高小孟， 李一平， 杜 薇，羅瀲蔥，李慧赟，戴淑君，許益新， 張興通， 邱勇軍

(1：河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京 210098)(2：河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210098)(3：中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008)

太湖梅梁灣湖區(qū)懸浮物動(dòng)態(tài)沉降特征的野外觀測(cè)

高小孟1,2， 李一平1,2， 杜 薇1,2，羅瀲蔥3，李慧赟3，戴淑君3，許益新1， 張興通1， 邱勇軍1

(1：河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京 210098)(2：河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210098)(3：中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008)

沉降運(yùn)動(dòng)是懸浮物主要運(yùn)動(dòng)形式之一，是影響營(yíng)養(yǎng)鹽內(nèi)源釋放的主要運(yùn)動(dòng)過(guò)程，研究懸浮物沉降速度對(duì)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的研究具有重要意義. 為了解淺水湖泊懸浮物的沉降特征，以太湖梅梁灣為例，采用聲學(xué)多普勒流速儀，光學(xué)后向散射濁度儀以及風(fēng)速風(fēng)向儀在梅梁灣進(jìn)行了連續(xù)9 d的野外觀測(cè). 采用擴(kuò)散沉降平衡的方法計(jì)算小風(fēng)速情況下懸浮物的沉降速度，并對(duì)沉降速度與垂向流速、風(fēng)速、懸浮物濃度的關(guān)系進(jìn)行分析. 結(jié)果表明懸浮物平均沉降速度為0.0785 mm/s，表層垂向流速和懸浮物濃度對(duì)懸浮物沉降速度變化起主要作用；而在底層，風(fēng)速、垂向流速、懸浮物濃度都對(duì)懸浮物運(yùn)動(dòng)有重要影響，具體表現(xiàn)為風(fēng)速>1.5 m/s時(shí)，垂向流速紊動(dòng)增大，懸浮物因起懸而濃度較大，并且沉降速度波動(dòng)較大；風(fēng)速<1.5 m/s時(shí)，垂向流速基本向下且流速較小，沉降速度也較小. 本文揭示了大型淺水湖泊懸浮物的動(dòng)態(tài)沉降特征，為今后太湖污染物的輸移、水環(huán)境數(shù)學(xué)模型和湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的深入研究奠定了必要的基礎(chǔ).

沉降速度；懸浮物濃度；太湖；梅梁灣

近年來(lái)，湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日益突出，引起了國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注. 導(dǎo)致湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的原因眾多，主要包括入湖河流營(yíng)養(yǎng)鹽濃度高、水體交換緩慢、有機(jī)物降解慢以及底泥營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放等[1-3]. 大型淺水湖泊中，內(nèi)源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放是水體中營(yíng)養(yǎng)鹽的重要來(lái)源，而沉積物的運(yùn)動(dòng)傳輸過(guò)程對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽釋放有很大的貢獻(xiàn)[4-6]. 大型淺水湖泊受風(fēng)的作用影響較大，底泥在風(fēng)浪擾動(dòng)下與水體產(chǎn)生強(qiáng)烈交換，易發(fā)生再懸浮，導(dǎo)致底泥中的營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)入水體，這種動(dòng)態(tài)內(nèi)源釋放嚴(yán)重影響水質(zhì)[7-9]. Robarts等[10]在日本琵琶湖觀測(cè)了強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用下水體磷含量的變化，發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)過(guò)后水體溶解態(tài)反應(yīng)磷(SRP)濃度提高了2.5倍. 范成新[11]研究了滆湖底泥在擾動(dòng)作用下?tīng)I(yíng)養(yǎng)鹽釋放對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的影響，發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)作用使水體磷濃度增加約2～4倍，可見(jiàn)劇烈水動(dòng)力過(guò)程對(duì)于內(nèi)源釋放影響顯著. 而研究水體懸浮物濃度(Suspended Solid Concentration,SSC)和沉降速度的關(guān)系是探究水動(dòng)力條件下內(nèi)源釋放的基礎(chǔ)和前提,亦是研究太湖富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生機(jī)理的一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題，也可以為模型模擬水動(dòng)力和水質(zhì)提供重要的參數(shù).

