南方水库季节性热分层消亡对沉积物铁和磷迁移的影响——以南宁市天雹水库为例     

朱雅  李一平  唐春燕  李荣辉  魏尧  陈刚  郭晋川  罗凡  程一鑫  潘泓哲 《湖泊科学》2021,33(4):1153-1162

为了探究我国南方地区水库季节性热分层消亡前后沉积物铁和磷的迁移规律,于2019年11月2020年1月对天雹水库多点位(浅水区和深水区)水体理化指标进行原位监测,并利用薄膜扩散梯度技术(DGT)高分辨率获取沉积物有效态铁和磷的浓度分布.结果表明:(1)天雹水库沉积物有效态Fe和P浓度分别为4.67～18.72和0.003～0.073 mg/L,其中有效态Fe浓度较太湖、鄱阳湖和洞庭湖高出一个数量级,且浅水区沉积物中有效态Fe浓度较深水区高;(2)热分层消亡过程,沉积物有效态Fe和P浓度的时空差异大,浅水区有效态Fe浓度表现为Day14Day1Day32Day54,有效态P浓度表现为Day1Day14Day32Day54,而深水区有效态Fe和P浓度变幅较小甚至呈增长趋势,归因于浅水区热分层结构对气象因子扰动的响应速率快,水体垂向混合加剧了沉积物中Fe和P的释放;(3)沉积物水界面处有效态Fe和P的交换通量分别为6.58～31.59和0.008～0.086 mg/(m2·d),均自沉积物向上覆水中不断迁移,由于浅水区的热分层消亡时间早于深水区,浅水区内源Fe2+和PO34-的释放对冬季水质恶化的贡献较大,应密切关注水库浅水区沉积物内源释放对整个库区水质的影响.  相似文献   

水源水库季节性分层及悬浮物行为对铁锰迁移的影响——以辽宁省碧流河水库为例   总被引：2，自引：0，他引：2  

姜欣  朱林  许士国  谢在刚 《湖泊科学》2019,31(2):375-385

铁和锰是氧化还原敏感的元素,水源水库热分层引起的底层水体缺氧造成了沉积物中铁和锰的释放,对城市供水造成了极大的影响.以往鲜有悬浮物行为对铁和锰在水库水-沉积物界面迁移影响的研究,于2014年2月-2015年2月对碧流河水库深水区的水、悬浮物以及沉积物铁和锰的垂向分布特征进行综合调查分析,并进一步分析铁和锰的季节性变化规律及悬浮物行为对其的影响.Spearman相关分析结果表明铁浓度与总悬浮固体、总氮和总磷的相关性较大;锰浓度与总悬浮固体、溶解氧、pH和总氮的相关性较大.进一步讨论分析表明碧流河水库的热分层、底层缺氧以及沉积物再悬浮是影响铁和锰浓度的重要因素,水库铁和锰的季节变化规律存在差异.分层期溶解态的锰在底层累积,平均浓度达到0.18 mg/L,而沉积物中溶解态的铁释放很少.混合期水库的中上层锰浓度升高,达到了0.07 mg/L.沉积物的再悬浮是水库底层水体中铁的主要来源,底层颗粒态铁的平均浓度约为0.3 mg/L.絮凝的颗粒物以及其吸附的锰在水库长期悬浮,难以沉积到水库底部,使得悬浮物中Mn的含量显著高于表层沉积物,约为沉积物的7倍.建议应在碧流河水库采用分层取水、水库曝气以及联合供水等措施,以减少铁和锰的浓度升高对供水产生的影响,保障大连市城市供水安全.  相似文献   

