分層異重流對香溪河庫灣營養(yǎng)鹽的影響研究.pdf

1、　　三峽水庫蓄水后,其部分支流庫灣水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象,并暴發(fā)不同程度的水華。針對三峽水庫支流庫灣的富營養(yǎng)化問題,開展了大量研究和探索。三峽水庫運(yùn)行調(diào)度過程中,水文情勢不斷發(fā)生變化,香溪河與長江干流水體相互影響,香溪河庫灣水體下游受河口倒灌異重流影響較大；上游受來水影響,存在底坡異重流。弄清這種特殊的水動力背景下營養(yǎng)鹽的輸入情況及各水位運(yùn)行期營養(yǎng)鹽的遷移過程,對香溪河庫灣富營養(yǎng)化暴發(fā)機(jī)理的研究意義重大。本論文以多年野外原位監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)

2、,研究香溪河庫灣氮、磷、硅等營養(yǎng)鹽的動態(tài)變化規(guī)律,并以常量離子為手段,結(jié)合物質(zhì)守恒定律和理論稀釋線原理分析各水位運(yùn)行期庫灣內(nèi)分層異重流對庫灣營養(yǎng)鹽的輸入和表層營養(yǎng)鹽的遷移過程。通過監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)分析,得到如下初步認(rèn)識：
　　(1)香溪河庫灣的營養(yǎng)鹽水平遠(yuǎn)超出國際富營養(yǎng)化標(biāo)準(zhǔn)。2009-2012年N、P營養(yǎng)鹽均呈逐年升高的趨勢,而D-Si則以2010年濃度最高。TN和NO3-N年內(nèi)一般為春季表層濃度逐漸降低,秋季隨著蓄水的進(jìn)行濃度有所

3、增大。TP和PO4-P秋冬維持在較低水平。D-Si在春季逐漸下降至趨近0,秋冬季節(jié)濃度升高。
　　(2)不同水位運(yùn)行期香溪河庫灣各營養(yǎng)鹽的空間分布存在差異?？菟\(yùn)用期和汛末蓄水期,各類營養(yǎng)鹽沿程差異較小,而汛前消落期和汛期則存在顯著的差異。汛前消落期和汛期TN和NO3-N沿程表現(xiàn)為從庫灣下游至上游TN濃度逐漸降低； TP和 PO4-P 在沿程上均為由下游往上游遞增；D-Si 濃度表現(xiàn)為兩端高中間低的變化趨勢。
　　(3)

4、香溪河庫灣營養(yǎng)鹽存在顯著的垂向差異。TN濃度垂向上一般表現(xiàn)為表底濃度較低,而中部濃度偏高。TP在各水位運(yùn)行期均以底部濃度較大。D-Si在各水位運(yùn)行期濃度垂向差異變化較大, D-Si濃度在中層水體均有不同程度的升高過程。
　　(4)香溪河上游來流存在顯著的季節(jié)變化特性,一般表現(xiàn)為冬季流量小,夏季流量大,分別對應(yīng)水庫的枯水運(yùn)用期和汛期。各水位運(yùn)行期干流倒灌規(guī)律不同,枯水運(yùn)用期,干流水體以中層或底層異重流形式潛入庫灣；汛前消落期干流以

5、中表層倒灌為主；汛期干流水體一般從中層倒灌進(jìn)入庫灣；汛末蓄水期倒灌強(qiáng)度最大,且以表層倒灌為主。
　　(5)干流和上游徑流中常量離子濃度差較大,其中SO42-、Cl-、Na+離子相關(guān)性較好,選取Cl-濃度為保守性指數(shù)。
　　(6)各水位運(yùn)行期內(nèi)干流倒灌均是庫灣水體的主要組成,汛前消落期香溪河庫灣水體中長江干流水所占比例為91.18%,上游來流所占比例僅為8.82%,其次為汛末蓄水期,汛期干流水體所占比例最小,但也達(dá)57.0

6、9%。
　　(7)各個(gè)水位運(yùn)行期分層異重流對庫灣TN、NO3-N、NH4-N、D-Si的貢獻(xiàn)以干流倒灌輸入為主,貢獻(xiàn)率均在50%以上。其中,汛前消落期干流倒灌異重流輸入TN達(dá)1154 t,輸入D-Si達(dá)4404 t；蓄水期干流倒灌異重流輸入TN達(dá)995 t,輸入D-Si達(dá)4950 t?？菟\(yùn)用期TP干流倒灌貢獻(xiàn)率與上游徑流貢獻(xiàn)率差別較小,PO4-P則以干流倒灌貢獻(xiàn)為主；汛前消落期和汛末蓄水期TP由干流輸入的貢獻(xiàn)率最大,而汛期TP

7、和PO4-P則主要來自上游徑流輸入,上游順坡異重流輸入TP94 t,干流倒灌僅輸入24 t。
　　(8)各水位運(yùn)行期香溪河庫灣表層水體中 TN、NO3-N、NH4-N、TP、PO4-P、D-Si 在混合過程中均呈現(xiàn)為不保守的性質(zhì)。在枯水運(yùn)用期,水體混合過程中香溪河庫灣表層TN、D-Si 主要表現(xiàn)為加入,TP、NO3-N以移出為主, PO4-P 一般表現(xiàn)為上游加入,下游移出。汛前消落期,對TN而言,庫灣上游中表現(xiàn)為加入,而下游水體

8、中 TN 則為移出；NO3-N、NH4-N、TP 在庫灣中表現(xiàn)為移出為主；PO4-P 和 D-Si在庫灣各點(diǎn)以添加為主。 汛期,TN和NO3-N庫灣下游表層水體中表現(xiàn)為加入,而上游水體中則為移出,越往上游移出率越高；NH4-N、TP、PO4-P 和 D-Si 在庫灣各點(diǎn)均為移出。汛末蓄水期庫灣表層水體中各類營養(yǎng)鹽加入移出比例均較小,且沿程差別較小。
　　(9)要從根本上治理三峽水庫支流水體富營養(yǎng)化問題,必須針對三峽及上游流域開展