洋河水库温跃层及水质差异分析.pdf

2 0 1 1 N o 2海河水利2 1 洋河水库温跃层及水质差异分析李凤彬1，郭斌2(1 秦皇岛市引青管理局，河北秦皇岛0 6 6 0 0 1；2 海河流域水资源保护局，天津3 0 0 1 7 0)摘要：通过对洋河水库温跃层存在期间表、底层及不同水深水质差异的比较，确定温跃层对水质的影响，以期为水源地的水质监测、水质管理、渔业管理、城市取水口的设计和水厂处理工艺的设计提供科学依据。关键词：温跃层；溶解氧；p H；电导率；氨氮；水库中图分类号：X 8 2 4文献标识码：A文章编号：1 0 0 4-7 3 2 8(2 0 11)0 2-0 0 2 1 0 3温跃层是指水体以温度分层时温度梯度最大的一层，是湖泊和水库环境中一种重要物理现象。温跃层上面为湖面温水层。下面为湖底静水层。温跃层对湖泊和水库的水环境和生态系统有着重要的影响：当有温跃层存在时，上、下水层溶解氧、营养盐、p H、碱度、硬度等水质指标均有较大差别；温跃层阻碍氧气透入底层造成底部有机质不能分解阻碍底层中的营养物质到达表层：温跃层还是水生动物垂直运动不易克服的障碍；秋季温跃层消失时，随上下层水的对流将底部大量未分解的有机质突然翻至整个水层中。造成水质恶化。洋河水库是秦皇岛市的重要水源地，在6-9 月存在温跃层因此了解温跃层存在不同时期水层水质的差异对水质管理相当重要。通过对洋河水库温跃层存在期间表、底层及不同水深水质差异的比较，确定温跃层对水质的影响，以期为水源地的水质监测、水质管理、渔业管理、城市取水口和水厂处理工艺的设计提供科学依据。1 工作方法对库区具有代表性的6 个区域的表层水下0 5m、底上0 5m 水层的水温、透明度、电导率、p H、溶解氧、氨氮进行现场监测，采样地点如图1 所示。现场监测仪器为美国H Y D R O L A B 公司的4 a 型多功能水质监测仪可对相同深度和淤泥表层的上述水质指标同时监测。对6 个区域表、底层的各水质参数的数据取平均值后进行分析。未检出按检测方法收稿日期：2 0 1 0-1 1-1 0基金项目：水利部公益性行业科研专项经费项目(2 0 0 8 0 1 1 3 5)作者简介：李风彬(1 9 7 0-)，男。高级工程师。主要从事水库的水环境监测工作。检出限的一半参与统计。监测时间为2 0 0 6 年的8 月1 7 日、9 月2 8 日和1 1 月1 1 日每次监测时选取水深最大的l 采样位置。进行不同水深的上述指标的监测，其中9 月2 8日和1 1 月1 1E l 又对底泥进行了上述指标的监测。图1 洋河水库采样地点2 结果分析与探讨2 1 库水水温分析2 1 1不同区域表、底层水温的水平差异表1 水库水温监测统计结果从表l 可知，3 次监测期间，表、底层的最大平均水温分别为8 月的2 8 4 2 和2 1 6 0。最小平均水温分别为1 1 月的9 1 8 和8 6 7；表、底层各区域最大温差均出现在高温的8 月、分别为2 7 8 和8 2 5，而最小温差出现在低温的1 1 月、分别为1 1 3 和2 0 5。表层水体各区域温度较均匀，温差较表层明显小很多其原因在于各区域水深差异很大，造成各区域底层水温差异较大。2 1 2 温跃层分布根据对l 采样位置不同水深水温的3 次监测，万方数据#目栏郭t#?町m 库月$砖#*2 0 1】4 月发现8 月I7 日的温跃屡很明显，如图2 所示。8 月1 7 口的温跃层出现在水深2-5m 厚度为3m 层内温差4 0 3 层F 水温连渐下降此时表底层温差为9 3 1 9 月2 8 日温跃层不明显出现在水深47m，厚度为3m 层内温差为21 3 层下永温遂渐下降此时表底层温差变小为4 9 9：】1 月1 1H温跃层消失表底层水温差异仅为O5 4 呈均匀状态基本无差异。RH I7 f l9 月2 8 日1 1 月1 1 日目目圈3 蛆寰，底层差异库区气象、水文要素均影响温跃层的位置、厚度和出现时间气象要素包括风速、风向和日照等，水文要素包括水文来水流量和水体温度、水库出流位置及流量大小、水库环流等这些因素对温跃层形成的影响在以后的工作中有必耍进一步研究。2 2 袁、底层水质差异分析由于温跃层阻碍了表底层水体的空换，因此在温跃层形成期间表、底层水体表现出很大的差异。2 2 1o H 差异分析从图3 可以看卅8 月1 7 日和9 月2 8 日表层木体的口H 明显大于底层水体其中8 月1 7 日表、底层p H 分别为99 9 和80 8、差值最大达到19 1 而1 1 月则相差很小、仅为0 1 4。究其原凼在于表层藻类增殖条件较好吸收了大量碳源导致碱度下降所致。监测的两期底泥D H 和底层水体均很相近表明底层水体与底泥环境相近。2 22 氧氪差异分析氨氮在8 月1 7 日表底层均未检出。