太湖是我國(guó)典型的大型淺水湖泊,近年來(lái)水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題突出[12-13]. 太湖懸浮物沉降速度主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)量，胡開(kāi)明等[3]通過(guò)室內(nèi)靜沉降實(shí)驗(yàn)建立了沉降通量與風(fēng)速的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)沉降速度基本呈現(xiàn)隨沉降時(shí)間增加而減緩的規(guī)律，應(yīng)用類(lèi)似方法的還見(jiàn)于文獻(xiàn)[14-15]. 但是水流的紊動(dòng)作用對(duì)底泥起懸和水體懸浮物的運(yùn)動(dòng)有較大影響，這種靜沉降的方法局限于底泥的靜態(tài)釋放，不能夠準(zhǔn)確反映懸浮物沉降與水動(dòng)力之間的變化關(guān)系. 也有學(xué)者具體分析了水動(dòng)力因素對(duì)底泥釋放的影響，但都僅限于使用燒杯、錐形瓶、水槽等模擬湖體，使用的原狀沉積物在采樣和運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)受到擾動(dòng)而使其性質(zhì)發(fā)生變化，不能準(zhǔn)確地代表太湖湖體的實(shí)際情況，因此更好的方法便是在未經(jīng)擾動(dòng)的沉積物底床上直接進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)[16-17]. 隨著聲學(xué)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)ADV(Acoustic Doppler Velocimeter)與OBS (Optical Backscatter Sensor)頻繁應(yīng)用于測(cè)量水體流速及SSC的實(shí)驗(yàn). Fugate等[18]用ADV通過(guò)雷諾濃度通量法獲得切薩皮克灣Cherrystone站點(diǎn)泥沙平均沉降速度為1 mm/s的量級(jí). Voulgaris等[19]用ADV、LISST (laserinsituscattering and transmissometry)和OBS測(cè)得潮溝時(shí)期SSC和沉降速度. ADV用于原位測(cè)量具有對(duì)測(cè)點(diǎn)周?chē)鲌?chǎng)無(wú)擾動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，可以高度真實(shí)地還原采樣點(diǎn)的水體三維流速和SSC，有效地避免了實(shí)驗(yàn)室模擬沉降實(shí)驗(yàn)的弊端，因而本文采用ADV儀器對(duì)太湖進(jìn)行原位監(jiān)測(cè).

本文基于2014年5月21日-5月29日太湖野外原位監(jiān)測(cè)，用ADV、OBS等儀器獲得同步高頻的風(fēng)速風(fēng)向、三維流速、SSC等數(shù)據(jù)，對(duì)懸浮物的沉降速度與垂向流速、風(fēng)速、SSC的關(guān)系進(jìn)行研究，以揭示大型淺水湖泊水動(dòng)力擾動(dòng)條件下懸浮物的沉降特征，為今后太湖污染物的輸移、富營(yíng)養(yǎng)化的深入研究提供必要的基礎(chǔ).

圖1 太湖監(jiān)測(cè)地點(diǎn)Fig.1 Study site in Lake Taihu

1 材料與方法

1.1 采樣地點(diǎn)及時(shí)間

太湖是我國(guó)第三大淡水湖，水面面積2338 km2. 梅梁灣位于太湖北部，水面面積129.3 km2, 平均水深1.9 m[20],近年來(lái)藍(lán)藻暴發(fā)現(xiàn)象嚴(yán)重，水質(zhì)較差[21]，故而選擇梅梁灣為本文的研究地點(diǎn). 2014年5月21日08：30-5月29日08：30在太湖梅梁灣拖山(31°23′34.29″N，120°9′24.86″E)(圖1, 其中TELLR為中國(guó)科學(xué)院太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)研究站，即水樣實(shí)驗(yàn)室分析地點(diǎn))水域進(jìn)行了懸浮物沉降實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)期間平均水深2.7 m，采樣點(diǎn)區(qū)域沉積物厚度在300 cm以上[22]，表層沉積物平均含水率為48.93%，中值粒徑d50為25 μm.

