發(fā)布時(shí)間：2020-05-21 15:05

【摘要】：三峽水庫自蓄水以來,隨著庫區(qū)水體流速的減緩,水體自凈能力顯著下降,水資源可利用性大大降低,部分支流回水區(qū)近年來頻繁暴發(fā)水華,受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。當(dāng)入庫外源負(fù)荷控制減少后,內(nèi)源釋放對(duì)水體營(yíng)養(yǎng)元素的補(bǔ)給作用越來越顯著。因此,研究三峽水庫支流沉積物釋放通量及影響機(jī)制,對(duì)解決三峽水庫支流及類似水體富營(yíng)養(yǎng)化問題、確保三峽水庫水生態(tài)系統(tǒng)健康具有重要的意義。本文以三峽水庫典型支流香溪河庫灣為研究對(duì)象,于2017年對(duì)香溪河庫灣不同監(jiān)測(cè)斷面開展每季度一次的原位觀測(cè),分析香溪河庫灣沉積物賦存環(huán)境時(shí)空特征;根據(jù)室內(nèi)控制試驗(yàn)并結(jié)合數(shù)學(xué)模型,分析香溪河庫灣沉積物磷吸附解吸特征;定量估算香溪河庫灣沉積物磷分子擴(kuò)散、再懸浮釋放通量;探討香溪河庫灣沉積物磷釋放影響機(jī)制。以期為三峽水庫支流庫灣內(nèi)源磷負(fù)荷的計(jì)算及控制打下理論基礎(chǔ)。主要工作及認(rèn)識(shí)如下:一、香溪河庫灣沉積物賦存環(huán)境時(shí)空特征:1)不同水位運(yùn)行期對(duì)應(yīng)不同的干流倒灌形式潛入香溪河庫灣,上游來流普遍以底層順坡異重流的形式流向庫灣下游,中游區(qū)域底部水體的平均流速高于上、下游;上覆水溫度從河口下游至上游沿程整體呈逐漸降低的趨勢(shì);上覆水p H呈堿性,p H從河口下游至上游沿程整體呈逐漸升高的趨勢(shì);電導(dǎo)率與溫度時(shí)空變化趨勢(shì)整體相同。香溪河表層沉積物含水量和孔隙度從河口下游至上游沿程逐漸降低,容重的變化趨勢(shì)與之相反;沉積物有機(jī)質(zhì)在9.58~13.82 g/kg變化,除汛前消落期沉積物有機(jī)質(zhì)含量從下游至上游沿程逐漸降低,其余時(shí)期均逐漸升高;香溪河庫灣沉積物類型以粉砂和黏土占主導(dǎo)地位,沉積物中相對(duì)較細(xì)的顆粒占多數(shù)。2)沉積物間隙水磷含量整體上高于上覆水,顆粒態(tài)磷整體上高于溶解性總磷,溶解態(tài)總磷ρ(DTP)在沉積物-水系統(tǒng)中主要以ρ(PO43--P)形式進(jìn)行交換;香溪河庫灣各采樣點(diǎn)ρ(PO43--P)占ρ(DTP)的85%以上,中上游區(qū)域ρ(PO43--P)大于下游區(qū)域;沉積物磷主要的存在形式為無機(jī)磷,香溪河不同區(qū)域ρ(HCl-P)明顯高于ρ(Na OH-P),ρ(OP)從下游至上游整體呈逐漸增加的趨勢(shì),ρ(IP)則相反。二、香溪河庫灣沉積物磷吸附解吸特征:1)吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)表明:0~4 h內(nèi)為快吸附階段,平均吸附速率為32.66 mg/(kg·h),4~12 h內(nèi)為慢吸附階段,平均吸附速率為7.85 mg/(kg·h);沉積物吸附量大小在時(shí)間上表現(xiàn)為:蓄水期枯水運(yùn)行期汛期汛前消落期,沉積物凈吸附量大小在時(shí)間上表現(xiàn)為:蓄水期汛期枯水運(yùn)行期汛前消落期,不同水位運(yùn)行期下游區(qū)域沉積物對(duì)磷的吸附速率明顯高于中上游;沉積物對(duì)磷的吸附更符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。2)通過比較后發(fā)現(xiàn)Langmuir模型更適用于描述和表征香溪河沉積物磷吸附過程;上覆水溫度與p H在一定范圍內(nèi)增大時(shí),沉積物對(duì)磷酸鹽的吸附量逐漸增大;下游區(qū)域沉積物對(duì)磷的吸附量明顯高于中上游區(qū)域;凈吸附能力大小表現(xiàn)為:汛期汛前消落期蓄水期枯水運(yùn)行期。三、香溪河庫灣沉積物磷釋放通量及影響機(jī)制:1)枯水運(yùn)行期香溪河庫灣沉積物表現(xiàn)為磷的“匯”,其余時(shí)期表現(xiàn)為磷的“源”;高、低水位運(yùn)行時(shí)期對(duì)應(yīng)的香溪河庫灣沉積物-水界面磷的擴(kuò)散對(duì)上覆水貢獻(xiàn)率分別為-0.045~-0.011%(匯)、0.128~1.872%(源);沉積物-水界面磷的擴(kuò)散對(duì)上覆水貢獻(xiàn)率沿程逐漸增加;香溪河庫灣沉積物磷的分子擴(kuò)散量為0.55 t/年,再懸浮條件下磷酸鹽的釋放量為44.34 t/年,沉積物向水體貢獻(xiàn)磷素的方式以動(dòng)態(tài)釋放為主。2)香溪河庫灣上覆水溫度與沉積物有機(jī)質(zhì)具有顯著的相關(guān)關(guān)系;溫度在香溪河庫灣沉積物-水系統(tǒng)磷形態(tài)的遷移、轉(zhuǎn)化過程中扮演著極其重要的角色,上覆水p H和沉積物有機(jī)質(zhì)同樣對(duì)沉積物磷形態(tài)轉(zhuǎn)化有一定影響;對(duì)香溪河而言,干流倒灌潛入點(diǎn)越低、運(yùn)行水位越低以及持續(xù)的生物擾動(dòng)均會(huì)加速沉積物磷釋放。
【圖文】：

三峽庫區(qū)流域圖

圖 1.2 香溪河庫灣典型倒灌形式圖1.3 研究目標(biāo)和內(nèi)容1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容本文選取香溪河庫灣為研究對(duì)象，通過野外原位監(jiān)測(cè)、室內(nèi)試驗(yàn)以及運(yùn)用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行理論分析等方法，，分析香溪河庫灣沉積物賦存環(huán)境時(shí)空特征；分析不同水位運(yùn)
【學(xué)位授予單位】：三峽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X524

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本文編號(hào)：2674482