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天目湖沙河水库热分层变化及其对水质的影响
摘要点击 400  全文点击 81  投稿时间:2017-10-28  修订日期:2017-12-06
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中文关键词  亚热带水库  热分层  极端天气事件  浮游植物  富营养化
英文关键词  sub-tropical reservoir  thermal stratification  extreme weather event  phytoplankton  eutrophication
作者单位E-mail
孙祥 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京 210008
安徽师范大学环境科学与工程学院, 芜湖 241003 
xsun1992@outlook.com 
朱广伟 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京 210008 gwzhu@niglas.ac.cn 
笪文怡 西华师范大学环境科学与工程学院, 南充 637009  
余茂蕾 西华师范大学环境科学与工程学院, 南充 637009  
杨文斌 安徽师范大学环境科学与工程学院, 芜湖 241003  
朱梦圆 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京 210008  
许海 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京 210008  
国超旋 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京 210008  
余丽 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京 210008  
李恒鹏 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京 210008  
李慧赟 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京 210008  
中文摘要
      为揭示亚热带水库热分层的季节性变化特征、影响因素及水质效应,以最大水深11 m的江苏溧阳天目湖沙河水库为例,基于对水库坝前区(TM1)3~11月逐时的水温监测及对该水库2009~2016年相关水质和气象指标监测,分析了该水库热分层的形成和消失时间、驱动因素及其对水质的影响.结果表明,天目湖沙河水库呈典型的亚热带单循环混合模式:春季随着太阳辐射的增强,水温逐渐升高,当表层水温升至21℃左右时,热分层稳定形成,在整个5~9月期间水体热分层十分稳定;秋季随着太阳辐射的减弱,水温逐渐降低,当表层水温降至19℃左右时,热分层基本消失,在10~4月期间水体呈混合状态.热分层期间,表层和底层的水温差随太阳辐射的增强而增加;日均气温超过30℃的情况下,水体热分层更加稳定;夏季强降雨过程降低了水体表层的温度、减弱了上层5 m水体的温度分层,但对5 m以下深度的热分层状况基本无影响.水温分层对水库水质产生一定的影响:热分层期间,底层水体处于厌氧状态,底层水体氨氮浓度明显增加;热分层消失后,底层水体溶解氧、总磷及悬浮颗粒物含量均增加.研究表明,对于四季分明的亚热带中等深度的水库而言,水体热分层主要受太阳辐射的控制,稳定的热分层有利于蓝藻门相关种属藻类的生长,热分层形成及消散阶段改变了沉积物的营养盐释放及供给水体的强度,对水体水质形成冲击.在水库水质监控及生态保护管理中,应关注热分层过程的不利影响,并探索相关灾害的防控技术.
英文摘要
      Based on the one-year hourly water temperature profiles and the associated environmental drivers during the past eight years in Shahe Reservoir, Jiangsu Province, China from 2009 to 2016, the factors underlying the seasonal variation of thermal stratification and water quality response were investigated. It was shown that the thermal stratification was a typical subtropical one-cycle mixing model, lasting from May to September. The thermal stratification appeared and disappeared when the surface water temperature was 21 ℃ in the late spring and 19 ℃ in the middle of autumn. The difference between the water temperature at the epilimnion and hypolimnion increased with increasing solar radiation. When the air temperature was above 30 ℃, the stability of the thermal stratification increased. Heavy storms reduced the temperature of the surface water and weakened the temperature stratification of the column above a 5 m depth but had limited impact on the stratification of the hypolimnion deeper than 5 m. The thermal stratification greatly impacted the water quality of the lake. Hypoxia in the bottom water occurred by thermal stratification, leading to increased NH4+-N. The concentrations of dissolved oxygen, total phosphorus, and suspended solids in the hypolimnion increased after the disappearance of thermal stratification. Our results indicated that the thermal stratification was mainly controlled by solar radiation and the thermal stratification favored the growth of cyanobacteria and led to the release of nutrients from the sediment, threatening the water quality. Attention should be paid to thermal stratification to prevent algal blooms and related water quality deterioration.

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