纳米气泡改性矿物颗粒的湖泊沉积物-水界面增氧效果实验研究     

余萍萍  王敬富  陈敬安  张耀  陈权  卢耀庭 《湖泊科学》2019,31(1):65-71

季节性缺氧导致夏季沉积物内源磷强烈释放,加剧水体富营养化,是我国西南地区深水湖泊（水库）面临的重要挑战.有效增加夏季缺氧期深水沉积物-水界面的含氧量,是减少内源磷释放的关键.现有的深水增氧技术由于缺乏对沉积物-水界面增氧的针对性,因此治理效果有限.近年来,纳米气泡已被证实具有的稳定性好、氧传质速率高和环境风险低等优点,为新型深水增氧技术研发提供了巨大潜力.本文以天然矿物材料白云母、绢云母、硅藻土和沸石为基底,负载纳米气泡,研发纳米气泡改性矿物颗粒技术,开展湖泊沉积物-水界面增氧模拟实验研究,运用平面光电极技术评估其界面增氧效果.结果表明,纳米气泡改性矿物颗粒对沉积物-水界面具有比较明显的增氧效果.其中,改性白云母、绢云母和沸石的界面持续增氧时间可达7天以上,增氧后的界面最大溶解氧（DO）浓度达4.40 mg/L,而改性硅藻土不具有增氧能力.其次,矿物粒度对改性颗粒的增氧效果有一定影响：粒度越细,界面的最大增氧浓度越高,且持续增氧时间越长.纳米气泡改性矿物颗粒技术有望成为夏季缺氧期深水沉积物-水界面精准增氧和内源污染控制的有效技术手段.  相似文献   

稳定分层水库水质的季节性变化特征及扬水曝气水质改善   总被引：2，自引：0，他引：2  

巨拓  黄廷林  马卫星  周子振 《湖泊科学》2013,25(4):819-828

为了解深水型水库水体的热分层结构、水质特征及扬水曝气系统对水质的改善情况,对水温、溶解氧、pH、叶绿素a、营养盐、溶解性有机碳浓度等水质指标进行为期一年的监测,探讨各项指标的季节性变化规律.结果表明,黑河水库水体呈单循环混合模式,在3-10月形成自然热分层,水体的热分层导致相应水库水质明显分层.黑河水库为偏碱性水体,叶绿素a、总磷、总氮、铵态氮和溶解性有机碳浓度平均值分别为2.21 μg/L、0.022 mg/L、1.32 mg/L、0.20 mg/L和2.93 mg/L,表明黑河水库处于中-富营养状态.热分层期底部水体溶解氧浓度在0～7.9 mg/L之间,平均值为2.9 mg/L,氮磷质量比在41～100之间,表明黑河水库是一个底部季节性缺氧、高营养盐型水库.在水库自然热分层末期,应用扬水曝气技术,不仅改善了底部水体的厌氧/缺氧环境,抑制了厌氧/缺氧条件下内源污染物的释放和藻类的增殖,而且还使得水库水体提前混合,实现了强制混合与水体自然混合过程的有机衔接,延长了水质持续改善的作用时效,有效地改善了水环境,保障了安全供水.  相似文献   

稳定分层水库水质的季节性变化特征及扬水曝气水质改善   总被引：1，自引：0，他引：1  

巨拓  黄廷林  马卫星  周子振 《湖泊科学》2015,27(5):819-828

为了解深水型水库水体的热分层结构、水质特征及扬水曝气系统对水质的改善情况,对水温、溶解氧、p H、叶绿素a、营养盐、溶解性有机碳浓度等水质指标进行为期一年的监测,探讨各项指标的季节性变化规律.结果表明,黑河水库水体呈单循环混合模式,在3-10月形成自然热分层,水体的热分层导致相应水库水质明显分层.黑河水库为偏碱性水体,叶绿素a、总磷、总氮、铵态氮和溶解性有机碳浓度平均值分别为2.21μg/L、0.022 mg/L、1.32 mg/L、0.20 mg/L和2.93 mg/L,表明黑河水库处于中-富营养状态.热分层期底部水体溶解氧浓度在0~7.9 mg/L之间,平均值为2.9 mg/L,氮磷质量比在41~100之间,表明黑河水库是一个底部季节性缺氧、高营养盐型水库.在水库自然热分层末期,应用扬水曝气技术,不仅改善了底部水体的厌氧/缺氧环境,抑制了厌氧/缺氧条件下内源污染物的释放和藻类的增殖,而且还使得水库水体提前混合,实现了强制混合与水体自然混合过程的有机衔接,延长了水质持续改善的作用时效,有效地改善了水环境,保障了安全供水.  相似文献   

