南汉垸内沟渠清淤对水环境质量的影响研究

发布时间：2020-03-24 05:08

【摘要】：洞庭湖区对于保障全国粮食安全具有重要地位,其垸内密布的沟渠发挥了灌溉农田和抗旱排涝的重要作用。然而,由于当地居民生产生活活动日益频繁,近年来湖区垸内出现了严重的沟渠淤积问题。2016年起湖南省水利行政主管部门集中组织实施以沟渠断流干挖法为主导的洞庭湖区沟渠清淤工程行动。这种清淤方式会对沟渠水环境要素造成根本性改变,可能极大地影响垸内沟渠的水环境质量及水质因子的迁移状况。基于湖南水利重大科技专项支持,本论文选取典型区域——南县南汉垸为研究对象,采用现场调研、实地采样监测分析和模型模拟预测等方法,明确了垸内主要污染源和沟渠水环境质量现状,考察了沟渠清淤对地表水质、典型沟渠水环境容量和水体富营养化指标的影响,分析了清淤与沟渠内沉积物氮的含量与形态及其迁移规律的相关关系。主要结论如下:(1)南汉垸内沟渠水环境要素主要包括地表水水质、沉积物、水生植物、河床河岸及岸边植被等,一般支渠河宽3～5 m、河深1～1.5 m,干渠河宽5～10 m、河深2～4 m,无河道坡降,除行洪排涝和引水灌溉以外流速较小,易滋生杂草和底泥淤积,极易受居民生产生活活动等影响,水环境质量总体较差。现状调查显示,南汉垸内有52%的沟渠已经严重滋生水葫芦或藻类,92%的沟渠存在河道水草丛生和严重淤积问题,当地居民以畜禽养殖、水产养殖、农业种植为主的生产活动和以弃置垃圾和排污为主的生活活动严重地影响了垸内沟渠的水环境质量。(2)南汉垸内地表水质以劣V类为主,水体呈中重度富营养化水平,受养殖和排污等居民活动影响的沟渠河段水质处于重度富营养化水平。清淤工程提高了沟渠水环境质量,使沟渠地表水质迅速升高至地表水环境质量标准III类水域水平,但是随着时间推移延长,总氮(TN)、溶解性总氮(TSN)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素a(Chla)、总磷(TP)、硝氮(N03--N)、氨氮(NH4+-N)逐渐升高,溶解氧(DO)、透明度(SD)逐渐降低。经模型计算,清淤可以显著提高沟渠地表水体的水环境容量水平,其中CODMm由 13.99t/m(t/m:吨/月)升高到 38.89 t/m,TN 由 2.76 t/m 升高到 7.73 t/m,TP 由 0.55 t/m 升高到 1.47 t/m。(3)南汉垸内沟渠沉积物TN平均含量为1036.4 mg/kg,各形态氮的含量大小依次为:酸解态氮(59.05%)残渣态氮(21.46%)可交换态氮(19.08%)游离态氮(0.41%)。养殖和排污等居民活动可以提升沉积物总氮含量到1457.8 mg/kg。清淤降低了沟渠沉积物氮含量,降低了氮的扩散,使沉积物总氮含量降低到342.6 mg/kg,降低了沉积物间隙水中NH4+-N和NO3--N的扩散通量。基于水环境容量、富营养化水平、沉积物总氮及各形态氮的研究成果,清淤工程大幅改善了沟渠连通性、地表水环境质量及沉积物氮污染量,不改变污染源及边界条件的情况下,清淤完成后约10年沟渠问题再次突出,预示应开启新的清淤工程。
【图文】：

区域图,南汉,清淤方式,干挖

垸内人口密集，农业开发强度高，居民活动频繁，沟渠通过电排与外河相连通，在逡逑当地农田灌溉、防洪排涝及养殖业、种植业方面发挥着重要的作用，并且垸内沟渠的水逡逑资源状况与洞庭湖的水环境状况密不可分，南汉垸区域图见图１．１。逡逑南县南汊境逡逑？？七逦Ｖ．．邋．＊＇＇爻邋’邋ｄ邋：丨、…逡逑图ｌ．ｉ南县南汉垸区域图逡逑然而，目前垸内沟渠由于年代久远，建设标准低，加之长期缺少资金投入，使得大逡逑量沟渠淤塞严重、断头较多、水质污染严重等水环境问题日益突出，成为制约洞庭湖区逡逑河湖连通建设的巨大障碍？。其中绝大部分渠道自上世纪八十年代中期以来，一直未进逡逑行过清淤，沟渠边坡坍塌严重，设备、设施陈旧老化，，甚至已报废，无法满足排涝工程逡逑的需求，亟需通过对沟渠进行清淤整治。逡逑５逡逑

思路,南汉,清淤工程,沉积物

１．５研究内容与思路逡逑本次研宄针对洞庭湖南县南汉垸内沟渠，结合其清淤过程，研究清淤与水环境的关逡逑系及清淤对沉积物氮形态的影响，研宄内容及思路见图１．３。通过此次研宄进一步说明逡逑清淤工程的实际意义为工程提供理论支持。逡逑现场调研逡逑水环境现状逡逑农畜养殖逡逑资：夂集生活排污逦匕＞邋取样分析逦水环境质量现状逡逑水文水系逦Ｌ采样点布设Ｊ邋＂邋水样逡逑Ｚ逦一、、沉积物总氮含量逡逑地形地貌逦Ｏ逦沉积物’ 逡逑社会经济逦二—￣ＴＴＴ７７￣＇邋＼逦沉积物氮形逡逑杜邋Ｏ南汉土元内沟渠１＾邋恐烫笆？逦态赋存特征逡逑ｆ清淤工程．逡逑水质因子变
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV851;X52

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