吳挺峰，朱廣偉，秦伯強(qiáng)＊＊，丁艷青，吳善鋒

(1：中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，南京210008)

(2：國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院，南京210003)

前期風(fēng)場(chǎng)控制的太湖北部湖灣水動(dòng)力及對(duì)藍(lán)藻水華影響*

吳挺峰1，朱廣偉1，秦伯強(qiáng)1＊＊，丁艷青1，吳善鋒2

(1：中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，南京210008)

(2：國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院，南京210003)

為明確前期風(fēng)場(chǎng)對(duì)太湖北部湖灣水動(dòng)力及藍(lán)藻水華分布的影響，對(duì)2008年9月梅梁灣及貢湖灣水文、水質(zhì)及氣象開(kāi)展了同步觀測(cè)，結(jié)果表明：受前期東北風(fēng)影響，梅梁灣及貢湖灣表層、中層及底層湖流流向均順風(fēng)向自灣內(nèi)流向?yàn)惩?，兩個(gè)湖灣均不存在補(bǔ)償流.表層湖流對(duì)風(fēng)場(chǎng)變化響應(yīng)敏感，而中場(chǎng)及底層流場(chǎng)對(duì)風(fēng)場(chǎng)變化響應(yīng)存在顯著滯時(shí).在偏南風(fēng)作用下，梅梁灣表層湖流能快速形成順時(shí)針環(huán)流.在偏西風(fēng)作用下，貢湖灣表層湖流流向雖未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但是湖流流速顯著減小并導(dǎo)致流速沿水體垂向呈遞增分布.觀測(cè)期間水動(dòng)力強(qiáng)度對(duì)太湖北部湖區(qū)葉綠素a濃度垂向分層及藍(lán)藻水華水平漂移均具有重要影響.在水動(dòng)力滯緩水域，藍(lán)藻水華易在水表發(fā)生漂移堆積.在水動(dòng)力強(qiáng)度較大水域，強(qiáng)烈的垂向混合作用能使藍(lán)藻沿水深方向混合均勻，降低水華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn).相對(duì)于水動(dòng)力條件，營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)葉綠素a濃度空間分布的影響較弱.

前期風(fēng)場(chǎng);太湖;北部湖灣;水動(dòng)力;藍(lán)藻水華

太湖位于長(zhǎng)江下游三角洲地區(qū)，湖泊面積2428 km2，平均水深1.89 m.根據(jù)Nixdorf等［1］對(duì)淺水湖泊分類，太湖屬于“極淺水湖泊”.太湖又是我國(guó)最大的存在嚴(yán)重藍(lán)藻水華的湖泊，是國(guó)務(wù)院指定重點(diǎn)治理的富營(yíng)養(yǎng)化水域之一［2］.作為湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，已經(jīng)證明水動(dòng)力對(duì)太湖藍(lán)藻生長(zhǎng)具有重要影響［3-6］.但是由于水域面積大，有關(guān)太湖水動(dòng)力結(jié)構(gòu)及對(duì)藍(lán)藻水華遷移擴(kuò)散的研究較少.雖然已經(jīng)報(bào)道了一些基于數(shù)學(xué)模型的研究［7-9］，但是受風(fēng)場(chǎng)時(shí)空差異、水下地形分辨率、水生植物、出入湖流、風(fēng)浪及行船等因素影響，數(shù)學(xué)模型模擬的動(dòng)力條件往往與實(shí)際存在較大差異［10］.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查是掌握太湖實(shí)際水動(dòng)力結(jié)構(gòu)的有效手段，而且也已經(jīng)報(bào)道了一些研究成果.秦伯強(qiáng)等［11］曾在1998年對(duì)夏季東南風(fēng)影響下梅梁灣湖流結(jié)構(gòu)及水化學(xué)指標(biāo)分布特征開(kāi)展了綜合調(diào)查;2004年，羅瀲蔥等［10］對(duì)冬季西北風(fēng)影響下梅梁灣湖流結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)查研究.這些研究對(duì)弄清同步風(fēng)場(chǎng)下梅梁灣水動(dòng)力結(jié)構(gòu)及水化學(xué)指標(biāo)分布具有重要意義，但是還缺乏有關(guān)前期風(fēng)場(chǎng)引起的太湖湖流結(jié)構(gòu)及對(duì)藍(lán)藻水華遷移擴(kuò)散影響的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究.因此，本文通過(guò)在太湖北部的梅梁灣及貢湖灣布設(shè)多個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，采用摩托艇快速巡測(cè)的方式采集各點(diǎn)三維流速剖面及分層葉綠素a濃度和營(yíng)養(yǎng)鹽，結(jié)合觀測(cè)前期及觀測(cè)期風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)，試圖明確前期風(fēng)場(chǎng)對(duì)梅梁灣及貢湖灣湖流結(jié)構(gòu)的影響，并分析水動(dòng)力對(duì)藍(lán)藻水華遷移擴(kuò)散的作用.本研究可為太湖水動(dòng)力模擬及藍(lán)藻水華預(yù)測(cè)提供服務(wù).