1.2 實(shí)驗(yàn)器材與分析項(xiàng)目

現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)運(yùn)用SonTek公司生產(chǎn)的2臺(tái)聲學(xué)多普勒流速儀(ADV)，分別放置在水體表層(水面下50 cm)與底邊界層(距離湖底5 cm處)，對(duì)三維流速和回聲強(qiáng)度進(jìn)行同步測(cè)量. 同時(shí)設(shè)置2臺(tái)OBS-3A，與表、底層ADV層位一致. ADV采樣頻率設(shè)為10 Hz，OBS采樣頻率為每3 min一次，現(xiàn)場(chǎng)還同步觀測(cè)了風(fēng)速和風(fēng)向(頻率為每5 min一次).

ADV與OBS設(shè)置為同高度同時(shí)刻高頻率監(jiān)測(cè)，ADV的測(cè)量參數(shù)有三維流速、信號(hào)強(qiáng)度、信噪比等，OBS測(cè)量參數(shù)有濁度、溫度、深度、鹽度等. 在實(shí)驗(yàn)期間,手動(dòng)采集不同深度的水樣帶回實(shí)驗(yàn)室分析水樣SSC并與其對(duì)應(yīng)時(shí)間上OBS測(cè)得的濁度建立相關(guān)關(guān)系，進(jìn)行校準(zhǔn)分析，同時(shí)測(cè)定所采集的表層底泥(0～10 cm)的有機(jī)質(zhì)含量及粒徑大小等. 樣品分析方法按照《湖泊富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》[23]進(jìn)行.

1.3 回聲強(qiáng)度(EI)與SSC的相關(guān)性分析

由于OBS測(cè)得的濁度數(shù)據(jù)頻率低，不能滿(mǎn)足計(jì)算瞬時(shí)沉降速度的需要，因而用ADV回聲強(qiáng)度與OBS測(cè)得的SSC數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，來(lái)獲得高頻的SSC數(shù)據(jù). ADV為單點(diǎn)高頻流速儀，發(fā)射的高頻聲波在近底水體中傳播雖會(huì)衰減卻不需校正散射體的后向散射強(qiáng)度，但需考慮其在近底層SSC變化劇烈的區(qū)域時(shí)懸浮物顆粒的吸收. 研究表明SSC和ADV的回聲強(qiáng)度EI滿(mǎn)足簡(jiǎn)單的對(duì)數(shù)關(guān)系[24-26]：

EI=a·log10SSC+b

(1)

式中，a和b分別為回聲強(qiáng)度EI和log10SSC線性擬合得到的斜率和截距.

ADV數(shù)據(jù)篩選需要通過(guò)嚴(yán)格的預(yù)處理來(lái)進(jìn)行質(zhì)量控制，運(yùn)用斜率控制法去除異常值，選取信噪比大于40 dB、相關(guān)系數(shù)大于70%的有效數(shù)據(jù)，空缺小于時(shí)間序列1%的數(shù)據(jù)通過(guò)相鄰點(diǎn)位線性插值補(bǔ)齊，否則剔除時(shí)間數(shù)據(jù)序列.

OBS-3A測(cè)得的是水體濁度信息，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)采集的水樣進(jìn)行室內(nèi)SSC分析，建立起濁度與SSC的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系. 本次實(shí)驗(yàn)濁度與SSC具有較好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2為0.9375(圖2). 本文用上述關(guān)系標(biāo)定近底層OBS濁度信息，得到觀測(cè)期間SSC變化范圍在20～300 mg/L之間(圖3). 同時(shí)通過(guò)ADV監(jiān)測(cè)的回聲強(qiáng)度EI(dB)每3 min平均數(shù)和對(duì)應(yīng)時(shí)間上的SSC的關(guān)系來(lái)擬合上述公式，得到可根據(jù)回聲強(qiáng)度EI來(lái)反演高頻SSC的公式.

