典型自然河道形態(tài)結(jié)構(gòu)差異對(duì)水體自凈作用的關(guān)系.pdf

1、河道作為流域系統(tǒng)的一部分，具有凈化水體、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送、水路運(yùn)輸、生態(tài)保護(hù)等功能。前期都柳江的研究表明，天然河道由“深潭-急流-河灘”系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，并隨著河流向上下游延伸，該基本結(jié)構(gòu)單元不斷重復(fù)出現(xiàn)，研究還認(rèn)識(shí)了“深潭-急流-河灘”系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)構(gòu)和河流水質(zhì)自凈功能、底質(zhì)污染物釋放關(guān)系理論模型。然而，“深潭-急流-河灘”系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)單元在其他河流是否也普遍存在，以及該系統(tǒng)與水質(zhì)、底質(zhì)的關(guān)系還需進(jìn)一步研究，為最終建立天然河流“深潭-

2、急流-河灘”系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)單元流域生態(tài)功能模型提供基礎(chǔ)資料。因此，本次研究在赤水河上、中、下游河段，通過(guò)野外調(diào)查證明赤水河也存在“深潭-急流-河灘”系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)單元基礎(chǔ)上，選取上、中、下游9個(gè)急流-深潭-河灘系統(tǒng)單元，對(duì)不同水期深潭和急流水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，分析河道形態(tài)結(jié)構(gòu)變化與河流水質(zhì)的關(guān)系，并測(cè)定深潭、急流、河灘底質(zhì)中營(yíng)養(yǎng)鹽和重金屬污染狀況，分析“急流-深潭-河灘”系統(tǒng)中不同結(jié)構(gòu)成分營(yíng)養(yǎng)鹽和重金屬含量的變異性，實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)模擬不同環(huán)境影響

3、因子條件下底質(zhì)氮磷內(nèi)源污染釋放特征，評(píng)價(jià)底質(zhì)重金屬污染狀況。結(jié)果表明：
　　(1)赤水河各水質(zhì)指標(biāo)均表現(xiàn)為：枯水期>平水期>豐水期。其中總氮(TN)、硝酸鹽氮(NO3--N)、氨氮(NH4+-N)在不同采樣時(shí)期均表現(xiàn)為：深潭>急流?？偟谏钐吨衅骄鶟舛葹?.43mg/L，在急流中平均濃度為0.41mg/L；硝酸鹽氮在深潭中平均濃度為0.17mg/L，在急流中平均濃度為0.13mg/L。氨氮在深潭中平均濃度為0.108mg/L，在急

4、流中平均濃度為0.089mg/L。總磷(TN)、化學(xué)需氧量(COD)、溶解氧(DO)、五日生化需氧量(BOD5)在不同采樣時(shí)期均表現(xiàn)為：急流>深潭?？偭自谏钐吨衅骄鶟舛葹?.018mg/L，在急流中平均濃度為0.027mg/L；化學(xué)需氧量在深潭中平均濃度為15.72mg/L，在急流中平均濃度為30.32mg/L；溶解氧在深潭中平均濃度為6.59mg/L，在急流中平均濃度為6.91mg/L；五日生化需氧量在深潭中平均濃度為1.54mg/L

5、，在急流中平均濃度為1.84mg/L。通過(guò)對(duì)赤水河上、中、下游水體3個(gè)采樣時(shí)期進(jìn)行水質(zhì)分析，結(jié)果表明赤水河各采樣點(diǎn)水質(zhì)指標(biāo)均能達(dá)到地表水II類標(biāo)準(zhǔn)以上。
　　(2)在室內(nèi)模擬不同環(huán)境條件對(duì)底質(zhì)氮磷釋放的結(jié)果表明：①上覆水營(yíng)養(yǎng)程度低有利于底質(zhì)氮磷釋放。當(dāng)上覆水為原河水時(shí)，深潭總氮的平均釋放速率為28.86mg/m2/d，總磷的平均釋放速率為0.986mg/m2/d。急流總氮的平均釋放速率為45.465mg/m2/d，總磷的平均釋放速

6、率為0.493mg/m2/d；當(dāng)上覆水為蒸餾水時(shí)，深潭總氮的平均釋放速率為31.7mg/m2/d，總磷的平均釋放速率為1.214mg/m2/d。急流總氮的平均釋放速率為38.35mg/m2/d，總磷的平均釋放速率為1.01mg/m2/d。②避光條件下有利于底質(zhì)氮磷釋放。在光照條件下，深潭總氮的平均釋放速率為23.36mg/m2/d，總磷的平均釋放速率為0.979mg/m2/d。急流總氮的平均釋放速率為21.41mg/m2/d，總磷的平均

7、釋放速率為0.815mg/m2/d；在避光條件下，深潭總氮的平均釋放速率為31.46mg/m2/d，總磷的平均釋放速率為1.16mg/m2/d。急流總氮的平均釋放速率為24.3mg/m2/d，總磷的平均釋放速率為1.14mg/m2/d。
　　(3)赤水河“深潭-急流-河灘”系統(tǒng)5種重金屬含量由大到小依次表現(xiàn)為：Zn>Cu>Pb>As>Hg。通過(guò)綜合污染指數(shù)(P)評(píng)價(jià)表明赤水河處于微污染到輕度污染狀態(tài)；赤水河流域5種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)

8、險(xiǎn)較低，除個(gè)別位于城鎮(zhèn)的采樣點(diǎn)外，流域沒(méi)有明顯的重金屬污染；地累積指數(shù)方法（Igeo）表明5種重金屬無(wú)污染頻率介于67.54％～87.28%，可見(jiàn)赤水河流域底質(zhì)受重金屬污染較少，保留了河流底質(zhì)原背景的特征。
　　綜上所述，赤水河具備明顯的“深潭-急流-河灘”系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)單元，“深潭-急流-河灘”系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)單元的不斷重復(fù)出現(xiàn)，對(duì)河流水質(zhì)指標(biāo)、底質(zhì)污染物釋放具有顯著影響，河流形態(tài)結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性對(duì)提高河流水體的自凈能力，改善河流