热分层对水库水质的季节性影响——以西安黑河水库为例   总被引：3，自引：1，他引：2  

卢金锁  李志龙 《湖泊科学》2014,26(5):698-706

深水水库作为城市的重要供水水源,通常由于热量在垂向水体上的不均匀分配形成热分层.热分层会阻碍垂向上水体交换引发水质分层现象,在冬季水库发生“翻库”之后,水体混合导致水库的整体水质下降.结合热分层指数可以客观、直接地表达水库热分层的稳定程度.综合水库的气温、水体更新率和水质参数(溶解氧、pH、总磷、氨氮)的年度变化,对陕西黑河水库2008-2010年的热分层状况进行研究.研究表明:水库的热分层形成会直接恶化底部水质尤其会加速底部水体中溶解氧的消耗;热分层的年度变化主要受气温控制,但在特定时期较大的水体更新率可以在一定程度上弱化水体热分层,减缓底部水质恶化.该结果可使水库管理者在水库分层最稳定、水质恶化最严重时期以人工调节水体更新率的方式弱化热分层,为保证水质安全提供参考.  相似文献   

水温分层型水库铁、锰垂直分布特征   总被引：8，自引：2，他引：6  

徐毓荣  徐钟际  徐玮  向申  封珩 《湖泊科学》1999,11(2):117-122

贵阳市主要饮用水源地阿哈水库系水温分层型季节性缺氧水库,由于沉积物含高浓度Ｆｅ,Ｍｎ至使库水受到污染,经多年测定不同季节２０ｍ深垂直水柱结果表明,Ｆｅ,Ｍｎ分布随着季节变化,水库水温分层而变化,呈现明显的垂直分布规律,高浓度Ｆｅ,Ｍｎ主要出现在水温分层期水库中,下层,与库底缺氧,ＰＨ下降沉积物浓度Ｆｅ,Ｍｎ释放造成的二次污染等密切相关,从而为自来水厂实施优化分层取水和污染控制提供了依据。  相似文献   

西南峡谷型水库的季节性分层与水质的突发性恶化   总被引：40，自引：3，他引：37  

王雨春  朱俊  马梅  尹澄清  刘丛强 《湖泊科学》2005,17(1):54-60

选择西南云贵高原乌江流域的百花湖水库进行了气象、水温度和水化学(DO、FeⅡ和MnⅡ)的连续监测(13个月).结果表明,由于气候等原因,百花湖水库的水体在夏季形成分层,但是没有典型分层湖泊的温跃层变化,这种水体温度结构可以在4-10月保持稳定;这种"不显著的"温度分层结构,有效限制了上下水团的混合,形成显著的水体溶解氧分层,氧化/还原界面可达到水深8m左右.20世纪90年代初以来,贵州多座水库频繁出现的季节性水质恶化现象,与水库水体混合期(多为夏末初秋),水体分层结构失稳有关.上下层水体的垂直交替,使下层水体中的还原性物质带入上层湖水,造成表层水体缺氧和表观浑浊,鱼类窒息死亡.在百花湖水库的研究表明,西南地区深水水库,可以在夏季出现一定的水体温度分层结构,并导致显著的水体水化学(如溶解氧)分层,进而影响水库水环境质量.  相似文献   

天目湖沙河水库溶解氧分层的季节变化及其对水环境影响的模拟   总被引：4，自引：1，他引：3  

成晓奕  李慧赟  戴淑君 《湖泊科学》2013,25(6):818-826

溶解氧(DO)是水体能否维持生态平衡的重要指标,是湖泊初级生产力与水动力条件的综合反映.研究DO及其分层的季节变化对认识湖库的富营养化过程有重要意义.本研究以天目湖沙河水库为例,运用西澳大学开发的三维水动力水质模型——ELCOM-CAEDYM对天目湖的水温、DO和总磷(TP)进行了为期1年的数值模拟.结果表明,模型较好地模拟出了水体温度和DO分层过程以及TP的时空分布,3个指标在水体表层、中层和底层的模拟值与实测值拟合良好,均方根误差分别在1.8℃、1.8 mg/L和0.003 mg/L以内,Nash-Sutcliffe有效性系数均在0.7以上,相对误差均低于10%.沙河水库不同季节的DO垂向分层与温跃层协同变化:冬季垂向混合;春季(4月)温跃层开始发育,底部出现氧不足;夏季(7月)温跃层位于4~10 m之间,同时底部低氧区(DO<2 mg/L)面积达35%;秋季(9月末)低氧区随着温跃层的消失而消失;冬季再次垂向混合.全湖DO和TP的时空分布表明,南半库区磷的来源主要是外源输入,而北半库区磷的来源主要是由水体底部低氧导致的磷内源释放.DO季节分层还有可能通过影响藻类活动而对水环境造成影响.  相似文献   

