韓超南，秦延文，馬迎群，趙艷民，劉志超，楊晨晨，張 樂(lè)

1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院水環(huán)境研究所水環(huán)境管理研究室，北京 100012 2.南京林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇 南京 210037

隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和城市化的發(fā)展，大量工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活污水排放到水環(huán)境中，水源污染嚴(yán)重，“水質(zhì)型缺水”現(xiàn)象越來(lái)越突出.2017年，在我國(guó)地表水 1 940 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中約33.1%的斷面水質(zhì)處于GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ～劣Ⅴ類(lèi)水平；在112個(gè)重要湖泊(水庫(kù))監(jiān)測(cè)斷面中約37.4%的斷面水質(zhì)處于GB 3838—2002 Ⅳ～劣Ⅴ類(lèi)水平(湖庫(kù))，其中109個(gè)監(jiān)測(cè)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的湖泊(水庫(kù))中水質(zhì)處于輕度、中度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的有33個(gè)[1].三峽水庫(kù)是我國(guó)長(zhǎng)江流域的戰(zhàn)略型水資源庫(kù).三峽水庫(kù)于2003年開(kāi)始蓄水運(yùn)行，在防洪、發(fā)電、航運(yùn)和供水等方面產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益，但同時(shí)也引發(fā)了一些環(huán)境問(wèn)題，尤以三峽支流水體富營(yíng)養(yǎng)化和水華問(wèn)題較為突出[2-3].

關(guān)于三峽支流水體富營(yíng)養(yǎng)化加劇和水華發(fā)生的原因，之前通常認(rèn)為是由支流流域人為污染加重所引起的，但近幾年研究表明三峽干流逆向影響效應(yīng)對(duì)其起著重要作用[4-5].三峽大壩攔截蓄水導(dǎo)致三峽干流水位大幅提升、水體流速減緩、水體滯留時(shí)間延長(zhǎng)等，其中干支流水位差異造成了干流回水倒灌支流的現(xiàn)象[6-7].研究表明，三峽干流回水倒灌支流造成支流水體流速減緩和庫(kù)灣水體滯留時(shí)間延長(zhǎng)[8]，并能為支流水體輸入氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[9-10]，是引起支流庫(kù)灣水體富營(yíng)養(yǎng)化和水華爆發(fā)的主要誘因[11-12].因此，針對(duì)三峽水庫(kù)支流存在的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，有必要弄清三峽干流與支流的水體交換規(guī)律及其作用下的支流庫(kù)灣水質(zhì)響應(yīng)變化，從而對(duì)于控制水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化，保障水庫(kù)及長(zhǎng)江中下游水生態(tài)安全具有重要意義.

近年來(lái)，相關(guān)研究學(xué)者對(duì)三峽水庫(kù)支流水動(dòng)力變化、營(yíng)養(yǎng)鹽和浮游藻類(lèi)分布等方面進(jìn)行了一定研究[13-16]，但大多是針對(duì)蓄水或泄水過(guò)程中的某一時(shí)間點(diǎn)或某一對(duì)象，缺少水庫(kù)調(diào)度全過(guò)程的支流水文水動(dòng)力與水質(zhì)的驅(qū)動(dòng)-響應(yīng)研究.在自然季節(jié)性水文和人為水庫(kù)調(diào)度的雙重影響下，不同調(diào)度期或不同季節(jié)三峽干流與支流的水體交換過(guò)程如何？對(duì)應(yīng)的支流庫(kù)灣水體水質(zhì)的時(shí)空分布如何響應(yīng)？支流庫(kù)灣水質(zhì)分布變化又將引起怎樣的生態(tài)效應(yīng)？針對(duì)這些問(wèn)題，該研究選擇三峽干流與支流大寧河的交匯水域作為研究對(duì)象，基于水量平衡方程構(gòu)建干支流交換水量計(jì)算公式，以表征干流倒灌輸入和庫(kù)灣流出水量的耦合作用結(jié)果.在干支流水體交換變化背景下，該研究又重點(diǎn)針對(duì)大寧河庫(kù)灣ρ(TN)、ρ(TP)、EC(電導(dǎo)率)、藻密度等水質(zhì)分布變化的驅(qū)動(dòng)-響應(yīng)原因進(jìn)行研究，并討論支流庫(kù)灣水質(zhì)分布變化對(duì)水體浮游藻類(lèi)生長(zhǎng)規(guī)律的影響，以期為三峽水庫(kù)水環(huán)境質(zhì)量管理和水生態(tài)安全保護(hù)提供科學(xué)參考.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

