三峽水庫蓄水投入運行至今已接近15年,發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益,然而以香溪河為代表的典型支流庫灣水體富營養(yǎng)化及水華嚴重,嚴重影響庫區(qū)居民生產(chǎn)生活及水電建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。香溪河庫灣浮游植物群落組份復雜,受干流倒灌分層異重流影響,水華生消過程有別于其它湖泊水庫。本文以三峽水庫典型支流庫灣香溪河為研究對象,系統(tǒng)分析了水體2010-2011年生態(tài)水文監(jiān)測數(shù)據(jù),細致總結(jié)了香溪河庫灣浮游植物群落結(jié)構(gòu)演替特征及各生境因子變化規(guī)律。通過梯度分析方法,研究生境因子對浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響,并結(jié)合相關(guān)性分析,識別了影響藻類生長的四大敏感生態(tài)動力學過程:溫度變化、藻類晝夜遷移、降雨過程及水庫調(diào)度過程。利用理論推導構(gòu)建了基于原位監(jiān)測數(shù)據(jù)的不同藻類生長率與溫度的本構(gòu)方程,模擬研究溫度變化對藻類浮游植物群落結(jié)構(gòu)演替的影響;通過不同優(yōu)勢藻種水華暴發(fā)期藻種晝夜垂向分布格局,擬合藻種晝夜垂向遷移方程,并將其耦合到CE-QUAL-W2模型中,模擬研究藻類晝夜遷移能力對藻類水華垂向分布格局的影響;模擬研究降雨及水庫調(diào)度過程中藻類水華生消過程,分析降雨及水庫調(diào)度對香溪河庫灣水華生消影響機制,主要成果如下:(1)香溪河庫灣浮游植物群落構(gòu)成藻種眾多,且季節(jié)演替特征明顯;不同環(huán)境因子冬季變化較為穩(wěn)定,而夏季波動劇烈,水體氮、磷、硅濃度均超過水華暴發(fā)閾值;利用CANOCO軟件進行梯度分析結(jié)果顯示,表層水溫對浮游植物群工落演替特征最為顯著。以藻類生長率為目標因子,利用相關(guān)性分析,識別影響藻類水華生消的敏感過程;(2)利用CE-QUAL-W2模型,構(gòu)建了香溪河庫灣水動力-水質(zhì)-水生態(tài)的復合藻種水華預測模型,模型能較準確的模擬庫灣不同季節(jié)溫度場和流場特征;藻類敏感性分析結(jié)果表明:參數(shù)藻干重與葉綠素a的比值(ACHLA),藻類最大生長率(AG)、呼吸率(AR)、死亡率(AM)、沉降速度(AS)對藻類生長影響顯著,是后期水生態(tài)數(shù)值模擬的重點;(3)通過不同溫度下浮游植物群落演替特征,概化了香溪河庫灣優(yōu)勢藻種演替規(guī)律;通過理論推導,構(gòu)建不同藻類生長率與水溫的本構(gòu)關(guān)系曲線,提出了基于原位監(jiān)測數(shù)據(jù)的不同藻類生長率與溫度本構(gòu)關(guān)系參數(shù)確定的方法,而以微囊藻為典型代表的室內(nèi)不同水溫下培養(yǎng)試驗結(jié)果也表明:經(jīng)由室內(nèi)實測結(jié)果獲得的藻類生長率與溫度本構(gòu)關(guān)系曲線與上述方法結(jié)論一致;(4)通過對擬多甲藻、小環(huán)藻、微囊藻水華暴發(fā)期晝夜24小時持續(xù)跟蹤監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)擬多甲藻和微囊藻均為晝夜遷移型藻種,擬合藻種晝夜遷移軌跡及速度方程以改進傳統(tǒng)模型沉降速率,模擬結(jié)果能較好的反映實際監(jiān)測中葉綠素a濃度晝夜分布差異,該過程是對藻類水華數(shù)值模擬方法的補充;(5)基于構(gòu)建的香溪河庫灣立面二維水動力-水質(zhì)-水生態(tài)模型,模擬不同降雨過程、不同水庫調(diào)度過程藻類水華生消過程,模擬結(jié)果能較好的反映降雨過程及水庫調(diào)度過程下藻類水華生消過程。基于降雨過程和水庫調(diào)度過程數(shù)值模擬,揭示了不同敏感生態(tài)動力學過程對藻類水華生消機制:在香溪河庫灣特殊異重流倒灌模式下,氣溫降低導致的水溫降低過程和降雨導致的水面邊界的摻混過程均難以突破異重流上邊界,對庫灣水華消退過程作用不明顯;隨著降雨強度增加,坡面匯流流量增加,并攜帶大量泥沙進入水體,致使水體混合層加深,垂向擾動增強,水體混合層深度不斷擴大,是水華濃度隨降雨過程不斷降低的主要原因。水庫持續(xù)蓄水過程主要通過增加混合層深度的方法降低庫灣藻類水華濃度,蓄水強度越大,水華防控效果越明顯。
【學位單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：Q948.8;X524
【部分圖文】：

大壩于２００３年６月下閘蓄水至１３５?ｍ，后分期逐步蓄水至１７５?ｒａ，形成巨型??人工湖泊，即三峽水庫。三峽庫區(qū)地勢總體西高東低，控制流域面積１０８４ｋｍ２，涵??蓋湖北省及重慶市２１個縣市（圖２．１）。??三峽水庫正常蓄水位１７５?ｍ，防洪汛限水位１４５?ｍ，對應總庫容和防洪庫容分??別為３９３億ｍ３、２２１．２億ｍ３［１２３Ｉ。三峽水庫１７５ｍ回水末端延伸至重慶市江津區(qū)，??水庫干流全長６６０?ｋｍ，干流水面均寬１１００?ｍ，為典型狹長河道型水庫［１２４】。??１４??

沿香溪河庫灣中泓線每隔３?ｋｍ左右布設(shè)一個采樣斷面進行系統(tǒng)生態(tài)水??文監(jiān)測，斷面自河口向上游依次命名為ＸＸ００－ＸＸ１０，另在干支流交匯區(qū)干流上增??設(shè)ＣＪＸＸ監(jiān)測斷面作為參照，共計１２個采樣斷面（圖２．２），其中ＸＸ１０處于變動??回水區(qū)范圍內(nèi)，當水位低于１５６ｍ時無法開展監(jiān)測工作，各采樣點基本信息如表２．??１所示。??１６??

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【參考文獻】

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本文編號：2893741