曾庆慧

学历： 博士研究生

学位： 博士

专业方向： 水利工程

专业技术职务： 高级工程师

工作单位： 中国水利水电科学研究院

责任导师：王建华

获重大人才培养奖励计划、基金资助项目情况：

主要科研经历及贡献：

围绕“大型水利水电工程生态环境效应”这一热点和前沿问题开展了深入研究，探究了水利工程建设对于生源要素、浮游生物及大型水生生物（以鱼类为代表性物种）的多维影响。

贡献一：以机理实验和数值模拟为手段，剖析了梯级水电开发对产漂流性卵鱼类自然繁殖的影响，提出了干支流联合调控的优化方案。

在机理层面，通过自主建设鱼类栖息洄游适宜水文条件大型实验装置，研究确定了鱼类洄游的感应流速、洄游适宜流速范围及长距离持续洄游极限流速；探究了水文要素变化对漂流性鱼卵运动漂移的影响，建立了鱼卵漂流与水力学需求的定量化联系。在数值模拟方面，研发了基于生物仿真的漂流性鱼卵轨迹模拟技术，实现了鱼卵漂流轨迹的精细化模拟。以金沙江鲁地拉库区为例，在所有可行调度情景下，漂流性鱼卵在库区最长漂流时间只有约32h，尚不能成长为具有自主游泳能力的幼鱼，仅依靠库区干流无法支撑产漂流性卵鱼类的自然繁殖。在此基础上，对各种可行的恢复措施进行了研究，提出了基于干支流联合调控的梯级开发河流生态影响减缓方案。

基于以上研究，主持研发鱼类栖息洄游适宜水文条件大型实验装置2项，申请国家发明专利2项，发表论文4篇，其中1篇被评为中国水利水电科学研究院2019年度代表性成果，获得国家自然科学基金青年项目资助1项。

贡献二：剖析了我国近60年十大水资源一级区河流纵向连通性变化规律及其对内陆鱼类的影响机制，提出了流域尺度水系整体连通性评价方法和分区恢复目标。

基于水利水电工程对于鱼类栖息洄游和鱼卵漂流孵化的影响机理，综合水利水电工程不同建设位置对于本级河流连通性以及与下级河流连通性的不同影响，创新提出基于位置修正系数的河流纵向连通性计算方法，并对近60年我国十大一级区河流纵向连通性变化情况进行了系统评价。结果表明河流纵向连通性下降速度最快的四个水资源一级区分别是东南诸河区、珠江区、淮河区和长江区，其与我国受威胁鱼类分布格局变化的皮尔逊相关系数达0.87。在此基础上，提出了流域尺度水系整体连通性评价方法，分析了在过鱼设施建设、增殖放流等情景下全国主要流域水系功能连通性恢复前景，提出了不同区域水系连通性管控和恢复目标。

   以上成果得到业内专家和水利部规计司主要领导肯定，入选国家重点研发计划项目“国家水资源承载力评价与战略配置”五项代表性成果之一，发表/撰写论文3篇，申请发明专利3项。

贡献三：围绕跨流域调水工程对受水区水生态环境的影响，发展了一套耦合物理机制和人工智能的模拟评价方法，为受水区富营养化风险防控提供了新工具，并实现业务化运行。

以南水北调工程受水区密云水库、白洋淀为重点研究区，分别建立了库区、淀区的水动力水环境数值模型，分析了不同调水方案、不同本流域来水组合条件下库区、淀区的水质演变态势。创新研发了富营养化氮磷阈值原位观测技术，确定了密云水库、白洋淀富营养化的氮磷阈值，预判了来水后受水区的富营养化风险。构建了以水环境因子为约束条件的浮游植物人工智能模拟模型，预测了跨流域调水对密云水库、白洋淀浮游植物群落结构的影响。

基于上述研究，主持研发了密云水库水环境管理系统，取得软件著作权，并已在密云水库管理处业务化运行；白洋淀相关研究成果被《雄安新区水资源安全保障规划》吸收采纳，发表学术论文7篇。

此外，担任了Science of the Total Environment, Environment Science and Pollution Research, Hydrological Process, River Research and Applications, 清华大学学报，南水北调与水利科技等期刊的特约审稿人，审理稿件20余篇。

发表论文、专著的情况

第一/通讯作者文章：

(1)     Peng Hu, Qinghui Zeng*, Jianhua Wang, Jiaming Hou, Hao Wang, Zefan Yang, Huan Liu. Identification of hotspots of threatened inland fish species and regions for restoration based on longitudinal river connectivity[J].Journal of Environmental Management,2021,290:112572.

