三峽水庫(kù)香溪河庫(kù)灣主要營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)空分布及其來(lái)源估算.pdf

1、三峽水庫(kù)蓄水后,其部分支流庫(kù)灣水體呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象,并暴發(fā)不同程度的水華。目前普遍認(rèn)為點(diǎn)源和非點(diǎn)源污染是支流庫(kù)灣營(yíng)養(yǎng)鹽的主要來(lái)源,然而監(jiān)測(cè)顯示,長(zhǎng)江干流和香溪河庫(kù)灣水體交換頻繁,大量干流水體以不同分層異重流形式倒灌進(jìn)入支流庫(kù)灣。因干流營(yíng)養(yǎng)鹽本底濃度較高,倒灌水體攜帶的營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)入庫(kù)灣勢(shì)必會(huì)改變庫(kù)灣水體營(yíng)養(yǎng)鹽的分布特征及補(bǔ)給模式。目前針對(duì)干流倒灌對(duì)庫(kù)灣營(yíng)養(yǎng)鹽補(bǔ)給的研究工作報(bào)道較少,探討干流倒灌輸入對(duì)三峽水庫(kù)支流庫(kù)灣營(yíng)養(yǎng)鹽的時(shí)空分布及補(bǔ)給作用

2、具有重要意義。本論文對(duì)香溪河庫(kù)灣水流、水質(zhì)進(jìn)行多年動(dòng)態(tài)持續(xù)觀測(cè),分析庫(kù)灣主要營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)空分布特性;建立香溪河庫(kù)灣營(yíng)養(yǎng)鹽來(lái)源分布概念模型,利用常量離子質(zhì)量平衡過(guò)程,結(jié)合庫(kù)灣中水量平衡公式,估算各營(yíng)養(yǎng)鹽不同來(lái)源,為三峽水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化的防控提供一定的理論依據(jù)。通過(guò)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析,得到如下初步認(rèn)識(shí):
　　(1)香溪河庫(kù)灣的營(yíng)養(yǎng)鹽水平遠(yuǎn)超出國(guó)際富營(yíng)養(yǎng)化標(biāo)準(zhǔn)。2009、2010、2011年TN、NO3-N的平均濃度逐漸遞增,NH4-N的平均濃度反

3、而遞減;TP、PO4-P的平均濃度遞增;D-Si平均濃度先增大后減小。
　　(2)TN在汛前消落期由河口向上游遞減且整體濃度偏高,汛期時(shí)下游濃度降低,蓄水期與枯水期的TN均在沿程上變化較小,下游濃度略高于上游,且蓄水期整體水平最低;NO3-N與TN趨勢(shì)一致;NH4-N含量較低,在沿程上無(wú)較大變化。TP在汛前消落期由河口向上游遞增,汛期濃度水平變小,蓄水期和枯水期上游略高于下游,且蓄水期濃度水平最低;PO4-P與 TP趨勢(shì)一致。D-

4、Si在汛前消落期與汛期均呈現(xiàn)由河口向上游遞減的趨勢(shì),且濃度水平較接近,而枯水期與蓄水期在沿程上無(wú)明顯空間變化,且枯水期 D-Si濃度水平最高。
　　(3)2011年蓄水期,氮、硅營(yíng)養(yǎng)鹽為表層或中層濃度高,底部濃度低;而磷營(yíng)養(yǎng)鹽為底部濃度高,表中層濃度低。
　　(4)香溪河庫(kù)灣下游河口處存在明顯的分層倒灌異重流現(xiàn)象,而上游徑流以順坡底部異重流流出庫(kù)灣。電導(dǎo)率具有較為保守的性質(zhì)可以佐證庫(kù)灣這一特殊的水動(dòng)力特性。其中,2011年枯