大寧河是三峽水庫(kù)一級(jí)支流，發(fā)源于重慶市巫溪縣西北大巴山南麓，橫貫重慶巫溪、巫山兩縣，于巫山縣巫峽口匯入長(zhǎng)江干流.大寧河位于108°44′E ～110°11′E、31°04′N(xiāo) ～31°44′N(xiāo)，流域面積約 4 050 km2，全長(zhǎng)162 km，平均坡降約10.5‰，兩岸大多分布為峽谷，受人類(lèi)活動(dòng)影響較小.大寧河流域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，年均溫度16.6 ℃，年均降雨量 1 124 mm.2003年三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行后，大寧河水體流速降至厘米級(jí)，水體滯留時(shí)間半數(shù)以上大于300 d，水體富營(yíng)養(yǎng)化加劇，每年春夏季節(jié)均發(fā)生水華事件[17].

1.2 采樣點(diǎn)布置與監(jiān)測(cè)方法

注：表示三峽干流流向；表示支流流向；表示干流倒灌支流流向.圖1 三峽庫(kù)區(qū)大寧河水文站和監(jiān)測(cè)斷面分布Fig.1 Distribution of hydrological stations and monitoring sections in the Daning River of the Three Gorges Reservoir

根據(jù)大寧河的地理地貌，該研究在大寧河庫(kù)灣設(shè)置4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，，從庫(kù)灣上游至下游(也稱(chēng)為河口區(qū)，靠近入江口)依次為大昌、雙龍、白水河和菜子壩，分別距離入江口35、17、8、1 km；在三峽干流設(shè)置培石作為干流對(duì)照斷面，位于入江口的干流下游1 km，如圖1所示.水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括水溫、EC、透明度、藻密度、ρ(TN)和ρ(TP)，監(jiān)測(cè)時(shí)間為2015年1—12月，監(jiān)測(cè)頻率為每月1次.

使用卡蓋式采水器采集表層水樣，現(xiàn)場(chǎng)采用Hydro lab DS5X型水質(zhì)多參儀(美國(guó)哈希公司)測(cè)定水溫和EC，采用塞氏盤(pán)測(cè)定透明度；另取表層水樣經(jīng)過(guò)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[18]中相應(yīng)預(yù)處理和保存方法處理后帶回實(shí)驗(yàn)室，采用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)法[19]測(cè)定水體藻密度；水樣經(jīng)過(guò)硫酸鉀氧化后采用紫外分光光度法測(cè)定水體ρ(TN)；水樣經(jīng)堿性過(guò)硫酸鉀氧化后采用磷鉬藍(lán)顯色法測(cè)定水體ρ(TP)[18].為保證試驗(yàn)質(zhì)量，水體樣品測(cè)定上述水質(zhì)參數(shù)時(shí)均設(shè)置3次平行樣.

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析方法

根據(jù)水量平衡原理，建立大寧河庫(kù)灣水量平衡方程：

QU+QB-QO=ΔQR

(1)

式中：QU為大寧河上游徑流輸入庫(kù)灣的流量，m3；QB為干流倒灌輸入庫(kù)灣的流量，m3；QO為從庫(kù)灣流出而輸入干流的流量，m3；ΔQR為庫(kù)灣的庫(kù)容變化量，m3.