南方水库热分层消亡期混合层深度及缺氧区时空变化特征——以南宁市天雹水库为例     

陈宇  李一平  朱雅  郭晋川  吴卫熊  魏尧  王璨  商鹤琴  王煜 《湖泊科学》2023,35(5):1623-1634

湖库热分层消亡引起的突发性水质恶化现象引起了广泛的关注,我国南方水库大多是暖单次混合型湖泊,每年混合一次,导致水库水质周期性下降,但目前对南方水库热分层消亡过程的高频监测研究较少。为探究我国南方水库热分层消亡期水体混合过程的时空变化规律及驱动因素,以广西南宁天雹水库为例,于冬季热分层消亡期(2019年11月—2020年2月)对水库多点位水体理化指标开展原位监测,并利用自建气象站获取气象水文数据。结果表明:(1)水库热分层消亡期间,过渡区水深较浅可在短期内达到完全混合状态且缺氧区同步消失;而湖泊区混合过程整体滞后于过渡区,混合层深度由6.85 m增加至13.65 m,缺氧区逐渐减小,缺氧指数(AI)由0.40减小至0.07,直至水体完全混合后缺氧区消失;水库过渡区较湖泊区提前约40 d达到完全混合状态。(2)气象因子是引起热分层结构变化的主要因素,气温(T)、辐射(R)与混合层深度(MLD)呈现显著负相关(R_T=0.927、R_R=0.925,P<0.01),风速(WS)与MLD呈现显著正相关(R_WS=0.728,P&...  相似文献   

富营养深水水库底栖动物群落与浮游生物相关性分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

池仕运  韦翠珍  胡俊  王瑞  周连凤  胡菊香 《湖泊科学》2020,32(4):1060-1075

底栖动物和浮游生物通过食物网发生复杂的交互作用,是水库生态系统物质循环的重要组分.南湾水库和汤浦水库均为存在富营养化现象的深水水库,具有较长时间的水温分层期.本文选取这两座供水水库为对象,比较其水体营养状态、底栖动物的群落结构、现存量和多样性.通过群落状态指数(IICS)定量评估底栖动物群落状态,并采用PLS模型、Spearman秩相关以及回归图探讨浮游生物各类群密度与IICS的关系.研究结果显示,南湾水库富营养程度高于汤浦水库,寡毛类在南湾水库占据优势地位,摇蚊类在汤浦水库数量上占优.南湾水库以收集者为主,其数量占比远高于汤浦水库.深水水库通常存在较强的热分层,富营养化会加重水库底部的缺氧或厌氧状态,导致底栖动物遭受周期性的缺氧扰动,影响种类多样性和现存量,改变浮游生物类群与底栖动物群落的相关性,因此底栖动物群落与浮游生物的相关性能够提供判断水库富营养化程度的重要信号,进而为水库管理方提供更多有价值的参考信息.  相似文献   

Transfert d'énergie thermique vers le fond d'un réservoir lacustre / Thermal energy transfer towards the bottom of water reservoirs (lakes)     

《水文科学杂志》2013,58(6)

Abstract

In water reservoirs (lakes) in the summer period, three layers can be observed: the epilimnion, metalimnion and hypolimnion. In summer an increase in the thickness of the epilimnion layer is observed together with a movement of the metalimnion towards the bottom and a significant increase in the temperature of the two layers. An increase in hypolimnion temperature is observed in autumn during the cooling of the surface layers of the water. The increase in temperature of the epilimnion and metalimnion in summer and the downward movement of the metalimnion has not been clearly explained. The movement of the metalimnion is connected with thermal energy transfer, but previous theories do not take into account the phenomenon observed. In this paper, a new theory of thermal energy transfer in water reservoirs is elaborated and subsequently checked by laboratory experiments. A physical model of the water reservoir was designed and constructed. During the investigations it was noted that thermal energy can be transferred towards the bottom of the reservoir due to the existence of anti-convectional currents, which appear with the water temperature inversion in the upper part of the water column. The results obtained in the laboratory were confirmed by measurements in the Solina Reservoir in Poland.  相似文献   

Effects of rainfall on thermal stratification and dissolved oxygen in a deep drinking water reservoir     

