斌）近日，我院肖尚斌教授团队在国际水环境领域权威期刊 Water Research 发表最新研究成果，揭示了大型水库支流库湾水—气界面甲烷（CH₄）扩散通量对短周期、小幅水位波动的快速响应机制。研究表明，看似微弱的日尺度水位升降，可通过改变干流倒灌、库湾分层混合及CH₄迁移—氧化过程，显著重塑CH₄释放强度，为大型水库温室气体精细化评估与低碳运行研究提供了新的科学依据。

图1 小幅水位波动调控 CH₄释放机制概念图（论文 Fig. 7）

小幅波动（0.19—0.25 m d^-1），为何能引发“大幅响应”？

以往水库CH₄研究多关注季节尺度水位涨落，而大型调节型水库在实际运行中还频繁叠加日尺度、小幅度水位变化。这些短周期扰动是否会显著影响CH₄释放，此前仍缺乏充分认识。研究团队以三峡水库香溪河库湾为对象，在一次“水位下降—上升—再下降”的连续小幅波动过程中开展多断面、垂向高分辨率观测，系统获取溶解 CH₄、稳定碳同位素、水动力结构及水环境因子等数据，解析短周期水位变化下CH₄释放的快速响应。

图2 研究区、采样断面及“下降—上升—再下降”水位波动过程（论文 Fig. 1）

17.4 倍：短周期水位变化不再是“背景扰动”

研究发现，小幅水位下降期库湾平均 CH₄扩散通量为 55.38 μg m^-2 h^-1，是水位上升期 3.18 μg m^-2 h^-1的 17.4 倍；在上游CH₄释放热点区域，阶段差异最高达到 31.3 倍。与此同时，水位下降期平均溶解 CH₄ 浓度约为水位上升期的 12 倍。值得注意的是，水位波动显著改变了排放强度，却没有改变库湾长期存在的“下游低、上游高”空间格局。这表明，大型水库中的短周期水位变化并非可以忽略的背景扰动，而可能成为控制CH₄释放强度的重要运行因素。

图3 不同水位阶段 CH₄扩散通量的空间分布及总体差异（论文 Fig. 4）

关键不在“水位高低”，而在水体交换方式

机制分析表明，连接水位变化与CH₄释放的核心环节，是干流—支流水体交换及库湾分层混合结构的重组。水位下降期，库湾分层较强，富 CH₄底层水体更易积累，并可能在干流入侵沿河床向上游抬升过程中被重新分配至浅水区；水位上升期，干流入侵和混合作用增强，平均混合层深度由约 2.80 m 增至 13.07 m，一方面稀释水体 CH₄，另一方面增加其与含氧水体接触和被氧化消耗的机会，从而显著降低水—气界面释放。研究进一步显示，水柱分层稳定性是不同水位阶段 CH₄扩散通量最稳定的环境预测因子。

图4 不同水位阶段库湾水动力交换结构（论文 Fig. 2）

从“排放多少”走向“何时排放”：为低碳调度提供新认识

基于上述结果，研究构建了“水位波动—干流倒灌—混合分层—CH₄迁移与氧化—界面释放”的机制框架。研究表明，大型水库温室气体监测与排放评估不仅需要关注高水位期、消落期、低水位期和蓄水期等季节尺度运行阶段，还应识别其中持续时间较短的上升、下降和转换过程。相关成果深化了对工程调度—水动力过程—碳循环耦合关系的认识，并为大型水库生态调度与温室气体减排协同研究提供了新的科学依据。

论文题为“Minor water-level fluctuations strongly modulate air–water diffusive CH₄ flux in a tributary bay of the Three Gorges Reservoir”。我院孟江槐同学为第一作者，康满春副教授为通讯作者。文章DOI为10.1016/j.watres.2026.126815。