收集2015年1—12月三峽水庫(kù)巫溪、大昌、巫山和茅坪水文站的水位數(shù)據(jù)以及巫溪站的流量數(shù)據(jù)[20]，其中將巫溪站流量作為大寧河上游徑流輸入庫(kù)灣的流量，即QU.根據(jù)三峽庫(kù)區(qū)高精度數(shù)字高程模型和實(shí)測(cè)三峽壩前蓄水位，筆者所在課題組在前期建立了大寧河庫(kù)灣的水位-庫(kù)容曲線關(guān)系[21].將茅坪站的逐月水位平均值作為三峽壩前蓄水位，并代入水位-庫(kù)容曲線方程(見(jiàn)圖2)，計(jì)算得到大寧河庫(kù)灣的逐月庫(kù)容量(記為QRi，i=1,2,…,12).

圖2 大寧河庫(kù)灣的庫(kù)容曲線Fig.2 Reservoir storage capacity curve of the Daning River Bay

若以月為時(shí)間單位，則每月大寧河庫(kù)灣的庫(kù)容變化量的計(jì)算公式為

ΔQRi=QRi-QR(i-1)(i=1,2,…,12) (2)

式中：QRi和QR(i-1)分別為第i月和第i-1月的庫(kù)灣庫(kù)容，m3；ΔQRi為第i月相對(duì)于第i-1月的庫(kù)灣庫(kù)容變化量，m3.

結(jié)合式(1)(2)，可計(jì)算得到干流倒灌輸入庫(kù)灣的流量與庫(kù)灣流出至干流流量的差值，即干支流交匯區(qū)(三峽干流與大寧河庫(kù)灣)的交換水量(QE)：

QEi=QBi-QOi=ΔQRi-QUi

(3)

式中：QEi為第i月干支流交匯區(qū)的交換水量，m3；QBi、QOi和QUi分別為第i月干流倒灌輸入庫(kù)灣的流量、庫(kù)灣流出至干流的流量和大寧河上游徑流輸入庫(kù)灣的流量，m3.

2 結(jié)果與討論

2.1 大寧河庫(kù)灣水位變化特征

2015年1—12月，三峽支流大寧河相關(guān)水文站的逐月水位變化情況如圖3所示.由圖3可見(jiàn)，茅坪站位于三峽大壩壩前約3 km，水位范圍為145.90～174.24 m.其中，2—6月水位逐漸降至148.69 m，處于泄水期；7—8月水位維持在145.90～148.25 m，處于低水位期；9—10月水位逐漸升至172.10 m，處于蓄水期；11月—翌年1月水位維持在172.90～174.24 m，處于高水位期.

圖3 2015年大寧河相關(guān)水文站的水位變化Fig.3 Water level of primary hydrologic stations in the Daning River in 2015

巫山站位于大寧河與三峽干流的交匯區(qū)域(作為入江口)，距離三峽大壩壩前約126 km，水位變化基本與茅坪站保持一致.大昌站位于大寧河庫(kù)灣上游，距離入江口約35 km，水位范圍為140.62～168.41 m，其水位相比巫山站約低5.7 m.從圖3也可以看出，大昌站、巫山站水位的季節(jié)變化特征與茅坪站基本一致，水位年變幅均約30 m，這主要是三峽干流回水倒灌支流的作用結(jié)果.然而，巫溪站位于大寧河最上游的巫溪站(距離入江口約56 km)，水位年變幅較小，為203.58～204.25 m.這說(shuō)明三峽干流水位變動(dòng)對(duì)庫(kù)灣上游大昌站水位影響明顯，而對(duì)巫溪站水位已基本無(wú)影響.