圖2 OBS測(cè)得的濁度與底層懸浮物濃度關(guān)系的校正Fig.2 Calibration of OBS turbidity with suspended solid concentration determined from bottle samples

圖3 觀測(cè)期間OBS懸浮物濃度變化Fig.3 Time series of SSC by OBS during observation time

1.4 懸浮物沉降速度計(jì)算方法

Fugate等[18]提出用ADV測(cè)得的高頻垂向流速脈動(dòng)值和沉積物濃度脈動(dòng)值(w′和c′)來(lái)計(jì)算懸浮物沉降速度. 而采用ADV監(jiān)測(cè)不干擾采樣點(diǎn)周?chē)w的湍流運(yùn)動(dòng)，較準(zhǔn)確地還原了水體的真實(shí)狀態(tài). 在定常的、SSC水平分布均勻的底邊界層中有：

=ws·C

(2)

式中，ws為泥沙沉降速度，C為平均的懸浮物濃度，< >代表系綜平均.

2 結(jié)果與討論

2.1 ADV反演SSC

圖4 ADV聲學(xué)信號(hào)反演濃度Fig.4 Calibration of ADV backscatter coefficient with OBS mass concentration

監(jiān)測(cè)期間OBS測(cè)得的SSC在20～300 mg/L之間(圖3)，其中5月22日-5月24日所得數(shù)據(jù)基本包含由低濃度到高濃度變化的所有濃度值，因此選取此段濃度數(shù)據(jù)與ADV回聲強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，以獲取高頻SSC序列，其反演結(jié)果見(jiàn)圖4，log10(SSCOBS)和EI之間的R2為0.8745，表明ADV反演SSC具有可行性. ADV所反演得到的濃度序列變化范圍為40～242 mg/L,與OBS測(cè)得的濃度序列49～202 mg/L變化一致(圖5)，相對(duì)誤差在32%以?xún)?nèi)，也表明了反演結(jié)果的可靠性. Fugate等[18]的研究表明OBS對(duì)于粒徑變化較敏感而影響其測(cè)量精度，而ADV對(duì)于粒徑變化不敏感即粒徑變化對(duì)SSC測(cè)量的影響不大. 梅梁灣懸浮物粒徑在16～17 μm之間的占50%～60%，粒徑變化比較穩(wěn)定，也說(shuō)明了OBS和ADV測(cè)量SSC的可靠性和高質(zhì)量. 可根據(jù)擬合得到的公式和ADV測(cè)得的聲學(xué)信號(hào)反演得到高頻(10 Hz)的SSC序列，以滿(mǎn)足計(jì)算瞬時(shí)而精確的沉降速度需求.

圖5 OBS觀測(cè)(a)和ADV反演(b)得到的懸浮物濃度時(shí)間序列Fig.5 Time series of suspended solid concentration by OBS (a) and ADV (b)

2.2 懸浮物沉降速度與垂向流速、SSC的關(guān)系

研究期間風(fēng)速在0.5～2.0 m/s之間，屬于小風(fēng)速，基本上不會(huì)引起水體垂向上劇烈的波動(dòng)，滿(mǎn)足公式(2)的使用條件[18]. 表層SSC在33.3～92.7 mg/L之間，平均濃度為51.4 mg/L，平均垂向流速為-0.085 cm/s；底層SSC在23.8～79.3 mg/L之間，平均濃度為36.2 mg/L，平均垂向流速為-0.127 cm/s. 水體表層垂向流速與沉降速度的變化基本一致，垂向流速紊動(dòng)大小會(huì)影響顆粒物的紊動(dòng)運(yùn)動(dòng). 水流向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸浮物也向上運(yùn)動(dòng)；水體向下運(yùn)動(dòng)，懸浮物也向下沉降；SSC值較高時(shí)，懸浮物沉降的速度也較大. 而表層沉降速度、垂向流速、SSC三者與風(fēng)速變化的關(guān)系并不明顯(圖6a)，可能是由于風(fēng)速較小、風(fēng)速變化范圍小且風(fēng)時(shí)較長(zhǎng)，導(dǎo)致表層流場(chǎng)變化小，底層沉積物起懸不能到達(dá)表層，使得表層懸浮物組分變化較小(即風(fēng)速對(duì)懸浮物垂向運(yùn)動(dòng)方向與大小影響不大，而垂向流速是其主要影響因素).

