摘要: 三峡水库蓄水后,香溪河库湾每年爆发不同情势的水华现象,对当地的社会经济发展带来不利影响。水华暴发过程中,水体中丰富的营养盐提供了充足的物质基础。水体营养盐来源主要包括点源、面源及内源。近年来研究发现,由于水库干流与香溪河库湾、库湾与上... 展开 三峡水库蓄水后,香溪河库湾每年爆发不同情势的水华现象,对当地的社会经济发展带来不利影响。水华暴发过程中,水体中丰富的营养盐提供了充足的物质基础。水体营养盐来源主要包括点源、面源及内源。近年来研究发现,由于水库干流与香溪河库湾、库湾与上游来水之间存在密度差异,从而形成倒灌异重流及顺坡异重流,对库湾营养盐总量及分布产生重要影响。本论文以香溪河为研究对象,对库湾进行动态持续观测,分析主要营养盐时空分布特性,并利用CE-QUAL-W2对库湾营养盐进行数值模拟,探讨不同的干流倒灌和上游来流对营养盐迁移分布的影响,以及对营养盐的通量补给状况,得出的主要结果与结论如下: 1、2009年香溪河库湾主要营养盐的时空分布特性: (1)TN全年变化幅度为0.003-3.450mg/L,均值为1.12mg/L;TP全年变化范围为0.02-0.36mg/L,均值为0.11mg/L;PO4-P浓度较小,平均值为0.06mg/L;各营养盐表现为冬季略高于夏季。 (2)沿程分布上,汛前消落期库湾TN浓度由河口向上游逐渐递减;枯水运用期TN浓度处于全年最高水平;NO3-N浓度变化趋势与TN相似;汛期消落期和汛期TP表现为河口至上游逐渐上升的趋势;蓄水期TP浓度有所降低;PO4-P变化趋势与TP相似,上游高于下游,汛期消落期最高。 (3)垂向上,TN在汛期和蓄水期变化较大,枯水运用期垂向波动不明显;NO3-N在垂向上中层较高,表底较低;汛前消落期TP和PO4-P均垂向上存在一定的浓度梯度,汛期TP在上游和下游的浓度梯度要小于中游,PO4-P浓度梯度较小,蓄水期和枯水运用期TP、PO4-P浓度梯度均较小,且枯水运用期底部磷营养盐高于表层、中层。 2、基于CE-QUAL-W2的香溪河库湾立面二维水质模型能够模拟库湾主要营养盐的分布特征,可用于库湾水质模拟。 3、通过CE-QUAL-W2模拟,分析温差倒灌异重流、水位日变幅及上游来流等因素对香溪河营养盐的影响: (1)温差倒灌异重流对主要营养盐的影响: 发生温差倒灌异重流时,异重流从表、底水层入侵库湾,干支流温差越大,异重流影响范围越广,干流对支流营养盐输入的净瞬时通量越大;异重流从中层潜入库湾,干流温度处于表、底温的中间值时,净瞬时通量最大;水位越高,干流对支流营养盐输入净瞬时通量越大;在时间尺度上,干流对支流TN、TP输入的净瞬时通量随着时间的延长逐渐减小。所有工况,对氮营养盐输入通量远大于磷营养盐。 (2)水位日变幅对主要营养盐的影响: 水位上升或下降时,异重流从表、中、底层潜入库湾,水位上升越快,倒灌影响范围越大,且水位上升比水位下降的影响范围要广;水位上升时,净瞬时通量随时间增加,对氮营养盐的输入的量较高,反之,水位下降时,净瞬时通量随时间减小。 (3)上游来流对主要营养盐的影响: 上游入流量越大,对库湾营养盐补给越大,且对库湾营养盐影响越大;上游流量较小时对库湾营养盐的影响有限;与TP相比,TN的分布状况主要受下游干流倒灌的影响。 防控香溪河库湾水华,消减入库氮、磷营养盐负荷是关键,尤其是上游点源、面源磷负荷输入控制,对降低库湾水体磷营养盐含量、控制水华具有根本意义。此外,做好三峡水库上游入库营养盐特别是氮的负荷控制,降低干流水体氮营养含量,从而减少通过干流倒灌异重流对香溪河库湾的输入,对防控香溪河水华具有重要的贡献。 收起