Miao Liu  Yunlin Zhang  Kun Shi  Yibo Zhang  Yongqiang Zhou  Mengyuan Zhu  Guangwei Zhu  Zhixu Wu  Mingliang Liu 《水文研究》2020,34(15):3387-3399

Thermal stratification is crucial for water quality and ecological processes in deep lakes and reservoirs and can be substantially affected by meteorological and hydrological processes in the catchment. However, how thermal stratification responds to rainfalls of different intensities and changing hydrological processes has not been documented very well. Here, high frequency water column profiles at three stations in a large subtropical deep reservoir (Lake Qiandaohu, China) in 2017 were used to elucidate the impacts of rainfall on lake physical process and chemical environment. The impact of rainfalls on the thermal stratification and dissolved oxygen in riverine zone was more impressive than that in transitional and lacustrine zones. The effect on thermal stratification by rainfall was largely affected by the magnitude of rainfall. Moderate and heavy rainfall events could reduce the thermal stability of water column, deepen the mixing layer depth, and shape the thermocline, resulting from decrease of surface water temperature and increased inflows. While rainstorms could totally break up thermoclines in the riverine zone by high volume inflow flushing. In addition, we found that the hypoxia and anoxia initial depths increased during rainfall events in this reservoir, which were well related to the changes of mixing layer depths. This research highlights that quantifying the effects of rainfalls on thermal stratification and dissolved oxygen will be beneficial for optimizing reservoir management.  相似文献   

天山天池水体季节性分层特征   总被引：4，自引：1，他引：3  

王斌  马健  王银亚  尹湘江 《湖泊科学》2015,27(6):1197-1204

于2014年6-10月,对高山深水湖泊天山天池水温、电导率、溶解氧、p H值、叶绿素a浓度和蓝绿藻细胞密度进行垂直剖面的连续监测,通过对其季节动态和垂直分层结构的分析,探讨天池水体季节性分层特征.天池出现明显水温分层的时间短(6-9月),夏季温跃层变化范围为2~18 m,而秋季温跃层不断下移,10月在18 m水深以下;受水温分层影响,天池水体溶解氧浓度、电导率、p H值、叶绿素a浓度和蓝绿藻细胞密度在垂直剖面表现出明显的季节性分层,尤其是夏季水温分层影响溶解氧浓度、叶绿素a浓度和蓝绿藻细胞密度在水体中的分布,对天池水质变化产生重要影响.天池浅水层(水深小于10 m)溶解氧浓度较高(大于8 mg/L),而深水层(水深超过18 m)溶解氧浓度9月接近4 mg/L,季节性缺氧导致底泥营养盐向上扩散,对水体水质产生不利影响.所以,应在夏、秋季节加强水质监测,以防止天池水华发生;天池叶绿素a浓度与蓝绿藻细胞密度的垂直剖面变化趋势相似,均随水深增加呈先增加后减小的趋势,但叶绿素a浓度在2~12 m水深处较高,蓝绿藻细胞密度在5~15 m水深处较高,表明5~15 m深度适合藻类生长,同时,电导率、p H值的垂直变化也说明藻类的生长情况,这为监测天池水体富营养化取样和分析提供依据.  相似文献   

Simulating and understanding effects of water level fluctuations on thermal regimes in Miyun Reservoir     

Zhongshun Li  Dejun Zhu  Yongcan Chen  Xing Fang  Zhaowei Liu  Wei Ma 《水文科学杂志》2013,58(5):952-969

ABSTRACT

Water temperature dynamics in a reservoir are affected by its bathymetry, climatic conditions and hydrological processes. Miyun Reservoir in China is a large and deep reservoir that experienced a large water level decline in 1999–2004 due to low rainfall and relatively high water supply to Beijing. To study changes of stratification characteristics in Miyun Reservoir from 1998 to 2011, the one-dimensional year-round lake model MINLAKE2010 was modified by adding a new selective withdraw module and a reservoir hydrological model. Simulation results under three scenarios demonstrated that the new MINLAKE2012 model accurately predicted daily water levels and temperature dynamics during the water level fluctuation period. The water level decline led to 7.6 and 3.8°C increases in the maximum and mean bottom temperatures and about 29 days reduction in the stratification days. These simulation results provide an insight into the thermal evolution of Miyun Reservoir during the planned future water filling process.