水动力作用下太湖底泥的再悬浮通量

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1、水利学报年月第卷第期文章编号水动力作用下太湖底泥的再悬浮通量李一平逄勇李勇河海大学环境科学与工程学院江苏南京浅水湖泊综合治理与开发教育部重点实验室江苏南京摘要对太湖梅梁湾水体开展了两次野外实验利用沉积物捕获器收集沉积物研究了太湖悬浮物的沉降特征计算了悬浮物的沉降通量和再悬浮通量并建立了其与风速的关系结果表明太湖无机颗粒沉降是悬浮物沉降的主要形式太湖平均风速在?以内时总悬浮物有机物颗粒和无机物颗粒的沉降通量和再悬浮通量均呈现随风速增大而增大的特性风速大小直接影响悬浮物在垂向的分布及垂向的沉降通量分布并且相关性较好

2、该结论说明公式法适合于计算太湖再悬浮通量关键词沉降通量再悬浮底泥沉积物捕获器太湖中图分类号文献标识码研究背景在风浪作用下底泥与水体产生强烈交换而交换量的多少与底泥在风浪作用下再悬浮量和沉降量密切相关因为底泥在悬浮沉降中颗粒物会携带大量的营养盐及其他物质一并悬浮或沉降所以研究底泥再悬浮量和沉降量是了解水体悬浮物浓度变化规律的基础和前提也是研究太湖富营养化发生机理的一个关键性问题目前关于底泥再悬浮量的测定和计算方法很多如利用光学仪器遥感超声波探测法直接或间接的来测量从底泥中再悬浮出来的颗粒物量这种方法要求将仪器放置

3、在湖底有足够的时间否则只能反映悬浮物的瞬时值不能很好的反映出再悬浮过程垂向多层采样法是在水深方向分多层采样从而获得不同风浪条件下的悬浮物垂直分布特征据此计算水柱总悬浮物含量并估算沉积物再悬浮量这种方法在仪器固定和采样时容易人为的扰动底泥和水体造成误差模型推算法是在某些假定的基础上利用悬浮物物质平衡进行推算的一种方法该方法能够反映再悬浮通量与风速波浪湖流等的关系但需要很多的物理参数风速风向湖流波浪等计算也比较复杂另外还有元素示踪法统计模型法等本文则采用利用沉积物捕获器来测定沉降通量然后利用公式来推算悬浮物的再悬浮

4、通量将物理实验和模型推算相结合减少了人为主观影响能有效的反映悬浮物的沉降过程和底泥的再悬浮过程实验结果为进一步了解湖泊底泥的释放规律提供了基础技术支持实验设计与再悬浮通量计算方法实验装置沉积物捕获器为有机玻璃圆筒内径为高度为高度直径比为横截面积为满足沉积物捕获器设计的要求实验中将个沉积物捕获器固定在塑料筐内每个捕获器瓶口均用孔径为左右的塑料网覆盖以防止大型浮游动物进入捕获器而影响实验精度每个收稿日期基金项目国家自然科学基金项目国家项目作者简介李一平男湖北荆州人博士讲师主要从事湖泊富营养化治理数值模拟研究塑料筐下

5、挂左右的重物确保塑料筐在水中能保持水平沉积物捕获器能保持竖直塑料筐顶端系上塑料绳可以将塑料筐连同沉积物捕获器固定在水中不同深度实验装置见图所示取样时间与地点年月日月日和年月日月日在太湖梅梁湾东岸太湖湖泊生态系统研究站的栈桥边水域进行了两次悬浮物沉降实验每次实验均连续观测观测点水深为左右泥深左右沉积物捕获器放入水中时间分别为年月日和年月日将沉积物捕获器分上下层同时放入水中每层放置一个装有个捕获器的塑料筐由于观测点水深为沉积物捕获器高度为考虑到太湖中上层水体是太湖藻类生长繁殖和迁移扩散的主要区域且为了解太湖底泥再悬

6、浮通量的垂向变化上层沉积物捕获器要能够接收到足够多的沉积物下层沉积物捕获器底部不能对底泥产生扰动故选择放置深度为上层为沉积物捕获器上端瓶口位于水下下层为沉积物捕获器上端瓶口距离水面左右一次性放入个塑料筐即个捕获器每次收回上下层各个装有捕获器的塑料筐分次收回收回的时间间隔分别为和图实验装置示意取样方法采样前将沉积物捕获器先用自来水洗净再用现场原水荡洗几遍然后将每个捕获器瓶口均用孔径为左右的塑料网覆盖以防止大型浮游动物进入捕获器而影响实验精度沉积物捕获器在水中分上下层放置每层放置个具体操作方法为将每层用作平行样的个

7、沉积物捕获器固定在塑料筐内连同塑料筐一同放入水中指定高度在每次收回沉积物捕获器时用有机玻璃采样器采取左右上下层原水装入玻璃瓶中水样采集后根据需要分装在玻璃瓶或聚乙烯塑料瓶中采集的水样尽可能快的运送到太湖湖泊生态系统试验站低温保存并立刻分析处理或冷冻保存用于测定溶解性营养盐的水样用玻璃纤维滤膜过滤后保存测定取样期间同时观测了风速风向采用自记式风向风速仪和手持风向风速仪联合观测自记式风向风速仪每小时个数据手持风向风速仪记录采样时刻的风速风向实验期间观测到不同风速的情况有静风的中风及大于的大风分析项目及分析方法在实验

8、中沉积物捕获器内水样测定的项目有悬浮物干重悬浮物烧失量并同时测定了取样时刻沉积物捕获器外太湖原水相应的悬浮物含量以及风速风向水温透明度底泥有机质含量等样品分析方法按照湖泊富营养化调查规范的标准进行再悬浮通量计算方法再悬浮通量计算采用公式法该方法由于年提出年称之为其作为分类测定法后来等年对该法进行了改进公式中将沉积物捕获器内收集到的物质看作自然沉降物质和再悬浮沉降物质两部分之和见图该法计