圖6 表層(a)和底層(b)風(fēng)速、垂向流速、懸浮物濃度與沉降速度的變化Fig.6 Time series for wind speed, vertical flow velocity, suspended solid concentration and settling velocity in surface layer (a) and bed layer (b)

在底邊界層，風(fēng)速、垂向流速對(duì)懸浮物沉降有較大影響，風(fēng)速、垂向流速與懸浮物沉降速度變化趨勢(shì)基本一致. 本文截取5月21日11：32-13：35期間(圖6b)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析說(shuō)明. 對(duì)比12：25前后兩個(gè)時(shí)段，11:32-12:25這段時(shí)間，風(fēng)速在1.5～2.0 m/s之間波動(dòng)，SSC偏高，垂向流速紊動(dòng)較大，流速方向不斷變化，沉降速度也上下波動(dòng)；12:25-13:35這段時(shí)間風(fēng)速相對(duì)較小，垂向流速方向向下且大小變化平緩，懸浮物主要表現(xiàn)為沉降，沉降速度與SSC變化均較小. 當(dāng)懸浮物運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)，SSC也相對(duì)較高，垂向流速和沉降速度會(huì)稍滯后于風(fēng)速的變化. 在觀測(cè)期間，水體表層沉降速度在-0.51～1.52 mm/s之間，底層沉降速度在-1.19～3.3 mm/s之間(>0表示懸浮物總體向上運(yùn)動(dòng)). 水體表層主要為懸浮態(tài)細(xì)顆粒物；底邊界層為大顆粒物，且包含推移質(zhì)和懸移質(zhì)的翻滾、跳躍和平移等運(yùn)動(dòng). 底層懸浮物的沉降速度要大于表層. 本文計(jì)算得到的最大向下沉降速度為1.19 mm/s，表、底層平均向下沉降速度為0.0785 mm/s. 向軍等[14]采集太湖水樣進(jìn)行靜沉降實(shí)驗(yàn)，初始SSC為589.5 mg/L, 測(cè)得前20 min內(nèi)懸浮物沉降速度在0.22 mm/s左右，沉降速度較大，是由于其初始濃度較大，而且靜沉降條件下高濃度懸浮物容易聚集為大顆粒物質(zhì)，更易沉降，加快了沉降速度. 李一平[27]通過(guò)靜沉降實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)50～250 mg/L之間的SSC沉降速度在 0.02～0.18 mm/s之間，本文結(jié)果基本與之相符. 靜沉降相當(dāng)于無(wú)風(fēng)條件下的靜止水體中懸浮物沉降，懸浮物容易聚集絮凝為大顆粒物質(zhì)而使沉淀加速，用時(shí)較短. 太湖波流綜合作用下的懸浮物易受擾動(dòng)而起懸或沉降，懸浮物難以聚集，沉降較慢. 本文所用方法描述了懸浮物瞬時(shí)連續(xù)的動(dòng)態(tài)變化特征，能較真實(shí)地反映梅梁灣湖區(qū)懸浮物的沉降過(guò)程.

結(jié)果表明，對(duì)于水體表層，SSC與水體垂向流速對(duì)懸浮物沉降有重要影響. 而對(duì)于底邊界層，風(fēng)速>1.5 m/s時(shí)，水體垂向流速脈動(dòng)較大，SSC較高；風(fēng)速<1.5 m/s時(shí)，垂向流速脈動(dòng)較小，SSC較低. 說(shuō)明風(fēng)浪容易引起底泥起懸和沉降，對(duì)底層顆粒物垂向運(yùn)動(dòng)影響較大，而難以使底層顆粒物傳輸?shù)奖韺?，?duì)表層顆粒物沉降作用較小. 若只考慮懸浮物向下沉降的時(shí)刻(ws<0)，會(huì)發(fā)現(xiàn)在SSC較高時(shí)，沉降速度較大；SSC較低時(shí)，沉降速度較小. 由于流速較大時(shí)，受底邊界層摩擦形成較大切應(yīng)力的影響，沉降速度較大的大顆粒物大量起懸然后又快速沉降，使得總體沉降速度增大. Maa等[26]揭示了沉降速度與SSC之間為冪函數(shù)關(guān)系，并指出沉降速度會(huì)隨著SSC的增大而增大；鄧偉鑄等[28]在黃茅海河口灣發(fā)現(xiàn)，急流時(shí)泥沙濃度較高，沉降速度也較大；憩流時(shí)，泥沙濃度較低，沉降速度也較小. 前人的研究主要集中在河口、海灣等泥沙粒徑較大、流速較快的水體，因此得到的懸浮物沉降速度較大. 由于湖泊中泥沙粒徑較小，水體運(yùn)動(dòng)緩慢，因此本文得到的懸浮物沉降速度相對(duì)較小.