1 材料與方法

夏季，藍(lán)藻水華易在太湖北部湖灣堆積成災(zāi)，因此觀測(cè)水域選擇在梅梁灣及貢湖灣.觀測(cè)點(diǎn)沿湖灣中軸及兩側(cè)均勻布設(shè)，其中梅梁灣設(shè)13個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，自灣外到灣內(nèi)形成5條監(jiān)測(cè)剖面，貢湖灣設(shè)17個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，自灣外到灣內(nèi)形成6條監(jiān)測(cè)剖面(圖1).受人力物力限制，監(jiān)測(cè)采用巡測(cè)方式，沿著監(jiān)測(cè)斷面，乘坐摩托艇，自灣外到灣內(nèi)循序推進(jìn)，使用便攜式全球定位儀確定觀測(cè)點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo).梅梁灣巡測(cè)開(kāi)始時(shí)間為2008年9月10日10：00，結(jié)束時(shí)間為10日13：38;貢湖灣巡測(cè)開(kāi)始時(shí)間為11日9：20，結(jié)束時(shí)間為11日16：40.

圖1 太湖水下地形及巡測(cè)站點(diǎn)分布圖Fig.1 The map of underwater topography and monitoring stations of Lake Taihu

風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)通過(guò)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)同步兩種方式獲取.定點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)源于設(shè)置在梅梁灣灣口附近的太湖生態(tài)系統(tǒng)研究站，采樣高度10 m.現(xiàn)場(chǎng)同步采用手持式風(fēng)速風(fēng)向儀現(xiàn)場(chǎng)記錄觀測(cè)點(diǎn)風(fēng)速風(fēng)向.流速監(jiān)測(cè)采用SonTek(SonTek Inc.，美國(guó))聲學(xué)多普勒剖面儀測(cè)量三維流速剖面，流速測(cè)量分辨率為0.1 cm/s，垂向最小測(cè)量單元為15 cm.水質(zhì)采樣方法為：表層、中層及底層水體葉綠素a(Chl.a)測(cè)定采用YSI 6600V2(YSI Inc.，美國(guó))水質(zhì)儀(分辨率為0.1 μg/L).營(yíng)養(yǎng)鹽通過(guò)采集中層水樣送實(shí)驗(yàn)室測(cè)定.

營(yíng)養(yǎng)鹽測(cè)定指標(biāo)包括：總氮(TN)、溶解性總氮(DTN)、總磷(TP)和溶解性總磷(DTP).TN、TP測(cè)定方法為：取適量樣品加堿性過(guò)硫酸鉀高溫消解后，分別采用紫外分光光度法和鉬酸銨分光光度法測(cè)定［11］.DTN、DTP測(cè)定方法：將水樣過(guò)Whatman GF/C玻璃纖維濾膜，加堿性過(guò)硫酸鉀高溫消解后，按照TN、TP的方法測(cè)定［11］.流場(chǎng)及濃度場(chǎng)繪制采用Surfer 8.0(Golden Software Inc.，美國(guó)).插值方法與秦，伯強(qiáng)等在1998年開(kāi)展的太湖水動(dòng)力觀測(cè)所用的插值方法一致［12］.

2 結(jié)果及討論

2.1 監(jiān)測(cè)期風(fēng)過(guò)程

定點(diǎn)監(jiān)測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)同步監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：受儀器、地形和下墊面等因素影響，兩者所測(cè)風(fēng)速、風(fēng)向有一定差異，但差異不顯著，定點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠代表太湖北部湖區(qū)風(fēng)場(chǎng)變化特征.由于要分析前期風(fēng)場(chǎng)特征，為保證數(shù)據(jù)的一致性及穩(wěn)定性，本文選用2008年9月3日－11日太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)研究站記錄的風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)表征監(jiān)測(cè)期太湖北部湖灣風(fēng)場(chǎng)情況.

