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《WR》发表澳门挂牌全篇之完整2023年教授团队在长江中游非均匀沙及总磷输移模拟方面的研究成果
[澳门挂牌全篇之完整2023年:1925 次] [更新时间:2023-9-13]

文章信息:

第一作者:周美蓉 博士后

通讯作者:澳门挂牌全篇之完整2023年     

通讯单位:武

https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120304

亮点:

? 定量确定了上游来源、河床补给、支流入汇和人为排放对长江中游总磷通量恢复的贡献度;

? 创新构建了水--磷输移及河床冲淤耦合计算模型;

? 评估了非均匀沙输移及床沙粗化对总磷通量沿程恢复的影响。

研究进展:

磷作为影响水体富营养化的关键限制元素之一,在天然河流生态系统中发挥重要作用。已有研究表明,磷的输移-转化过程与泥沙输移过程密切相关。据统计,全球范围内已建成7万余座大型水库,这显著改变了坝下游河道的水沙条件,使河床发生剧烈调整,但目前关于河床持续冲刷过程中的磷输移机制仍不清晰。

本项成果以长江中游为研究背景:三峡水库蓄水运用后,约90%泥沙被拦截,随之大量吸附态磷沉积在库内,使得进入长江中游的磷含量较建库前减小(图1);但清水下泄导致坝下游河道发生持续冲刷,同时洞庭湖、汉江等支流入汇,使得长江中游的磷通量沿程恢复,2009-2018年均值由5.83万吨/年(宜昌站)增加到10.15万吨/年(九江站)(图2


图1  随时间变化特征: (a)三峡工程运行前后宜昌站月均总磷含量和吸附态磷通量占比;

(b) 三峡工程运行后(2009-2018年)长江中游年均总磷含量


三峡工程运行后(2009-2018年)长江中游总磷含量和通量的沿程变化特征


首先,通过磷收支计算,确定了2009-2018年间不同磷源对磷通量沿程恢复所占的贡献,其中上游来源、河床补给、支流入汇和人为排放的贡献度分别为44%12%18%26%(图3)。其次,提出了水--磷输移及河床冲淤耦合计算模型,综合考虑了溶解态磷的对流扩散、吸附态磷随泥沙的输移、非均匀沙对磷的吸附(解吸),以及磷在河床(床沙)和水体(悬沙)之间的交换等(图4)。该模型能更准确地模拟坝下游河道持续冲刷下的磷输移过程(图5),且利用该模型分析了非均匀沙输移及床沙粗化对磷通量恢复的影响,为长江中游水质状况评估提供更为可靠的依据。


图3  三峡工程运行后(2009-2018年)长江中游总磷通量收支计算


水-沙-磷输移及河床冲淤耦合计算模型框架


5  2015年长江中游非均匀沙输移及总磷输移模拟结果






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