5、水期,長(zhǎng)江水體主要以底部或中底部異重流形式倒灌入庫(kù)灣;在汛前消落期,由底部異重流轉(zhuǎn)為中層異重流進(jìn)入庫(kù)灣;汛期時(shí),主要表現(xiàn)為中層異重流形式;到了蓄水期時(shí),以表層異重流形式倒灌入庫(kù)灣,蓄水末期逐漸轉(zhuǎn)化為中底層異重流。
　　(5)建立了香溪河庫(kù)灣營(yíng)養(yǎng)鹽來(lái)源分布概念模型,在概念模型中庫(kù)灣水量平衡包括兩方面:受納的水體和流出的水體。受納的水體分為上游徑流、長(zhǎng)江干流倒灌水體、岸坡非點(diǎn)源污水、化工廠或城鎮(zhèn)的點(diǎn)源污水、降雨等;流出的水體分為匯入長(zhǎng)

6、江干流的水體、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、蒸發(fā)等。在模型中庫(kù)灣營(yíng)養(yǎng)鹽的來(lái)源主要包含了七大類(lèi):上游徑流持續(xù)不斷補(bǔ)充,攜帶大量營(yíng)養(yǎng)鹽補(bǔ)給給庫(kù)灣;下游河口處常年有長(zhǎng)江水體以不同形式的分層異重流攜帶大量營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)入庫(kù)灣;在庫(kù)灣兩岸沿程上亦有降雨徑流沖刷土壤,造成大面積的非點(diǎn)源污染;大型化工廠連續(xù)作業(yè)排出大量污水形成點(diǎn)源污染;庫(kù)灣底泥經(jīng)過(guò)河水的擾動(dòng)會(huì)釋放部分營(yíng)養(yǎng)鹽,即內(nèi)源污染;水體中,水生生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽有吸收、分解、轉(zhuǎn)化、釋放等循環(huán)作用;大氣污染物的干濕沉降

7、。在營(yíng)養(yǎng)鹽來(lái)源分布概念模型中,可根據(jù)水量平衡公式和常量離子質(zhì)量平衡公式來(lái)估算不同水源對(duì)庫(kù)灣營(yíng)養(yǎng)鹽的貢獻(xiàn)量。
　　(6)研究了2011年蓄水期常量離子時(shí)空分布特性,探討了其化學(xué)保守性質(zhì),得出在香溪河庫(kù)灣常量離子中,Na+、Cl-、K+、Ca2+、SO42-干流濃度高,而庫(kù)灣上游徑流濃度低,在庫(kù)灣中呈自河口向上游逐漸降低的趨勢(shì);Mg2-相反,呈現(xiàn)由河口向上游遞增的趨勢(shì)。長(zhǎng)江干流和上游徑流中常量離子濃度差較大;部分離子線性相關(guān)較好,其中

8、主要 SO42-、Cl-、Na+離子較為突出,空間分布差異顯著,因此其保守性良好可作為示蹤離子。
　　(7)通過(guò)水量平衡公式和常量離子質(zhì)量平衡公式,估算了在蓄水期各階段的干流倒灌水量和對(duì)庫(kù)灣營(yíng)養(yǎng)鹽輸入貢獻(xiàn)量,并分析不同階段營(yíng)養(yǎng)鹽變化特性和遷移過(guò)程。在2011年蓄水期TN、TP和D-Si由干流倒灌輸入分別高達(dá)1206.751t、133.070t和10009.908t,上游徑流補(bǔ)給量分別為147.639t、51.609t和1943.0

9、64t,干流倒灌輸入TN、TP、D-Si貢獻(xiàn)率占主導(dǎo)地位分別高達(dá)89.10％、72.05％和83.74％。干流水體倒灌對(duì)庫(kù)灣營(yíng)養(yǎng)鹽補(bǔ)給作用隨著日均變幅的增大而增大或減小而減小,同時(shí)蓄水時(shí)間的長(zhǎng)短也影響著干流倒灌輸入量的大小。2011年蓄水期使得香溪河庫(kù)灣 TN增加了323.909t,NO3-N增加了279.953t,而NH4-N僅增加了19.578t;相反,TP減小了約3.251t,PO4-P減少了1.236t;D-Si增加量最多為18