(2)     Zeng Qinghui, Hu Peng, Wang Hao, Pan Jianguang, Yang Zefan, Liu Huan. The influence of cascade hydropower development on the hydrodynamic conditions impacting the reproductive process of fish with semi-buoyant eggs[J]. Science of The Total Environment, 2019, 689: 865-874.

(3)     Zeng Qinghui, Liu Yi, Zhao Hongtao, Sun Mingdong, Li Xuyong. Comparison of models for predicting the changes in phytoplankton community composition in the receiving water system of an inter-basin water transfer project. Environmental Pollution. 2017,223:676-684.

(4)     Zeng Qinghui, Qin Lihuan, Bao Linlin, Li Yayong, Li Xuyong. Critical nutrient thresholds needed to control eutrophication and synergistic interactions between phosphorus and different nitrogen sources[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2016, 23(20): 21008-21019.

(5)     Zeng Qinghui, Qin Lihuan, Li Xuyong. The potential impact of an inter-basin water transfer project on nutrients (nitrogen and phosphorous) and chlorophyll a of the receiving water system[J]. Science of the Total Environment, 2015, 536: 675-686.

(6)     Zeng Qinghui, Peng Sha, Liu Min, Song Zijian, Wang Xiankai, Zhang Xu, Hong Song. Solubilization and adsorption behaviors of 2, 4, 6-trichlorophenol in the presence of surfactants[J]. Chemical engineering journal, 2013, 230: 202-209.

(7)     曾庆慧, 胡鹏^*, 唐家璇, 王建华, 杨泽凡, 侯佳明. 漂流性鱼卵漂流孵化特性及水动力需求研究进展[J]. 水生态学杂志，已录用.（中文核心）

(8)     曾庆慧, 胡鹏^*, 赵翠平, 龚家国, 刘欢, 杨泽凡. 多水源补给对白洋淀湿地水动力的影响[J]. 生态学报, 2020, 40(20): 7153-7164. （中文核心）

(9)     曾庆慧, 秦丽欢, 程鹏, 李叙勇^*, 贾东民，潘轲旻. 1990年以来密云水库主要水环境因子时空分布特征[J].湖泊科学, 2016, 28(6): 1204-1216. (EI)

(10) 曾庆慧, 庄艳华, 洪松^*. 城市化进程中武昌沙湖流域面源污染负荷时空分布模拟[J]. 武汉大学学报: 工学版, 2012, 45(6): 790-793. （中文核心）

其他作者文章：

(1)     Qin Lihuan, Zeng Qinghui, Zhang Wangshou, Li Xuyong, Alan D.Steinman, Du Xinzhong. Estimating internal P loading in a deep water reservoir of northern China using three different methods[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2016, 23(18): 18512-18523.

(2)     Peng Sha, Zeng Qinghui, Guo Yucheng, Niu Beibei, Zhang Xu, Hong Song. Defluoridation from aqueous solution by chitosan modified natural zeolite[J]. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2013, 88(9): 1707-1714.

(3)     Cuiping Zhao, Jiaguo Gong^*, Qinghui Zeng, Miao Yang and Ying Wang. Landscape Pattern Evolution Processes and the Driving Forces in the Wetlands of Lake Baiyangdian. Sustainability, 2021, 13, 9747.

(4)     Mingda Yang ¹ , Huan Liu ^2,*, Yuping Han ¹, Qinghui Zeng ², Jianhua Wang ² and Peng Hu ^2,*. Temporal and Spatial Changes of Runoff Regime in the Yellow River Basin from 1956 to 2017. Water, 2021, 13, 3298.