2.2 三峽干流與大寧河庫(kù)灣的交換水量估算

基于大寧河庫(kù)灣的水位-庫(kù)容曲線(見(jiàn)圖2)和壩前茅坪站水位的2015年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖3)，得到大寧河庫(kù)灣庫(kù)容的月變化范圍為3.99×108～11.09×108m3，其中，1—8月(泄水期至低水位期)庫(kù)容逐漸減小，9—12月(蓄水期至高水位期)庫(kù)容逐漸增大.基于大寧河庫(kù)灣的逐月庫(kù)容和大寧河上游巫溪站的逐月流量數(shù)據(jù)，根據(jù)式(3)計(jì)算得到三峽干流與大寧河庫(kù)灣的交換水量的逐月分布情況(見(jiàn)圖4).交換水量的數(shù)值是三峽干流倒灌與大寧河庫(kù)灣流出的流量綜合作用下的結(jié)果.交換水量為正值，說(shuō)明在干流倒灌和庫(kù)灣流出現(xiàn)象可能同時(shí)發(fā)生的前提下，干流倒灌的流量高于庫(kù)灣流出的流量；若為負(fù)值，說(shuō)明在干流倒灌和庫(kù)灣流出現(xiàn)象可能同時(shí)發(fā)生的前提下，庫(kù)灣流出的流量高于干流倒灌的流量.

圖4 2015年大寧河庫(kù)灣庫(kù)容、上游巫溪站流量及三峽干支流交換水量月變化Fig.4 Monthly variations of reservoir storage capacity of the Daning bay,water discharge of Wuxi hydrologic station and water exchange capacity between the Three Gorges Reservoir mainstream and the Daning River Bay in 2015

1—6月(泄水期)，三峽干流與大寧河庫(kù)灣的交換水量均為負(fù)值，且其絕對(duì)值逐漸增大，表明此時(shí)期庫(kù)灣流出的流量高于干流倒灌輸入的流量.泄水期三峽干流水位逐漸降低，大寧河庫(kù)容逐漸減小，而大寧河上游來(lái)水逐漸增加，從而此時(shí)期水體交換以庫(kù)灣流出作用為主.7—8月(低水位期)，三峽干流水位穩(wěn)定保持在145 m最低水位，大寧河庫(kù)容減至最小，大寧河上游來(lái)水最大，進(jìn)而大量上游來(lái)水流出庫(kù)灣以保證大寧河庫(kù)容減小，因此7—8月交換水量均為負(fù)值，其絕對(duì)值逐漸減小.9—10月(蓄水期)，三峽干流水位逐漸提升，大寧河庫(kù)容大幅增加，干流快速提高水位的頂托作用導(dǎo)致大量三峽干流水體倒灌進(jìn)入大寧河庫(kù)灣，從而此時(shí)期水體交換以三峽干流倒灌輸入作用為主，三峽干流與大寧河庫(kù)灣的交換水量表現(xiàn)為正值.11—12月(高水位期)，三峽干流水位穩(wěn)定保持在175 m，大寧河庫(kù)容基本不變，但此時(shí)期仍有少量的大寧河上游來(lái)水流入庫(kù)灣，為保證庫(kù)容穩(wěn)定此部分上游來(lái)水要流出庫(kù)灣，這就解釋了此時(shí)期交換水量逐漸減小為負(fù)值的原因.此外，從圖4也可以看出：在三峽干流水位升降變幅快的時(shí)期(泄水期、蓄水期)，三峽干流與大寧河庫(kù)灣的絕對(duì)交換水量(絕對(duì)值)相對(duì)較大；相反，在三峽干流水位穩(wěn)定的時(shí)期(低水位期、高水位期)，三峽干流與大寧河庫(kù)灣的絕對(duì)交換水量較小.