在監(jiān)測(cè)前一周(3－10日)，除4日出現(xiàn)1次持續(xù)4 h、平均風(fēng)速為2.2 m/s的偏南風(fēng)外，太湖風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向穩(wěn)定為東北風(fēng).梅梁灣觀測(cè)開(kāi)始時(shí)刻(圖2中的0 h)，太湖風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向轉(zhuǎn)變?yōu)橐云巷L(fēng)為主.梅梁灣監(jiān)測(cè)持續(xù)3.67 h，期間風(fēng)向穩(wěn)定，最大風(fēng)速為 5.4 m/s(風(fēng)向 148°)，最小風(fēng)速為 1.7 m/s(風(fēng)向 143°)，平均風(fēng)速為3.8 m/s，梅梁灣觀測(cè)期間存在一次顯著的東南風(fēng)過(guò)程.之后，風(fēng)向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)約5 h，風(fēng)向偏轉(zhuǎn)至以偏東風(fēng)為主，風(fēng)向穩(wěn)定，平均風(fēng)速1.6 m/s.偏東風(fēng)持續(xù)作用15 h之后，風(fēng)向再次發(fā)生偏轉(zhuǎn).至貢湖灣同步觀測(cè)開(kāi)始的23.5 h，太湖風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向偏轉(zhuǎn)為以偏西風(fēng)為主，最大風(fēng)速8.1 m/s(風(fēng)向255°)，最小風(fēng)速0.5 m/s(風(fēng)向292°)，平均風(fēng)速3.6 m/s.貢湖灣監(jiān)測(cè)期間存在一次顯著的偏西風(fēng)過(guò)程(圖2).

圖2 監(jiān)測(cè)期間梅梁灣及貢湖灣風(fēng)場(chǎng)變化過(guò)程Fig.2 The wind changing of Meiliang Bay and Gonghu Bay during the monitoring period

2.2 梅梁灣流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和濃度場(chǎng)特征

前期眾多研究表明，梅梁灣存在一個(gè)順時(shí)針環(huán)流系統(tǒng).1960年，梅梁灣湖流調(diào)查表明，夏季偏南風(fēng)作用下，梅梁灣存在一個(gè)方向多變的順時(shí)針環(huán)流系統(tǒng)［13］;1998年秦伯強(qiáng)等通過(guò)野外調(diào)查，同樣證明了此順時(shí)針環(huán)流系統(tǒng)的存在［12］;2003年，羅瀲蔥通過(guò)野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，西北風(fēng)作用下梅梁灣湖流結(jié)構(gòu)與偏南風(fēng)作用下湖流結(jié)構(gòu)相似［10］.

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，偏南風(fēng)可在梅梁灣表層水體形成順時(shí)針環(huán)流系統(tǒng)(圖3).湖灣西北部以東北流向?yàn)橹?，流速?.4 cm/s左右.梅梁灣東岸湖流以東南流向?yàn)橹鳎魉僭?.6 cm/s左右;在灣口附近水流以南流向?yàn)橹?，流速? cm/s左右.表層湖流流向相對(duì)風(fēng)向向右偏轉(zhuǎn)45°以上，這主要與北半球風(fēng)生漂流受地轉(zhuǎn)偏向力作用有關(guān).表層湖流在中部偏東岸存在一個(gè)順時(shí)針環(huán)流系統(tǒng).環(huán)流系統(tǒng)的存在證明表層水體運(yùn)動(dòng)與風(fēng)場(chǎng)變化是同步的.

但是，中層及底層實(shí)測(cè)流場(chǎng)表明，偏南風(fēng)作用下梅梁灣中、底層水體不存在環(huán)流系統(tǒng)(圖3).中層和底層流場(chǎng)變化與風(fēng)場(chǎng)不同步，整體上以南流向大太湖為主，與偏南風(fēng)風(fēng)向相反，平均流速分別為9.9 cm/s和8.5 cm/s.根據(jù)流場(chǎng)及Chl.a濃度分布可知，觀測(cè)期前后不存在出入湖流及補(bǔ)償流，因此梅梁灣中層及底層流場(chǎng)主要由觀測(cè)前東北風(fēng)持續(xù)作用引起.

