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洞庭湖区对于保障全国粮食安全具有重要地位,其垸内密布的沟渠发挥了灌溉农田和抗旱排涝的重要作用。然而,由于当地居民生产生活活动日益频繁,近年来湖区垸内出现了严重的沟渠淤积问题。2016年起湖南省水利行政主管部门集中组织实施以沟渠断流干挖法为主导的洞庭湖区沟渠清淤工程行动。这种清淤方式会对沟渠水环境要素造成根本性改变,可能极大地影响垸内沟渠的水环境质量及水质因子的迁移状况。基于湖南水利重大科技专项支持,本论文选取典型区域——南县南汉垸为研究对象,采用现场调研、实地采样监测分析和模型模拟预测等方法,明确了垸内主要污染源和沟渠水环境质量现状,考察了沟渠清淤对地表水质、典型沟渠水环境容量和水体富营养化指标的影响,分析了清淤与沟渠内沉积物氮的含量与形态及其迁移规律的相关关系。主要结论如下:(1)南汉垸内沟渠水环境要素主要包括地表水水质、沉积物、水生植物、河床河岸及岸边植被等,一般支渠河宽3～5 m、河深1～1.5 m,干渠河宽5～10 m、河深2～4 m,无河道坡降,除行洪排涝和引水灌溉以外流速较小,易滋生杂草和底泥淤积,极易受居民生产生活活动等影响,水环境质量总体较差。现状调查显示,南汉垸内有52%的沟渠已经严重滋生水葫芦或藻类,92%的沟渠存在河道水草丛生和严重淤积问题,当地居民以畜禽养殖、水产养殖、农业种植为主的生产活动和以弃置垃圾和排污为主的生活活动严重地影响了垸内沟渠的水环境质量。(2)南汉垸内地表水质以劣V类为主,水体呈中重度富营养化水平,受养殖和排污等居民活动影响的沟渠河段水质处于重度富营养化水平。清淤工程提高了沟渠水环境质量,使沟渠地表水质迅速升高至地表水环境质量标准III类水域水平,但是随着时间推移延长,总氮(TN)、溶解性总氮(TSN)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素a(Chla)、总磷(TP)、硝氮(N03--N)、氨氮(NH4+-N)逐渐升高,溶解氧(DO)、透明度(SD)逐渐降低。经模型计算,清淤可以显著提高沟渠地表水体的水环境容量水平,其中CODMm由 13.99t/m(t/m:吨/月)升高到 38.89 t/m,TN 由 2.76 t/m 升高到 7.73 t/m,TP 由 0.55 t/m 升高到 1.47 t/m。(3)南汉垸内沟渠沉积物TN平均含量为1036.4 mg/kg,各形态氮的含量大小依次为:酸解态氮(59.05%)>残渣态氮(21.46%)>可交换态氮(19.08%)>游离态氮(0.41%)。养殖和排污等居民活动可以提升沉积物总氮含量到1457.8 mg/kg。清淤降低了沟渠沉积物氮含量,降低了氮的扩散,使沉积物总氮含量降低到342.6 mg/kg,降低了沉积物间隙水中NH4+-N和NO3--N的扩散通量。基于水环境容量、富营养化水平、沉积物总氮及各形态氮的研究成果,清淤工程大幅改善了沟渠连通性、地表水环境质量及沉积物氮污染量,不改变污染源及边界条件的情况下,清淤完成后约10年沟渠问题再次突出,预示应开启新的清淤工程。