南方水库热分层消亡时期水体混合特征及其驱动机制

作者：王璨; 李一平^*; 李聂贵; 郭晋川; 朱雅; 吴卫熊; 魏尧; 陈宇

来源：湖泊科学, 2023, 35(05): 1613-1622.

• 热分层
• 水温
• 溶解氧
• 垂直扩散系数

稳定分层的深水水库常在冬季发生“翻库”现象,继而导致水库的整体水质下降,影响饮用水安全问题。为探究南方水库热分层消亡时期水体混合特征,在冬季2019年11月—2020年2月对南宁市天雹水库水体理化指标开展长序列原位监测,并结合水体垂直扩散系数,分时期(热分层期、减弱期、完全混合期、形成期)刻画水库热分层消亡全过程中水温T、溶解氧DO的剖面变化特征,探讨了气象因子(气温、太阳辐射、风速等)与水动力因子(水体垂直扩散系数Kz)对水体理化指标的影响。结果显示:桉树人工林区水库热分层消亡期温度分层与溶解氧分层变化不同步,溶解氧分层的破坏较水温分层的破坏出现滞后,其结构失稳是气温及太阳辐射共同作用的结果;期间水体垂直扩散系数变化范围0.16～380.36 m2/d,均值为30.46 m2/d,表层Kz变化的主要控制因子为气温变化,且较T及DO而言,表层Kz对气温的变化更加敏感(RKz=-0.44,RT=0.25,RDO=0.25,P<0.01),底层Kz的变化与水体混合程度变化一致,能够更准确地表征水体垂向混合情况;水体垂向T、DO、lg Kz分布具有时间异质性,热分层期及半混合时期lgKz与T及DO均呈现显著的正相关(RT=0.60、PDO=0.76,P<0.01),而在水体完全混合后,Kz与T呈现负相关(RT=-0.19,P<0.01),与DO不存在相关关系(RDO=0.04,P>0.05)。热分层消亡为水质恶化提供了环境条件,因此在水库监控管理中,应当着重关注冬季气象因子的变化,并加以防范。

• 单位
  浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室; 水利部南京水利水文自动化研究所; 广西壮族自治区水利科学研究院; 河海大学