圖3 偏南風(fēng)作用下梅梁灣實(shí)測(cè)湖流流場(chǎng)Fig.3 The measured current field of Meiliang Bay induced by southerly wind

圖4 監(jiān)測(cè)期間梅梁灣Chl.a濃度(μg/L)分布Fig.4 The distribution of Chl.a concentration of Meiliang Bay during the monitoring period

梅梁灣表、中及底層流場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)Chl.a濃度空間分布具有重要影響.表、中及底層Chl.a濃度沿水深呈減小趨勢(shì)，存在顯著分層現(xiàn)象(圖4).除光合作用及藻類自身浮力外，動(dòng)力條件也是影響Chl.a濃度垂向分布的重要因素之一.監(jiān)測(cè)期間表、中及底層流速低，湍流混合作用小，水動(dòng)力擾動(dòng)不足以使得藻類顆粒物沿水深混合均勻.

在水平方向上，表、中及底層Chl.a濃度低值區(qū)均出現(xiàn)在梅梁灣的東北角，其中，表層Chl.a濃度呈現(xiàn)顯著的自灣頂向?yàn)惩鉂舛冗f增趨勢(shì)(圖4)，這主要受監(jiān)測(cè)期間梅梁灣湖流結(jié)構(gòu)影響.受前期東北風(fēng)的持續(xù)作用，監(jiān)測(cè)前期表、中及底層流場(chǎng)不存在切變，均是自灣內(nèi)流向?yàn)惩?，灣頂成為?dòng)力輻散區(qū)，從而導(dǎo)致梅梁灣頂部Chl.a濃度顯著偏低.監(jiān)測(cè)期間，隨著風(fēng)向轉(zhuǎn)變?yōu)槠巷L(fēng)，表層湖流流向偏轉(zhuǎn)為以北向流為主，并將湖心區(qū)表層漂浮藻類向梅梁灣輸運(yùn).但是由于觀測(cè)時(shí)間短，表層湖流小，因此沒(méi)有觀測(cè)到藻類在灣迎風(fēng)岸聚集堆積.

此外，營(yíng)養(yǎng)鹽分布對(duì)Chl.a濃度空間分布影響較弱.監(jiān)測(cè)期間，TN和TP濃度高值位于馬山航道附近水域.TDN和TDP的濃度高值則分布在直湖港和武進(jìn)港附近水域(圖5).馬山航道是連接竺山灣和梅梁灣的河道，其河口附近水質(zhì)受竺山灣影響較大，總營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較高，但是溶解性營(yíng)養(yǎng)鹽所占比重相對(duì)較低.直湖港和武進(jìn)港是太湖北部河網(wǎng)的主干河道，其水質(zhì)主要受流域面上點(diǎn)源及面源影響，溶解性營(yíng)養(yǎng)鹽在總營(yíng)養(yǎng)鹽中所占比重較大.溶解性營(yíng)養(yǎng)鹽是藍(lán)藻能夠直接利用的營(yíng)養(yǎng)鹽形式，能直接促進(jìn)藍(lán)藻生長(zhǎng)［14］.但是Chl.a濃度分布與營(yíng)養(yǎng)鹽，尤其是溶解性營(yíng)養(yǎng)鹽分布存在較大差別.在梅梁灣東北角的Chl.a濃度低值區(qū)卻是溶解性營(yíng)養(yǎng)鹽的高值區(qū).可見(jiàn)，同步觀測(cè)期間梅梁灣Chl.a濃度空間分布主要受控于水動(dòng)力條件，而非營(yíng)養(yǎng)鹽.

圖5 監(jiān)測(cè)期間梅梁灣營(yíng)養(yǎng)鹽分布Fig.5 The distribution of nutrient concentrations of Meiliang Bay during the monitoring period

2.3 貢湖灣流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和濃度場(chǎng)特征

貢湖灣是太湖的重要飲用水水源地，也是“引江濟(jì)太”工程的入口水域，但有關(guān)其水動(dòng)力結(jié)構(gòu)的研究相對(duì)較少.1960年的全湖湖流調(diào)查結(jié)果表明，夏季偏南風(fēng)將在貢湖灣產(chǎn)生一個(gè)逆時(shí)針環(huán)流系統(tǒng)［12］;姜加虎利用二維模型討論了貢湖灣流場(chǎng)特征，發(fā)現(xiàn)貢湖灣穩(wěn)定狀態(tài)下的湖流由若干環(huán)流及沿岸流構(gòu)成［15］;胡維平等通過(guò)三維數(shù)值模型，對(duì)東南、西南及西風(fēng)作用下貢湖灣湖流進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)貢湖灣表層湖流與風(fēng)向相同，底層流向與風(fēng)向相反，且不論何種風(fēng)向下，8 m/s風(fēng)速在貢湖灣形成的流速很少超過(guò)10 cm/s，底層流速更低［16］.