注：虛線左邊為三峽干流的監(jiān)測(cè)點(diǎn);右邊為大寧河庫(kù)灣的監(jiān)測(cè)點(diǎn).圖5 2015年三峽干流與大寧河庫(kù)灣的水質(zhì)情況Fig.5 Water quality of the Three Gorges Reservoir mainstream and the Daning River Bay in 2015

2.3 三峽干流與大寧河庫(kù)灣的水質(zhì)分布對(duì)比

2015年三峽干流培石斷面表層水體的水溫、EC和藻密度年均值分別為17.4 ℃、308 μS/cm和11.2×104L-1，大寧河庫(kù)灣大昌至菜子壩斷面的水溫、EC和藻密度年均值分別為18.6～19.0 ℃、295～313 μS/cm和17.4～23.6×104L-1.干流培石斷面表層水體ρ(TN)、ρ(TP)、TN/TP(摩爾比，下同)的年均值分別為1.93 mg/L、0.13 mg/L和34，庫(kù)灣大昌至菜子壩斷面表層水體ρ(TN)、ρ(TP)、TN/TP的年均值分別為1.41～1.82 mg/L、0.07～0.11 mg/L和36～55.由圖5可見(jiàn)，干流培石斷面的水溫、ρ(TN)、ρ(TP)和TN/TP分布與入江口附近的菜子壩斷面(大寧河庫(kù)灣下游)最為接近，與庫(kù)灣中游、上游斷面差別相對(duì)較大.配對(duì)樣品T檢驗(yàn)結(jié)果顯示，培石斷面表層水體水溫和藻密度顯著低于大寧河庫(kù)灣斷面(Sig.雙側(cè)<0.05)，EC的區(qū)域差異性不顯著.同時(shí)，培石斷面表層水體ρ(TN)、ρ(TP)均顯著高于大寧河庫(kù)灣斷面(Sig.雙側(cè)<0.05)，培石斷面表層水體TN/TP顯著低于大寧河庫(kù)灣斷面(Sig.雙側(cè)<0.05).

2.4 大寧河庫(kù)灣水質(zhì)參數(shù)的時(shí)空變化特征

由于三峽干流與大寧河庫(kù)灣的水質(zhì)參數(shù)〔尤其是水溫、ρ(TN)、ρ(TP)〕具有差異性，不同時(shí)期干支流水體交換變化勢(shì)必會(huì)引起大寧河庫(kù)灣水質(zhì)分布變化.該研究基于2015年1—12月大寧河庫(kù)灣大昌、雙龍、白水河和菜子壩四個(gè)斷面的表層水體水溫、EC、藻密度、ρ(TN)和ρ(TP)等水質(zhì)參數(shù)的逐月數(shù)據(jù)，采用Kriging差值法分別得到各水質(zhì)參數(shù)的時(shí)間(1—12月)-空間(距離入江口0～35 km的庫(kù)灣水域)分布(見(jiàn)圖6).大寧河庫(kù)灣表層水體水溫范圍為10.6～26.5 ℃，整體上庫(kù)灣水溫的空間分布差異較小，但季節(jié)性變化明顯，冬季、春季水溫低，夏季、秋季水溫高.庫(kù)灣表層水體藻密度范圍為6.6×104～50.8×104L-1，其中5—9月距離入江口0～20 km的庫(kù)灣中游、下游水域的藻密度相比上游水域較高.庫(kù)灣表層水體EC范圍為268～369 μS/cm，整體上庫(kù)灣中游、下游水域的EC高于上游水域，其時(shí)空變化特征：1月EC高值分布集中在距離入江口0～5 km范圍水域；隨后2—5月EC高值分布逐漸向上延伸至距離入江口0～20 km水域；6—10月又進(jìn)一步向上延伸至距離入江口0～25 km水域；11—12月縮減至距離入江口0～5 km水域.

