城陵矶水位波动下东洞庭湖大小西湖水华形成过程研究

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近年来,随着洞庭湖流域社会经济的快速发展,湖区的水环境问题日益凸显,具体表现在水资源短缺、水质恶化、富营养化程度加重、季节性水华频发等方面,引起了广泛关注。而其中,季节性的水华问题最为突出,尤其是在东洞庭湖大小西湖区域,水华暴发面积逐年增加,且有向常态化发展的趋势。距离大小西湖最近的城陵矶水文站,其水位波动对大小西湖水环境影响较大,尤其是在水域、陆域面积,水生植物覆盖度,营养盐浓度及水环境容量等方面。而目前在针对洞庭湖的研究中,对水华的研究只停留在简单的现场描述层面,缺乏对表观现象与诸多影响因素的联动分析。本文从水位波动着手,以城陵矶水位波动下所产生的环境效应切入,分析不同的水位波动对洞庭湖大小西湖浮游植物生物量、群落结构以及运动迁移规律的影响,以期为构建适用于洞庭湖这种典型通江湖泊的水华形成机制提供基础数据和理论依据。研究得到的主要结论如下:(1)城陵矶水位与东洞庭湖大小西湖的水域面积呈极显著相关(r=0.871 P<0.01),与陆域面积和大型高等水生植被覆盖面积呈极显著负相关。各水文期TP、TN的环境容量均为丰水期>平水期>枯水期。城陵矶水位波动通过影响大小西湖的水位、入湖水量等,从而影响该区域水域、陆域、水生植被覆盖面积及水环境容量。各水文期的水体运动模式均以风生流为主,受城陵矶水位波动的影响不显著。(2)各水文期监测结果显示,大小西湖的浮游植物种群结构的演替过程为:丰水期(蓝藻门、硅藻门、绿藻门)—平水期(硅藻门、绿藻门、蓝藻门、裸藻门)—枯水期(绿藻门,硅藻门、蓝藻门、隐藻门)。城陵矶水位波动通过改变大小西湖的入湖水量、水位等,对该区域的TN、TP浓度、真光层深度、水温、溶解氧产生影响,从而影响了该区域浮游植物的演替。水华易发区持续监测结果表明:城陵矶水位波动通过影响大小西湖水华易发区的水位、透明度、磷营养盐、溶解性硅酸盐等来影响该区域浮游植物的生物量,其生物量的变化与城陵矶水位波动变化的响应关系可用线性方程表示为:Y生物量=2.13X水位-44.389(R2=0.715 P<0.01)。(3)东洞庭湖大小西湖浮游植物运动方向与风生流方向一致,向着下风向漂移聚集,且随着风向和流向的改变不断发生变化。其浮游植物的水平漂移速率受风速和流速的共同影响。该区域浮游植物水平漂移速率与风速、流速的拟合关系可用线性方程表示为:V=0.0027V+0.6659V水流+0.0115(R2=0.9768 P<0.01)。
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