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)貢湖灣流場(chǎng)與前期調(diào)查及數(shù)值模擬結(jié)論存在較大差別(圖6).雖然監(jiān)測(cè)期間平均風(fēng)速僅為3.6 m/s，但是在湖灣北側(cè)出現(xiàn)一股自灣內(nèi)流向大太湖的湖流，該湖流最大流速達(dá)到37.4 cm/s，湖流流向與監(jiān)測(cè)期間最大風(fēng)速的風(fēng)向相反.受水下地形及水生植物分布影響(圖1)，灣頂望虞河河口附近水域流速滯緩、流向多變.同時(shí)，在最大風(fēng)速達(dá)8.1 m/s的偏西風(fēng)作用下，貢湖灣實(shí)測(cè)平均流速垂向分布呈遞增趨勢(shì)，分別在20、25、28 cm/s，湖流垂向不存在切變現(xiàn)象.

由于監(jiān)測(cè)前一周及監(jiān)測(cè)期間望虞河均未進(jìn)行引水，因此貢湖灣調(diào)查同樣證明前期風(fēng)場(chǎng)對(duì)湖流結(jié)構(gòu)的巨大影響.前期15 h東北風(fēng)有利于西南向水體加速，生成西南向湖流.同時(shí)，受湖灣岸線、水生植物、大貢山及小貢山的影響(圖1)，整個(gè)湖灣的水流均向?yàn)成畈蹍R入，形成了貢湖灣大規(guī)模湖流.可以預(yù)見(jiàn)，在望虞河引水之時(shí)，貢湖灣將形成相似的湖流系統(tǒng).

同樣的，貢湖灣的湖流結(jié)構(gòu)對(duì)灣內(nèi)藍(lán)藻遷移擴(kuò)散具有重要影響.在水體垂直方向，除灣底和灣口附近的Chl.a濃度高值區(qū)外，Chl.a濃度沿水深不存在分層現(xiàn)象(圖7).這主要受觀測(cè)期間貢湖灣水動(dòng)力條件影響.監(jiān)測(cè)期間，除灣頂流速較小外，湖灣大部分水域的大強(qiáng)度湖流將對(duì)表層漂浮藻類產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流混合作用，并導(dǎo)致表層、中層及底層Chl.a濃度分布的均一化.

目前常以臨界風(fēng)速作為藻類垂向混合標(biāo)志［17］，本文認(rèn)為這并不科學(xué).朱永春等［7］通過(guò)數(shù)值模擬認(rèn)為太湖的臨界風(fēng)速為3.0 m/s.范成新等［18］根據(jù)在太湖的觀測(cè)認(rèn)為，當(dāng)平均風(fēng)速在1.5～3.6 m/s時(shí)，風(fēng)速對(duì)藻類沿下風(fēng)方向遷移堆積具有重要影響;當(dāng)平均風(fēng)速大于4 m/s后，藻類濃度將沿水深分布趨于均一.然而，本次觀測(cè)到梅梁灣的平均風(fēng)速是3.8 m/s，水體Chl.a濃度出現(xiàn)了垂向分層;而貢湖灣的平均風(fēng)速為3.6 m/s，水體Chl.a濃度不出現(xiàn)垂向分層.可見(jiàn)，使用平均風(fēng)速的概念作為藻類垂向混合標(biāo)志并不合理.事實(shí)上，水體動(dòng)力擾動(dòng)強(qiáng)度主要由湖流、波浪等決定.雖然風(fēng)場(chǎng)是太湖湖流、波浪的主要能量來(lái)源，但前期風(fēng)場(chǎng)、地形、吹程、航道、水生植物、出入湖流等因素也可影響太湖水動(dòng)力結(jié)構(gòu).因此，本文認(rèn)為使用水動(dòng)力作為表征太湖藻類垂向混合的臨界指標(biāo)比風(fēng)速更加切合實(shí)際.