注：圖例中1個(gè)色塊代表一個(gè)數(shù)值，數(shù)值放在了色塊上下邊的中間.圖6 2015年大寧河庫(kù)灣表層水體水質(zhì)參數(shù)的時(shí)空分布變化Fig.6 Variations of temporal and spatial distributions of water quality parameters in surface water of the Daning River Bay in 2015

大寧河庫(kù)灣表層水體ρ(TN)、ρ(TP)范圍分別為1.14～2.67、0.03～0.20 mg/L，整體上庫(kù)灣中游、下游水域ρ(TN)、ρ(TP)均高于上游水域(見(jiàn)圖6).對(duì)于水體ρ(TN)，其高值分布逐漸由距離入江口0～5 km范圍水域(1—6月)向上延伸至0～30 km水域(7—12月)；對(duì)于水體ρ(TP)，其高值分布逐漸由距離入江口0～5 km范圍水域(1—5月)向上延伸至0～20 km水域(6—12月).大寧河庫(kù)灣表層水體TN/TP范圍為20～93，其時(shí)空變化特征表現(xiàn)為1—12月庫(kù)灣上游水域(距離入江口30～35 km范圍)表層水體TN/TP基本高于50，而庫(kù)灣中游、下游水域(距離入江口0～20 km范圍)表層水體TN/TP大多低于50，尤其5—9月庫(kù)灣中游、下游水域TN/TP僅處于30～40.

2.5 大寧河庫(kù)灣水質(zhì)分布變化的原因分析

一般情況下，影響河流水體水質(zhì)分布的因素通常有污染源、水動(dòng)力條件、水環(huán)境條件及水文地質(zhì)條件等.隨著三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行，干流回水倒灌是支流庫(kù)灣水量、氮、磷等的重要補(bǔ)給來(lái)源[9].RAN等[10]研究表明，三峽干流倒灌輸入水量、大寧河上游徑流輸入水量分別占大寧河庫(kù)灣水量的73%、27%.另外，大寧河流域地處丘陵地帶，森林覆蓋率高，城鎮(zhèn)用地利用率相對(duì)小，流域內(nèi)沒(méi)有大型工礦企業(yè)，點(diǎn)源和非點(diǎn)源負(fù)荷量低且輸出風(fēng)險(xiǎn)概率較小[22-24].對(duì)于沉積物內(nèi)源，已有研究[25-26]表明大寧河沉積物內(nèi)源磷釋放對(duì)上覆水的影響程度非常小，僅有0.062%.因此，從污染源方面可基本認(rèn)為，三峽干流回水倒灌和大寧河上游來(lái)水是大寧河庫(kù)灣水量及水體氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的重要來(lái)源，大寧河庫(kù)灣水域周邊外源性污染源輸入量、庫(kù)灣沉積物內(nèi)源釋放量相比兩大主流輸入量(干流倒灌輸入、上游來(lái)流)可忽略不計(jì).