在9 月2 8日底泥中的氨氮浓度明显高于底层水底层水明显高于表层水如图4 所示。轰、底层氨氯浓度的大幅上升只能说明前期温跃层曾刚降雨、径流等同素被破坏过：表、底层水体厦底泥中氪氮维度分别为08 8、12 和l8 4 m 以表、底层氪氮淮廑差值为03 2m 扎，相差明显，而在温跃层消失后，由于库水混台较充分表、底层水体氨氟维度相近底泥则略高于底层水。在备区域的监测结果中，表层水的氩氟浓度往往低于底层水但2。区域在9 月2 8 日有表层高于4 5 04：3 5 0t2 5 0t2”l5 0j 1 0 05 00目4 氧氨表、底目差异“”潲“”8喝5 电导辜裹、底月差异223 电导宰差异舟析电导率在温跃层存在期间表现为底层明显高于表层如图5 所示。表、底层最大差异出现在8 月1 7 日，分别为3 0 1 和3 5 5 脚m 相差5 4“s c m，差异显著原固在于表层浮游植物的增殖消耗了大量的氨氰、磷酸盐、钙离子、搓离子、碳酸根离子等导电物质而义得不副补充。在温跃层消失时则表、底层及底泥分别为3 7 3，3 7 9 和3 8 0u 州c m 差别很小，其原因在于水体充分的对流混合。2 2 4 溶解氧差异分析溶解氧和D H 一样在3 扶监渊中表层均高于底层特别是在温跃层存在期间表层极显著高于底层如图6 所示。原因是表层浮游植物的大量增殖产生了大量的氧气补充到表层水体中使表层水体的溶解氧呈连饱和状态而底层承体由于有机物的分解则不断消耗水中溶解氧却得不到补充，使底层水体呈低氧状态底泥中溶解氧明显低于底层水体。8|_一慝万方数据囤6 鲁解氧衰、雇瑶差异表、底层及底泥溶解氧很相匠，分别为63 9、63 l 和50 8m L，其原因也是在于水体充分的对流混合。2 3 水质指标随漾度变化规律分析，通过对比表2 中1 采样位置3 个监测期不同-g g水深的水质数据很容易发现球温、p H，溶解氧随水深加大而逐步降低电导率则随水探加大而逐步增高。只是在温跃层存在期间变化明显而温跃层消失时变化不明显而已。但在9 月2 8 日6m 深水层水体的p H、溶解氧、氰氟、电导率等水质指标均月1 7R，表底层溶解氧相差虽大分别为1 28 和13呈现不连续性原因在于前期温跃层由于气象水m 以，相差I I5m 酊L，差异极显著。温跃层消失后则文等因素曾被破坏过致使表层水下降而底层水上表2l*样位置不同木镕水质指标监谢成果m 帮里堕一些壁!型地吐苎呈堑竖竺生一趔竖!)_8 月1 7R9 月2 8u 1 1 月1 1 日8 月1 7 日9 月2 8R】1 月】u8 月1 7 日9 月2 8 日1 1 月j Jn8 月1 7L I9 月2 8 日I Iq 1 1 日8 月1 7 口9 月2 8H l i 月】1 日升至此高度。2 4 温趺层对水库富营养化的影响由于温跃层隔离性强湖库底部静水层和赫泥十的有机物分解耗氧，使库底形成无氧，低p H 的环境，在此种环境中底泥释放氟、磷等营养物质的速度大大加陕，释放的营养物质被阻隔积聚在湖底静水层。在夏天表层水体中浮游植物增殖所需的营养物质来源较少时夏季浮游植物的繁殖形成限制。秋后水温转凉温跃层被打破营养物质进入水上层为浮游植物繁殖提供了较好的营养环境促进了秋季浮游植物的繁殖。围此夏季温跃层的形成对洋河水库夏季浮游植物的增殖起到了限制作用而对秋季浮游植物的增殖起到了促进作用是夏季藻类生物量较秋季少的主要原因3 结语温跃层的存在受气象，水文条件的影响而发生变化。温跃屡存在期间，由于湖面温水层为氧化环境湖底静水层氧化能力大幅下降甚至为还原环境，衷、底层永体水质出现明显的差异在水质监测中需采集不同水层的样品并要注意评价温跃层对水库水环境的影响；在渔业管理中要注意表层水体过高的p H、溶解氧厦底层水体过低的溶解氧盈饵料卒同分布变化对鱼类，E 长繁殖、空间分布等渔业生产活动的影响；在农业管理中要关注底层低温水埘农作物生妊发育的影响在城市供水管理中，要注意表层藻类较多给水厂带来的处理成本和能力的压力而尽可能取用底层水，从而把温跃层带来的危害降至最小“呲咐哪嗍m!墨m瑚；乌H5 B bnnnnnnn0一一800932，3434，3!mmmmmmmmmm瑚瑚淼嚣翟鬈淼裟mm拼撇掰舶瑚一蝴一m一一锄孽!珊懈卿锕蝴|詈锄撕圳啡mm，喜l詈l一观啦ms!哪蛐蛳啪獬啪他m珊瑚珊“H 目n bBn j”M*躲蕊裟篙nm MHn i”MMMn一口一一一 23456789m 万方数据洋河水库温跃层及水质差异分析洋河水库温跃层及水质差异分析作者：李凤彬，郭斌，LI Feng-bin，GUO Bin作者单位：李凤彬,LI Feng-bin(秦皇岛市引青管理局,河北,秦皇岛,066001)，郭斌,GUO Bin(海河流域水资源保护局,天津,300170)刊名：海河水利英文刊名：HAIHE WATER RESOURCES年，卷(期)：2011(2)本文链接：http:/