三峡库区澎溪河河段间水华程度差异及其机制
三峡大坝蓄水以来,库区50%的一级支流水流频繁,不同支流的高水华段地理位置不同,受干流影响程度不同。为了探索水华爆发的河段差异及其与长江回水的关系,以库区主要支流澎溪河为例,2019年在春季水华季进行了采样,采样间隔为一周,总长度为一个月。从河口向上游设置7个采样断面(PX1~PX7),根据各断面的垂直水温和电导率特征,推断高山回水的影响范围和形式,并通过水文学探讨水华暴发程度的差异及其机理,高阳和平湖(PX5)水华高发段以及距离其4km的上游段(PX6)和下游段(PX4)的水质和沉积物养分。结果表明,水华季澎溪河下游(PX1号~PX4)的叶绿素含量较低,为14.55~44.00 g·L-1,而PX5~PX7上游为42.66~175.40 g·L-1。其中,PX5Chl-a最高为413.00 g·L-1,显著高于其他地区(P<0.05)。温度和电导率结果表明,4-5月,长江干流回水从中下层潜入澎溪河,下游(PX1~PX4)位于长江干流回水与水来自澎溪河的上游,水体不稳定,这不利于水华的爆发。然而,澎溪河中上游(PX5~PX7)不受长江干流回水的直接影响,养分交换主要是垂直的。从PX4到PX6,水体各层中的n(TN)/n(TP)和n(DTN)/n(DTP)的平均值远高于16,水体中的营养盐磷有限。在采样期间,PX5沉积物中总磷的平均值为仅4km以外上游PX6段的91%,而其地表水体中的总磷为PX6的180%。造成这一现象的原因是PX5的水面宽度是PX6的3.6~4.7倍,PX5的通风距离更长。在库区河谷多、风小、风速低的情况下,风浪对PX5的干扰比PX6号强,导致PX5沉积物释放的营养盐更容易补充地表水体,因此PX5处水华是最严重的。可以看出,库区支流水华的主要原因是水分层的稳定性和内源磷的供水。水分层的稳定性主要受干流回水的影响,而内源磷中上游的供水则受库区支流特殊的水分层现象——表密度层的影响,气象干扰的时间和程度可以用来预测水华爆发的时间和规模。