從水動(dòng)力方面來(lái)看，大寧河庫(kù)灣處于三峽干流與支流水體交換強(qiáng)烈的區(qū)域，干支流的來(lái)水水質(zhì)差異勢(shì)必影響其庫(kù)灣水質(zhì)分布變化.淡水河流中水體EC常被用為反映不同水團(tuán)交換情況的示蹤指標(biāo)[8]，水體EC表示水體中含鹽成分、含離子成分(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等)數(shù)量，其在水體不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而表現(xiàn)出較好的化學(xué)保守行為.相對(duì)地，水體氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的保守行為不如EC，主要因?yàn)榈?、磷在水團(tuán)交換過(guò)程中易與泥沙顆粒、浮游生物(如藻體)等發(fā)生吸附、沉降、吸收、轉(zhuǎn)化和分解等作用[27-29].因此，從大寧河庫(kù)灣表層水體EC、ρ(TN)、ρ(TP)的時(shí)空變化特征可基本洞悉水動(dòng)力影響下的大寧河庫(kù)灣水質(zhì)分布的驅(qū)動(dòng)-響應(yīng)過(guò)程：①蓄水期(9—10月)，相當(dāng)數(shù)量的三峽干流回水隨著水位提升而被倒灌進(jìn)入大寧河庫(kù)灣，推動(dòng)庫(kù)灣表層水體EC、ρ(TN)、ρ(TP)高值大幅向庫(kù)灣上游水域延伸.②高水位期(11—12月)，干流水位穩(wěn)定在175 m，導(dǎo)致前期回灌水體繼續(xù)滯留在大寧河庫(kù)灣中，此時(shí)期庫(kù)灣表層水體ρ(TN)、ρ(TP)高值分布仍未縮小.③從高水位期至泄水前期(1—5月)，大寧河庫(kù)灣以流出水量為主，即前期滯留在庫(kù)灣的部分水體被排出庫(kù)灣，導(dǎo)致庫(kù)灣表層水體EC、ρ(TN)、ρ(TP)高值分布范圍縮小，僅在入江口附近0～5 km范圍水域集中.④從泄水后期至低水位期(5—8月)，大寧河庫(kù)灣的流出水量與干流倒灌輸入水量的差距進(jìn)一步加大，然而此時(shí)期庫(kù)灣表層水體EC、ρ(TN)、ρ(TP)高值分布并未縮小，反而表現(xiàn)為向庫(kù)灣中游、上游延伸，考慮有兩方面的原因.一方面與距離入江口0～20 km庫(kù)灣水域的藻密度高有關(guān).藻體本身貢獻(xiàn)于水體顆粒態(tài)氮、顆粒態(tài)磷含量而導(dǎo)致水體ρ(TN)、ρ(TP)升高，死亡藻體分解能產(chǎn)生大量無(wú)機(jī)鹽離子和有機(jī)酸而導(dǎo)致水體EC升高[30].另一方面由三峽干流分層回水倒灌所造成.劉德富等[31]研究發(fā)現(xiàn)，在三峽支流香溪河庫(kù)灣，從2月開(kāi)始三峽干流底層倒灌開(kāi)始發(fā)育，4月演變?yōu)橹袑拥构啵?月演變?yōu)楸韺拥构啵?1—翌年1月倒灌現(xiàn)象不明顯.推測(cè)三峽支流大寧河庫(kù)灣可能存在著類(lèi)似的倒灌演變模式，即5—8月三峽干流從中層或表層倒灌進(jìn)入大寧河庫(kù)灣，大寧河上游來(lái)水從底層流出庫(kù)灣，從而造成泄水后期至低水位期表層水體EC、ρ(TN)、ρ(TP)高值分布繼續(xù)向庫(kù)灣上游延伸的現(xiàn)象.綜上，特殊的污染源分布、水動(dòng)力條件及特定時(shí)期藻體生長(zhǎng)分布耦合影響著大寧河庫(kù)灣表層水體EC、ρ(TN)和ρ(TP)的時(shí)空分布變化，其中干支流水體交換是影響庫(kù)灣EC、ρ(TN)和ρ(TP)分布變化的主要因素.

2.6 大寧河庫(kù)灣水質(zhì)分布變化對(duì)浮游藻類(lèi)生長(zhǎng)的影響分析

水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)影響著浮游藻類(lèi)的生長(zhǎng)代謝過(guò)程，同時(shí)浮游藻類(lèi)生長(zhǎng)代謝也會(huì)對(duì)水體氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)過(guò)程產(chǎn)生影響.水體ρ(TN)、ρ(TP)及其比值是反映水體營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，國(guó)際上曾提出ρ(TN)為0.2 mg/L、ρ(TP)為0.02 mg/L是水體富營(yíng)養(yǎng)化的營(yíng)養(yǎng)鹽閾值[32].Guildford等[33]研究表明，海洋和湖泊水生態(tài)系統(tǒng)中ρ(Chla)與ρ(TP)呈正相關(guān)，與ρ(TN)相關(guān)性較弱；當(dāng)水體TN/TP>50時(shí)為磷限制，TN/TP<20時(shí)為氮限制.2015年大寧河庫(kù)灣表層水體ρ(TN)、ρ(TP)均分別高于0.2、0.02 mg/L，庫(kù)灣水體具備浮游藻類(lèi)生長(zhǎng)繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)條件.大寧河庫(kù)灣表層水體TN/TP為20～93，說(shuō)明部分時(shí)期部分?jǐn)嗝嫠w處于磷限制的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài).