(5)     Qin Yang, Peng Hu, Jianhua Wang, Qinghui Zeng, Zefan Yang, Huan Liu, Yiyang Dong. The stereoscopic spatial connectivity of wetland ecosystems: evaluation method and regulation measures. Hydrological Processes, 2021, 35(5). DOI：10.1002/hyp.14074.

(6)     Liu Huan, Jia Yangwen, Niu Cunwen, Hu Peng, Du Junkai, Su Huidong, Zeng Qinghui. Evolution of Main Water Cycle Fluxes in the Karst Mountain Region of Southwest China[J]. Water, 2020, 12(8):2262. (SCI, IF=2.544)

(7)     Wenhai Zhang, Hu Peng^*, Yangwen Jia, Guangheng Ni, Zefan Yang, Qinghui Zeng. Investigating the Simultaneous Ecological Operation of Dam Gates to Meet the Water Flow Requirements of Fish Spawning Migration[J]. Polish Journal of Environmental Studies, 2019, 28(3):1967-1980.

(8)     Liu Jie, Li Wanyi, Liu Yunguo, Zeng Qinghui, Hong Song. Titanium (IV) hydrate based on chitosan template for defluoridation from aqueous solution[J]. Applied Surface Science, 2014, 293: 46-54.

(9)     Zhuang Yanhua, Hong Song, Zhang Wenting, Lin Hongyan, Zeng Qinghui, Nguyen Thuminh, Niu Beibei and Li Wanyi. Simulation of the spatial and temporal changes of complex non-point source loads in a lake watershed of central China [J]. Water Science and Technology, 2013, 67(9): 2050-2058.

(10)  唐家璇，曾庆慧，胡鹏，侯佳明，李哼特，侯虹波．近 60 年长江流域河流纵向连通性演变特征[J]．南水北调与水利科技(中英文).网络首发，中文核心

(11) 胡鹏，唐家璇，杨泽凡，曾庆慧，杨明达．漂流性鱼卵安全漂流的临界水动力条件实验研究[J]．水利学报.

(12) 侯佳明，曾庆慧，胡鹏，张璞，李哼特，杨钦. 基于改进阻隔系数法的河流纵向连通性评价——以黄河流域为例. 中国水利学会. 中国水利学会2020学术年会论文集（3）. 北京：中国水利水电出版社. 2021:385-394.

(13) 侯佳明, 胡鹏^*, 刘凌, 张梦婕, 曾庆慧. 基于模糊可变模型的秦淮河健康评价[J]. 水生态学杂志, 2020,41(03):1-8.中文核心

(14) 杨泽凡，胡鹏*，赵勇，曾庆慧. 新区建设背景下白洋淀及入淀河流生态需水评价和保障措施研究，中国水利水电科学研究院学报，2018，16（6）：563-570.中文核心

(15) 苏辉东, 贾仰文, 刘欢, 李耀军, 杜军凯, 牛存稳, 甘永德,曾庆慧, 戴子瑜. 基于 WEP-L 模型的寒区流域径流演变模拟及归因分析[J]. 冰川冻土， 2019.中文核心

(16) 秦丽欢, 曾庆慧, 李叙勇, 秦耀民. 北京密云水库内湖消落带有机质, 营养盐 (氮/磷) 含量分布特征[J]. 湖泊科学, 2016, 28(4): 794-801. (EI)

获得的专利：

(1)     发明专利：河流水系连通数据的确定方法、装置、设备及储存介质，专利号：ZL201911058777.2，胡鹏，杨钦，曾庆慧，刘欢，张梦婕，杨泽凡，杨苗，王伟泽，侯佳明，张璞. 中华人民共和国国家知识产权局颁发，2021年10月26日；

(2)     发明专利：一种生态基流占比阈值标准确定方法，专利号：ZL202010715268.9，刘欢，胡鹏，杨泽凡，王建华，曾庆慧，张璞. 中华人民共和国国家知识产权局颁发，2021年5月25日；

