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三峡水库蓄水后,库区水位提高、水流减缓、水体扩散能力减弱、库湾和支流污染物的滞留时间延长,水域环境发生了巨大变化。特别是因受水库回水顶托,库湾和部分支流污染加重,局部水域已出现富营养化现象。本论文以国家自然科学基金资助项目“河道型水库水华生消机制研究”(项目编号:50679038)为依托,以三峡水库蓄水以后香溪河库湾出现的富营养化和水华问题为出发点,主要运用野外监测手段于2007年2月开始对香溪河156m淹没回水区进行连续监测,分析水体生物量、主要物理和化学指标以及水文、水动力条件沿库湾的时空分布和变化趋势,并建立藻类生长以及时空分布对水力学过程的响应关系。通过监测分析,主要结果如下:
1、2007年香溪河库湾除冬季外均暴发过不同程度不同优势藻种的水华,但暴发的位置、强度、范围、持续时间都不同,体现出库湾藻类生长分布的时空差异性。
2、库湾主要营养盐浓度满足藻类生长的要求且超过暴发水华的阈值。水体是否发生富营养化,是否暴发“水华”很大程度上决定于环境因子、水文水动力条件等,在库湾这些物理状态表现出显著的时空差异性。
3、香溪河库湾水流条件主要受三个因素的影响:一是上游来水,二是水库的顶托回灌扰动,三是风生流。在不同的时间和空间,影响因素不同,影响的程度也不同。其中水库的调度运行方式对库湾水力学条件影响敏感。
4、库湾叶绿素a峰值对水动力学条件的响应关系可表述为:
(1)当上游来流量较大时,库湾叶绿素a峰值降低,而当叶绿素a峰值较大(即库湾某一区段暴发“水华”)的时候,来流量一般较小只有年平均水平左右甚至更小。
(2)当库水位稳定时,库湾的流速与水位的绝对高低不具有严格的响应关系,而受水位的变动速率影响较敏感。叶绿素a峰值往往出现在水位变动较小的时段,而当水位变动比较大(初定为0.20 m?day-1)的时候,库湾整体叶绿素a浓度均较低。
(3)库湾或者水库水流速度较大时,库湾叶绿素a峰值较小,而当库湾叶绿素a峰值较大时,库湾或者水库的水流都不会太快。0.1m/s的流速可认为是香溪河库湾的临界流速,具有较明确的生态学意义。叶绿素a浓度介于30-62.81μg/L之间可作为香溪河库湾是否暴发“水华”的阀值。
(4)2007年汛末蓄水过程对香溪河库湾水环境影响明显,作用机理主要基于两个方面:a、蓄水加剧了水库与库湾之间异重流的形成,对浮游藻类产生物理输移和掺混作用;b、库水大量进入库湾改变了库湾原有水体的物理状态(水温分层结构、光学特性、水力学条件)和营养盐分布特征。
(5)香溪河与长江交汇处扇形区与库湾除水流速度、浊度和表底温差外,其他因子并没有明显差异,而长江主干未发生过“水华”现象,这说明这些因子的差异也许是导致库湾“水华”的主要因子。