對(duì)大寧河庫(kù)灣表層水體藻密度、水溫、EC、ρ(TN)、ρ(TP)和TN/TP進(jìn)行相關(guān)分析顯示，大寧河庫(kù)灣表層水體藻密度與TN/TP呈顯著負(fù)相關(guān)，與水溫、EC均呈顯著正相關(guān)，與ρ(TN)、ρ(TP)相關(guān)性不明顯.從圖6也可以看出，大寧河庫(kù)灣藻密度與TN/TP的時(shí)空變化特征相反.5—9月大寧河庫(kù)灣中游、下游水域(距離入江口0～20 km)藻密度較高，此時(shí)期此水域TN/TP分布在30～40 (非氮非磷限制的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài))之間，合適的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)有利于藻類(lèi)生長(zhǎng)繁殖；5—9月大寧河庫(kù)灣上游水域TN/TP高于50(磷限制)，磷限制的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)可能是導(dǎo)致此時(shí)期庫(kù)灣上游水域藻密度較低的原因.10—12月庫(kù)灣整體水域TN/TP基本高于50，磷限制可能導(dǎo)致此時(shí)期庫(kù)灣整體水域藻密度較低.相應(yīng)地，1—5月距離入江口0～30 km范圍的庫(kù)灣水體TN/TP均在30～50，理論上此營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)適合藻類(lèi)生長(zhǎng)繁殖，實(shí)際上1—5月大寧河水溫(≤17 ℃)明顯低于其他時(shí)期(見(jiàn)圖6)，低水溫不利于藻類(lèi)生長(zhǎng)繁殖[34]，造成1—5月大寧河庫(kù)灣藻密度較低的現(xiàn)象.

3 結(jié)論

a) 三峽干流回水倒灌、大寧河上游來(lái)水是大寧河庫(kù)灣水量的主要來(lái)源.基于大寧河庫(kù)灣水量平衡方程，建立了三峽干流與大寧河庫(kù)灣的交換水量計(jì)算公式，表征了干流倒灌輸入水量和庫(kù)灣流出水量的耦合作用結(jié)果.9—10月(蓄水期)，三峽干流與大寧河庫(kù)灣的交換水量為正值，以干流倒灌輸入水量為主；其他時(shí)期交換水量為負(fù)值，庫(kù)灣流出水量大于干流倒灌輸入水量.

b) 三峽干流水體EC、ρ(TP)和ρ(TN)高于大寧河上游來(lái)水，不同調(diào)度期干支流水體交換特征變化驅(qū)動(dòng)大寧河庫(kù)灣水體EC、ρ(TP)和ρ(TN)分布的響應(yīng)變化.蓄水期至高水位期，庫(kù)灣表層水體EC、ρ(TP)和ρ(TN)高值分布向上延伸至距離入江口0～20 km及以上的庫(kù)灣水域.泄水期至低水位期，大寧河庫(kù)灣流出水量大于干流回水倒灌水量，其表層水體EC、ρ(TP)和ρ(TN)高值分布先集中于距離入江口0～5 km水域，隨后向庫(kù)灣中游方向延伸，可能因泄水后期、低水位期仍有少量干流回水從中表層方向倒灌及庫(kù)灣中游藻密度高引起.

c) 大寧河庫(kù)灣水體氮、磷營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的時(shí)空分布變化影響著浮游藻類(lèi)生長(zhǎng)分布.5—9月大寧河庫(kù)灣中游、下游水域(距離入江口0～20 km)藻密度明顯高于其他時(shí)期其他水域，與水溫適宜、非氮非磷限制的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)(TN/TP為30～40)促進(jìn)藻類(lèi)生長(zhǎng)繁殖有關(guān).