(3)     发明专利：一种考虑地表积水深变化的坡面多流向漫流分析方法，专利号：ZL 202010885571.3，刘欢，胡鹏，王建华，杨泽凡，曾庆慧，杨钦，慕星.中华人民共和国国家知识产权局颁发，2021年3月5日；

(4)     发明专利：一种多泥沙河流河口滩区恒流补水系统及方法，专利号：ZL 2019 1 1120360.4，龚家国，胡鹏，赵勇，耿沛华，曲伟，曾庆慧，王英.中华人民共和国国家知识产权局颁发，2021年2月19日；

(5)     发明专利：一种研究鱼类栖息地适宜水文条件的实验装置，专利号：ZL 2017 1 0614795.9，胡鹏，杨泽凡，王建华，赵勇，罗静，曾庆慧，龚家国，刘扬，张梦婕.中华人民共和国国家知识产权局颁发，2021年2月2日；

(6)     国际专利（日本）：基于能量过程相似的水文实验模型比例尺确定的方法，专利号：2019-11507，赵勇，龚家国，王英，曾庆慧，胡鹏，彭玕. 中华人民共和国国家知识产权局颁发，2020年7月17日；

(7)     发明专利：基于地形比例尺的模型流域时段单位线的构建方法，专利号：ZL 2018 1 0652960.4，赵勇，龚家国，彭玕，曾庆慧，胡鹏，王英.中华人民共和国国家知识产权局颁发，2019年7月2日；

(8)     发明专利：一种冰封期河流生态基流计算方法，专利号：ZL 2017 1 0610262.3，胡鹏，杨泽凡，曾庆慧，王维平，张梦婕，朱乾德，罗静，刘扬.中华人民共和国国家知识产权局颁发，2018年8月24日；

(9)     发明专利：一种社会水循环取水过程数值模拟方法，专利号：ZL 2014 1 0582247.9，胡鹏，王建华，贾仰文，曾庆慧，张梦婕，罗静，朱乾德，何凡，杨泽凡.中华人民共和国国家知识产权局颁发，2017年12月26日；

(10) 发明专利：一种社会水循环排水过程数值模拟方法，专利号：ZL 2014 1 0584663.2，胡鹏，王建华，周祖昊，何凡，刘盈斐，吉梦喆，曾庆慧，张梦婕，王鹏.中华人民共和国国家知识产权局颁发，2017年12月5日；

项目依托的科研平台、科研项目：

项目背景：

自本世纪初三峡工程竣工以来，长江上游大型水利水电工程建设步伐逐步加快。大型水利水电工程群在改变河流径流过程的同时，也截断了上下游之间生源物质的自然流通，进而通过食物链网影响整个水生态系统的结构和功能。现有生态调度，包括河流生态流量保障工作，侧重于河流生态系统指示性水生生物水文水动力需求的满足，而对于生源要素的考虑不足，导致食物链网断裂、土著和增殖放流鱼类缺乏食物等问题，达不到预期生态保护和恢复成效。因此，本项目拟以长江上游为重点，研究长江上游梯级水库群对河流生源物质输送通量及下游水生态的影响，有助于全面理解该水循环伴生过程的演变机制，为在江河生态流量保障基础上如何进一步恢复健康稳定的水生态系统奠定基础。

总体目标：

通过对长江上游各梯级电站坝下和主要支流汇入口生源要素、生物群落的连续监测，揭示长江上游梯级水库群对河流生源要素输移的影响机制，明晰生源要素变异对于河流水生态系统的影响。