在水平方向，貢湖灣Chl.a濃度高值區(qū)域主要分布在灣頂和灣南岸濱岸水域，其中濃度最大值出現(xiàn)在望虞河河口附近水域，灣北岸濱岸水域Chl.a濃度顯著偏低.此分布模式主要受湖流控制.南岸濱岸帶水動(dòng)力滯緩，有利于藍(lán)藻的聚集堆積，尤其是在流速滯緩的望虞河河口附近水域.北岸濱岸水域湖流方向穩(wěn)定，流速大，對(duì)藍(lán)藻產(chǎn)生的沖刷作用能夠降低此水域Chl.a濃度.此外，同步TN、DTN、TP及DTP監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，受流域營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)荷的影響，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度高值區(qū)主要分布在灣北岸濱岸水域(圖8).營(yíng)養(yǎng)鹽濃度分布與Chl.a濃度分布存在較大差異.貢湖灣的調(diào)查也證明水動(dòng)力對(duì)太湖藍(lán)藻空間分布具有重要影響.

圖6 偏西風(fēng)作用下貢湖灣實(shí)測(cè)湖流流場(chǎng)Fig.6 The measured current field of Gonghu Bay induced by west wind

圖7 監(jiān)測(cè)期間貢湖灣Chl.a濃度(μg/L)分布Fig.7 The distribution of Chl.a concentration of Gonghu Bay during the monitoring period

圖8 監(jiān)測(cè)期間貢湖灣營(yíng)養(yǎng)鹽分布Fig.8 The distribution of nutrient concentrations of Gonghu Bay during the monitoring period

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)2008年9月太湖梅梁灣及貢湖灣的水文、水質(zhì)及氣象同步觀測(cè)，對(duì)受前期東北風(fēng)影響的梅梁灣及貢湖灣水動(dòng)力結(jié)構(gòu)及藍(lán)藻水華分布開(kāi)展了研究.結(jié)果表明，前期風(fēng)場(chǎng)對(duì)觀測(cè)期間梅梁灣及貢湖灣湖流結(jié)構(gòu)影響顯著.表層湖流對(duì)同步風(fēng)場(chǎng)變化響應(yīng)迅速，而中層及底層湖流對(duì)同步風(fēng)場(chǎng)變化響應(yīng)存在顯著滯時(shí).Chl.a濃度空間分布受控于水動(dòng)力條件，而非營(yíng)養(yǎng)鹽.此外，本文認(rèn)為水動(dòng)力擾動(dòng)強(qiáng)度比同步風(fēng)速更適合作為表示藻類垂向混合狀態(tài)的標(biāo)志.當(dāng)然，由于太湖水動(dòng)力時(shí)空變化非常大，本文基于2008年9月10日－11日調(diào)查數(shù)據(jù)所得出的分析結(jié)論還需要更多的野外調(diào)查、實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值模型來(lái)驗(yàn)證.

［1］Nixdorf B，Deneke R.Why“very shallow”lakes are more successful opposing reduced nutrient loads.Hydrobiologia，1997，342/343：269-284.

［2］Qin BQ，Xu PZ，Wu QL et al.Environmental issues of Lake Taihu，China.Hydrobiologia，2007，581：3-14.

［3］Zhang YL，Zhang B，Ma RH et al.Optically active substances and their contributions to the underwater light climate in Lake Taihu，a large shallow lake in China.Fund Appl Limnol，2007，170(1)：11-19.

［4］Luettich RAJ，Harleman DRF，Somlyudy L.Dynamic behavior of suspended sediment concentrations in a shallow lake perturbed by episodic wind events.Limnol＆ Oceanogr，1990，35(5)：1050-1067.

［5］張運(yùn)林，秦伯強(qiáng)，陳偉民等.懸浮物濃度對(duì)水下光照和初級(jí)生產(chǎn)力的影響.水科學(xué)進(jìn)展，2004，15(5)：615-620.

［6］顏潤(rùn)潤(rùn)，逢 勇，趙 偉等.環(huán)流型水域水動(dòng)力對(duì)藻類生長(zhǎng)的影響.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2008，28(9)：813-817.

［7］朱永春，蔡啟銘.風(fēng)場(chǎng)對(duì)藻類在太湖中遷移影響的動(dòng)力學(xué)研究.湖泊科學(xué)，1997，9(2)：152-158.

［8］白曉華，胡維平，胡志新等.2004年夏季太湖梅梁灣席狀漂浮水華風(fēng)力漂移入灣量計(jì)算.環(huán)境科學(xué)，2005，26(6)：57-60.