3 結(jié)論

本文基于太湖梅梁灣野外原位實(shí)測(cè)風(fēng)場(chǎng)、流場(chǎng)和懸浮物等數(shù)據(jù)得到如下幾點(diǎn)結(jié)論:(1)ADV回聲強(qiáng)度與SSC滿(mǎn)足Logistic關(guān)系，反演得到高頻SSC序列具有可靠性，得到SSC范圍在40～242 mg/L之間；(2)計(jì)算得到綜合表、底層懸浮物平均沉降速度為0.0785 mm/s；沉降速度與垂向流速、SSC有密切關(guān)系，SSC較高時(shí)沉降速度大；SSC較低時(shí)，沉降速度也較??；(3) 風(fēng)速對(duì)于底層懸浮物運(yùn)動(dòng)的影響比對(duì)表層懸浮物運(yùn)動(dòng)的影響大. 本文可為太湖模型提供沉降速度及SSC等參數(shù)，為太湖及其他大型淺水湖泊研究或管理奠定必要的基礎(chǔ).

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Suspended solid settlement characteristics in Meiliang Bay of Lake Taihu: in situ observation

GAO Xiaomeng1,2, LI Yiping1,2**, DU Wei1,2, LUO Liancong3, LI Huiyun3, DAI Shujun3, XU Yixin1, ZHANG Xingtong1& QIU Yongjun1

(1:CollegeofEnvironment,HohaiUniversity,Nanjing210098,P.R.China)(2:KeyLaboratoryofIntegratedRegulationandResourceDevelopmentonShallowLakes,MinistryofEducation,HohaiUniversity,Nanjing210098,P.R.China)(3:StateKeyLaboratoryofLakeScienceandEnvironment,NanjingInstituteofGeographyandLimnology,ChineseAcademyofSciences,Nanjing210008,P.R.China)

Suspended solid settlement is one of the main transport forms, and plays an important role in lake nutrient release. Thus, study on suspended solid settling velocity is significant to understand the eutrophication. To study the suspended solid settling velocity, this paper takes Lake Taihu as an example. Field 9 days-insituobservations were conducted in Meiliang Bay using Acoustic Doppler Velocity, Optical Backscatter Sensor and PH-ⅡHandheld weather stations. The suspended solid settling velocity was estimated by the balance of settling and diffusive flux, and we analyzed the relationship among wind speed, vertical velocity, suspended solid concentration (SSC) and settling velocity. The results were obtained: (1) the mean settling velocity is 0.0785 mm/s; (2) the vertical velocity and SSC has a great effect on sediment transport in the surface layer; (3) in the bed layer, the relationship among settling velocity, vertical velocity and SSC shows that when the wind speed was higher than 1.5 m/s, the vertical velocity with large fluctuations and high SSC and the settling velocity were slower; when the wind speed was lower than 1.5 m/s, the vertical velocity was slower and the SSC was small, but settling velocity was quicker, which means the more SSC the quicker settling velocity. It reveals the characteristics of suspended solid settlement in large shallow lakes, which is the necessary foundation in further study of pollutants transport, water environmental mathematic and eutrophication.

Settling velocity; suspended solid concentration; Lake Taihu; Meiliang Bay

*中央高校基本科研業(yè)務(wù)項(xiàng)目基金項(xiàng)目(2014B07314)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51579071，51379061)、江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(2015B36614)、國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目(51421006)、江蘇省“創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃”項(xiàng)目和江蘇省高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目聯(lián)合資助. 2016-03-06 收稿；2016-05-11收修改稿. 高小孟(1992～)，女，碩士研究生；E-mail：1241907473@qq.com.

*通信作者; E-mail：liyiping@hhu.edu.cn.

J.LakeSci.(湖泊科學(xué))， 2017， 29(1)： 52-58

DOI 10.18307/2017.0106

?2017 byJournalofLakeSciences