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太湖是我国第三大淡水湖泊,现在面临严重的湖泊富营养化问题。为了解决这一问题,从水动力、物质交换、底泥再悬浮和内源释放等方面研究太湖富营养化的机理过程具有十分重要的意义。
梅梁湾是太湖北部的一个湖湾,面积131km2,湖湾呈南北走向,是太湖的主要饮用水源区。此外梅梁湾还是太湖重要的旅游休闲场所,在当地的经济发展和生态保持中起着重要的作用。梅梁湾与太大湖水量除受直湖港、梁溪河、武进港吞吐流影响外,还受太湖风生流与水位变化影响,其中梅梁湾口内外的水量交换对梅梁湾和太湖的生态系统有重要影响。太湖属于大型浅水湖泊,水动力作用下底泥极易发生再悬浮,再悬浮可以引起内源的大量释放,从而大大改变水体中营养盐浓度,夏季可以造成严重的富营养化现象。梅梁湾与大太湖之间的物质交换、底泥再悬浮和内源释放均由水动力作用引起,水动力对太湖水体的水生生态系统起着重要作用。
本研究选取梅梁湾为研究对象,研究水动力作用下梅梁湾和大太湖的物质交换,水动力引起的底泥再悬浮和内源释放,以期为梅梁湾乃至大太湖的水体富营养化研究及控制提供理论支持。
通过在梅梁湾开展大范围的现场监测,得到了梅梁湾水动力参数和水质参数的基本数据,通过对数据进行整理分析,初步总结了梅梁湾与大太湖的物质交换、底泥再悬浮和内源释放规律。本文主要研究内容包括: (1)梅梁湾水动力与物质交换:通过现场监测,得到了悬浮物和浊度的相关关系、悬浮物在梅梁湾内外的分布规律;在上述研究的基础上通过流速和悬浮物浓度数据研究了梅梁湾与大太湖的物质交换。(2)水动力对底泥再悬浮和内源释放作用:a)通过研究梅梁湾4次较大风浪过程水动力参数和水质参数实时变化过程,得到了水动力对底泥再悬浮和内源释放的初步规律;b)得到了水动力参数之间的相关关系;c)得到了底泥再悬浮过程和悬浮物沉降过程中悬浮物浓度随水动力参数(风力、波高、湖流流速)的变化规律;d)根据湖水悬浮物的时间变化率,求出相应的底泥再悬浮率,继而建立了底泥再悬浮率与外力指标波浪的数学模式;e)对太湖梅梁湾底泥再悬浮过程中的内源释放进行了估算与规律分析。
由于太湖富营养化过程的长期性、复杂性,本论文的研究成果有助于了解太湖水动力、物质交换、底泥再悬浮和内源释放的机理,为今后进一步研究太湖的流场、物质交换和底泥再悬浮过程打下了基础。