本文關(guān)鍵詞：環(huán)境修復(fù)丁壩群周圍營養(yǎng)鹽的分布特性研究　出處：《陜西科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來,人類過度的干擾使得河川原有的水生生態(tài)系統(tǒng)退化,修復(fù)被破壞的水域環(huán)境已是人們的迫切需要。丁壩是一種傳統(tǒng)的水工治理構(gòu)筑物,其廣泛應(yīng)用于防洪護(hù)岸、航道整治和取水工程中;同樣地在改善河流的親水功能及生態(tài)環(huán)境方面也發(fā)揮著重要作用,是河流環(huán)境修復(fù)的一種有效手段。經(jīng)過前人的研究和實(shí)踐,丁壩的水利功能已經(jīng)基本清楚,然而其在環(huán)境修復(fù)方面的機(jī)制尚不明確。本研究以日本高知縣國分川流域的一組丁壩群為對象,于2016年進(jìn)行丁壩群周圍水樣與沉積物樣品的采集分析、河床高程與流量水位測定,闡明了丁壩群周圍的局部地形特性、河床泥沙級配、水流流場結(jié)構(gòu)和以磷為代表的營養(yǎng)鹽的分布特性。營養(yǎng)鹽作為河流物理環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的紐帶,在維系生態(tài)活動(dòng)中起著至關(guān)重要的作用,本研究側(cè)重于討論主要由農(nóng)業(yè)排水引起的并且對水生生物生長起著重要作用的生物可利用磷(BAP)的時(shí)空分布特性。在此基礎(chǔ)上,將丁壩群周圍磷營養(yǎng)鹽濃度與地形和流場分布相結(jié)合,探究丁壩在河流環(huán)境修復(fù)方面的機(jī)制。首先,選取典型的丁壩群作為研究對象進(jìn)行地形測量和流場解析。通過地形等高圖與流場分布圖,可知丁壩群能夠極大地改變其周圍的水流結(jié)構(gòu)、泥沙輸送和局部地形。丁壩的挑流作用使河流深泓線遠(yuǎn)離河岸,形成高速主流區(qū)和低速壩田區(qū)。丁壩的壩頭區(qū)域形成了明顯的渦流結(jié)構(gòu)和水流分離現(xiàn)象,造成壩身的局部沖刷。在壩田區(qū)域以及丁壩下游的回流區(qū)域,流速明顯趨緩,存在各種規(guī)模的渦流結(jié)構(gòu),造成壩田區(qū)域特別是近岸區(qū)域的泥沙淤積。進(jìn)一步驗(yàn)證了丁壩群使得周圍河床深淺交替,水流緩急并存,能夠更好的改善河流的生境多樣性。其次,研究了丁壩群周圍不同形態(tài)磷營養(yǎng)鹽在水體與沉積物中的時(shí)空分布特性。結(jié)果表明,研究河段水體中總磷(TP)的主要存在形態(tài)是顆粒態(tài)磷(PP)。研究河段中BAP的主要存在形態(tài)是生物可利用顆粒磷(BPP),其中溶解性活性磷(DRP)在BAP中所占比例較小。丁壩群尾部回流區(qū)中沉積物的BAP含量顯著大于其他區(qū)域,四種不同類別的BAP在TP中所占比例按照大小排序?yàn)?AAP(藻類可利用磷)Olsen-P(NaHCO3提取磷)WSP(水溶性磷)RDP(易解吸磷)。由此可知,通過檢測沉積物中AAP與TP的含量可以準(zhǔn)確預(yù)知河床沉積物的磷釋放能力及其對藻類等水生物種的供磷效應(yīng)。沉積物BAP含量隨著季節(jié)變化而改變,WSP和RDP含量在1月份較大8月份較小,AAP和Olsen-P含量在8月份較大1月份較小,表明沉積物中BAP含量的變化影響了藻類等浮游植物及其他水生生物的生長狀況。最后,分析了丁壩群周圍河床的泥沙級配以及其與營養(yǎng)鹽分布特性的關(guān)系。結(jié)果表明,主流區(qū)附近和壩田區(qū)泥沙分布特性明顯不同。丁壩根部靠近河岸區(qū)域的沉積物以細(xì)顆粒泥沙為主,中值粒徑D50相對較小,但是粒徑分布較廣,幾何均方差σg的值相對較大;壩頭處則以粗顆粒泥沙為主,由于細(xì)顆粒泥沙被高速水流沖刷帶走,床沙中值粒徑D50較大,級配相對單一,幾何均方差σg較小。通過分析丁壩周圍不同斷面水體與沉積物中的磷營養(yǎng)鹽濃度可知,壩田區(qū)水體營養(yǎng)鹽濃度從上游至下游逐漸減小,因?yàn)檗r(nóng)業(yè)排水口的匯入形成扇形擴(kuò)散流區(qū)域,靠近農(nóng)業(yè)排水口的丁壩壩身后側(cè)區(qū)域的濃度最大。丁壩背水面地形變化較大,此處沖刷嚴(yán)重磷營養(yǎng)鹽濃度偏高,下游主流區(qū)與丁壩尾部區(qū)域的磷營養(yǎng)鹽濃度相近。由于細(xì)顆粒泥沙在尾部壩田處堆積,因此沉積物磷營養(yǎng)鹽濃度從上游至下游呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。壩頭處受來流沖刷嚴(yán)重,細(xì)顆粒泥沙減少磷營養(yǎng)鹽濃度較小;壩根處流速較小營養(yǎng)鹽堆積濃度較大。丁壩壩身迎水面一側(cè)沉積物中磷營養(yǎng)鹽較大;背水面局部沖刷嚴(yán)重,磷營養(yǎng)鹽較低。表層沉積物在不同斷面中的磷營養(yǎng)鹽大小受到絕對高程的影響,隨著絕對高程降低營養(yǎng)鹽含量減小。綜上可知,水體中磷營養(yǎng)鹽分布受到農(nóng)業(yè)排水口影響較大;沉積物的磷含量分布受到河床床沙分布影響較大,受到農(nóng)業(yè)排水口的影響較小。
[Abstract]:In recent years , the excessive interference of the river has made the original aquatic ecosystem degraded and repaired the damaged water environment has been the urgent need of people . The dam is a kind of traditional hydraulic control structure , which is widely used in flood control revetment , channel regulation and water intake engineering . The results show that the distribution of phosphorus nutrient in the water body is affected by the absolute elevation , and the distribution of the phosphorus content in the water body is affected by the distribution of the sediment in the river bed . The distribution of phosphorus in the sediment is influenced by the distribution of sediment in the river bed .

【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X524

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1358731