［9］Hu WP，Zhai SJ，Zhu ZC et al.Impacts of the Yangtze River water transfer on the restoration of Lake Taihu.Ecol Eng，2008，34：30-49.

［10］羅瀲蔥，秦伯強(qiáng)，朱廣偉等.太湖梅梁灣冬季湖流特征.湖泊科學(xué)，2004，16(1)：73-76.

［11］Ebina J，Tsutsui T，Shirai T.Simultaneous determination of total nitrogen and total phosphorus in water using peroxodisulfate oxidation.Water Res，1983，17：1721-1726.

［12］秦伯強(qiáng)，胡維平，陳偉民等.太湖梅梁灣水動(dòng)力及相關(guān)過(guò)程的研究.湖泊科學(xué)，2000，12(4)：327-334.

［13］秦伯強(qiáng)，胡維平，陳偉民等.太湖水環(huán)境演化的過(guò)程與機(jī)理研究.北京：科學(xué)出版社，2004.

［14］朱廣偉，秦伯強(qiáng)，高 光.風(fēng)浪擾動(dòng)引起大型淺水湖泊內(nèi)源磷暴發(fā)性釋放的直接證據(jù).科學(xué)通報(bào)，2005，50(1)：66-71.

［15］姜加虎.貢湖及其相關(guān)水域風(fēng)生流模擬研究.海洋湖沼通報(bào)，1997，(4)：1-7.

［16］胡維平，濮培民，秦伯強(qiáng).太湖水動(dòng)力學(xué)三維數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究——2.典型風(fēng)場(chǎng)風(fēng)生流的數(shù)值計(jì)算.湖泊科學(xué)，1998，10(4)：26-34.

［17］Webster IT.Effect of wind on the distribution phytoplankton ceils in lakes.Limnol＆ Oceanogr，1990，35：989-1001.

［18］范成新，陳宇煒，吳慶龍.夏季盛行風(fēng)對(duì)太湖北部藻類水華分布的影響.上海環(huán)境科學(xué)，1998，17(8)：4-6.

Prior wind field induced hydrodynamics and its influence on cyanobacterial bloom in northern bays of Lake Taihu，China

WU Tingfeng1，ZHU Guangwei1，QIN Boqiang1，DING Yanqing1＆ WU Shanfeng2
(1：Nanjing Institute of Geography and Limnology，Chinese Academy of Sciences，Nanjing 210008，P.R.China)
(2：State Grid Electric Power Research Institute，Nanjing 210003，P.R.China)

In September 2008，a meteorology-hydrology-water quality simultaneous observation was conducted to study the influences of prior wind field on hydrodynamic characteristics and cyanobacterial bloom in northern bays(Meiliang Bay and Gonghu Bay)of Lake Taihu.The results showed that exposed to prior wind field，the surface，middle and bottom water layers flowed out of the bays.There was no compensation current in the two bays.Surface current field was sensitive to real wind field，but middle and bottom current fields lagged behind the wind changing.Influenced by southeast wind，a clockwise circulating current could be rapidly formed in the surface water layer of Meiliang Bay.In Gonghu Bay，the flow direction of surface current field did not change under the action of Westerlies，but its magnitude decreased obviously so that the current velocity increased with the water depth.The observation proves that hydrodynamic is very important for the stratification of chlorophyll-a concentration and drift of cyanobacterial bloom in northern bays of Lake Taihu.Cyanobacteria tended to accumulate and form bloom on water surface in low-hydrodynamic area.Under the condition of high-intensity disturbance，cyanobacteria mixed along the water depth.This can greatly decreased the risk of cyanobacterial bloom.Comparing with the influence of hydrodynamic，that of nutrients on the distribution of chlorophyll-a concentration was less important.

Prior wind field;Lake Taihu;northern bays;hydrodynamic;cyanobacterial bloom

＊ 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41101458，40825004)、國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2010ZX03006-006)、中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃擇優(yōu)支持項(xiàng)目(YOBROB045)和中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所青年基金項(xiàng)目(NIGLAS2010QD04)聯(lián)合資助.2011-07-12 收稿;2011-09-25 收修改稿.吳挺峰，男，1981 年生，博士，助理研究員;E-mail：tfwu@niglas.ac.cn.

＊＊ 通信作者;E-mail：qinbq@niglas.ac.cn.

http：//www.jlakes.org.E-mail：jlakes@niglas.ac.cn

?2012 by Journal of Lake Sciences