拟解决的关键科学问题：

水电开发改变了河流的水文过程，进而影响河流中生源要素的生物地球化学行为及相应的物质循环和能量流动，最终改变河流生态系统的物种构成、栖息地分布以及相应的生态功能。水库效应不仅会改变单个生源要素输送通量，还会导致生源要素之间化学计量比的改变，而后者是造成下游水体浮游植物种群结构演替的重要因素，并进一步影响食物链网中的其他营养级。目前，对于梯级水电开发导致水文过程、水动力条件、水温变异及其生态影响的研究较多，而对于梯级水库的生源要素拦截效应及其生态响应研究较少，特别是针对长江上游的大规模、高密度水利水电工程群，缺乏其累积影响的全面评估。本项目拟通过对长江上游梯级电站和主要支流生源要素与生物群落的连续监测，解决大型水利水电工程群影响下河流生源要素输移转化规律，及其对水生生物群落组成的影响过程和机制问题。

研究内容与技术路线：

针对水坝拦截影响河流生源要素输送这一特定问题，以长江上游梯级水库为重点研究区，开展河流生源要素与生物群落的连续监测工作，探究“水库过程”对河流生源要素赋存状态和输送通量的影响。

（1）      生源要素和水生生物综合采样监测

以长江上游大型水利水电工程群为重点研究区，对入库、出库和水库内部表层水中不同形态生源要素和水生生物进行连续一年的监测。生源要素监测主要包括：总有机碳、溶解有机碳、总氮、溶解性总氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、总磷、溶解性总磷、溶解性磷酸盐、活性硅、溶解性硅等，监测频率为每月一次。水生生物监测主要包括浮游动植物、大型底栖无脊椎动物和鱼类eDNA，监测频率为每季度一次

（2）生源要素输送通量模型构建

确定长江上游梯级水库群中各级水库的输入输出水量。其中，输入水量来源主要包括：雨水直接输入、地下水补给、入库河流和周边地表径流量，输出水量主要是水库下泄水。采用稳态系统箱式模型计算各级水库的物质输送通量。其中，忽略气态物质的输入和输出。如果净通量为负值，表示水库是该形态生源要素输送的“汇”；反之，如果为正值，则表示水库是该形态生源要素输送的“源”。

（3）梯级水库拦截对关键生源要素输送的影响

根据各级水库输入-输出水量及其中生源要素浓度，计算梯级水利水电工程群中各级水库不同形态生源要素的输入通量、输出通量和净通量。分析引起不同形态生源要素通量变化的主要影响因素，明晰各级水库对不同形态生源要素输送的“源/汇”效应及滞留程度。探究梯级水库群在河流生源要素输送中所起的作用及输出生源要素含量变化对下游河流的影响。

（4）生源要素供给变化对下游河道水生态的影响

对向家坝水电站下游不同距离断面开展水生态综合采样分析。利用局部加权回归散点修匀法（非参数回归方法）拟合生物参数与生源要素之间的关系，揭示生源要素供给发生变化后对初级生产力、物种多样性和群落结构的影响。分析生态系统不同营养层级生物对生源要素变化的响应及适应性关系，揭示水库效应对不同生源要素滞留程度的差异对下游河道水生态的影响。

预期成果：

（1）建立长江上游不同形态生源要素监测体系，取得2年以上实测数据；

（2）揭示长江上游大型水利水电工程群对于生源要素迁移转化的影响；

（3）明晰各级水库对不同形态生源要素输送的“源/汇”效应及滞留程度；

（4）发表高质量论文2-3篇。

科研平台及研究队伍：

项目依托流域水循环模拟与调控国家重点实验室，通过前期工作，项目组已经具有了大型水利水电工程生态环境影响的基础理论知识储备，购置了MIKE系列水环境数值模拟软件，具备了河流水动力模拟技术、水环境调查采样及监测等必要的技术储备，能为本项目的顺利开展奠定坚实的理论技术基础。

研究队伍共计9人，责任导师王建华正高现任中国水利水电科学研究院副院长，兼水利部水资源与水生态工程技术研究中心主任，流域水循环模拟与调控国家重点实验室学术带头人，水利部水生态安全保障人才创新团队负责人，将为本项目提供指导与把关。其余研究人员以中青年科技人员为主，学科门类涵盖了水文水资源、水环境和水生态研究领域的主要方向，专业方向互补，并且具备长期的野外工作与模型开发经验。良好的研究条件和科研团队为本项目顺利实施奠定了基础。