水体透明度模型及其在沉水植物恢复中的应用研究

论文摘要

研究表明，恢复沉水植物群落的最基本的要求之一就是提高水体的透明度。当水体透明度很低，水下光场条件无法满足水生植物生长时，水生植物光合作用将受阻而导致不能成活。故研究水体透明度特征，探求影响透明度的主导因子和有效改善措施、研究透明度在水体中复杂的变化机制、透明度影响沉水植物生长的机理和定量关系，是进行水生态修复的基础和前提，能够为水生植物恢复及水生生态修复提供重要的理论依据和技术支撑。 本文以内江为研究对象，围绕透明度展开了以下几方面的研究： 1．在实验室研究沉水植物与环境因子的相互影响。一方面，研究了沉水植物对悬浮泥沙吸附促淤效果及对水质的净化能力；根据实验结果，得出沉水植物影响悬浮泥沙、净化水质的定量参数；另一方面，通过实验研究不同透明度下沉水植物的生长规律，根据实验结果，建立透明度与水生植物生长参数的定量关系。实验为透明度模型参数的确定提供了技术数据。 2．通过现场监测资料分析，确定影响内江透明度的主要因子为悬浮泥沙、可溶性有机物及浮游藻类，并建立了透明度与含沙量、CODMn及叶绿素a的多元回归方程。考虑到悬浮泥沙、可溶性有机物及浮游藻类在水体中输运变化规律的复杂性，在分析内江水文特征、泥沙运动特性及水质变化的基础上，分别建立了内江悬沙模型、水质模型及富营养化模型对3个影响因子进行模拟。最后，将悬沙、水质、富营养化模型相耦合，建立内江透明度模型。 3．从自然恢复的理念出发，以沉水植物光补偿深度为判断条件，研究沉水植物在内江恢复的可行性。光补偿深度与光衰减系数及水生植物的光合特性有关，而光衰减系数又与水体透明度有关。本文应用透明度模型计算了工程调度后内江的透明度分布，根据实验得出的透明度与光衰减系数的定量关系，研究了沉水植物光补偿深度在内江的分布规律，通过实际水深与光补偿深度的比较，预测出生境改变后有可能在内江恢复的沉水植物区域。最后，对内江沉水植物恢复后的生态效应进行评估。

论文目录

• 前言
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 水生植物恢复及其水体修复作用研究进展
• 1.2.2 水体透明度研究进展
• 1.2.3 水动力数值模拟研究进展
• 1.2.4 泥沙运动力学及数值模拟研究进展
• 1.2.5 水质模型研究进展
• 1.3 本文主要研究内容及技术路线
• 1.4 论文的创新点
• 第二章 沉水植物与环境因子相互影响的实验研究
• 2.1 沉水植物净化水体的实验研究
• 2.1.1 实验装置
• 2.1.2 沉水植物对悬浮泥沙的影响
• 2.1.3 沉水植物对水质的净化能力
• 2.2 透明度对沉水植物生长的影响研究
• 2.2.1 材料与方法
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.2.3 植物生长动力学模型
• 2.3 小结
• 第三章 内江泥沙特性及数学模型研究
• 3.1 内江泥沙基本特性实验研究
• 3.1.1 容重和干容重
• 3.1.2 颗粒级配
• 3.1.3 静水沉速
• 3.1.4 动水沉速
• 3.2 内江水流、泥沙现场监测
• 3.2.1 内江水流、泥沙现场同步监测
• 3.2.2 引航道、焦南闸与北固山水位同步监测
• 3.2.3 内江全年泥沙淤积厚度测量
• 3.3 内江水流运动的数学模型研究
• 3.3.1 水流运动基本方程
• 3.3.2 数值解法
• 3.3.3 边界条件
• 3.3.4 模型验证
• 3.4 内江泥沙运动的数学模型研究
• 3.4.1 基本方程
• 3.4.2 数值离散
• 3.4.3 模型验证
• 3.5 小结
• 第四章 内江水体透明度模型研究
• 4.1 内江水体透明度影响因子分析
• 4.1.1 监测数据及分析
• 4.1.2 透明度与悬浮泥沙的关系
• Mn的关系'>4.1.3 透明度与COD_Mn的关系
• 4.1.4 透明度与叶绿素a的关系
• 4.1.5 透明度与其他环境因子的关系
• 4.1.6 透明度多元回归方程
• 4.2 内江水体透明度模型研究
• 4.2.1 建模思路
• 4.2.2 内江水质模型研究
• 4.2.3 内江富营养化模型研究
• 4.2.4 内江透明度模型建立及验证
• 4.3 小结
• 第五章 内江沉水植物时空分布预测及生态效应评估
• 5.1 水位调度后内江生境特点的分析
• 5.2 水位调度后内江沉水植物时空分布预测
• 5.2.1 内江沉水植物恢复条件研究
• 5.2.2 内江沉水植物光补偿深度分布规律研究
• 5.2.3 内江沉水植物恢复区域预测
• 5.3 内江沉水植物恢复后的生态效应评估
• 5.3.1 沉水植物影响内江悬沙含量的效果研究
• 5.3.2 沉水植物净化内江水质的效果及克藻效应研究
• 5.3.3 沉水植物改善内江水体透明度的效果研究
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.1.1 主要结论
• 6.1.2 创新点
• 6.2 展望
• 参考文献
• 科研工作、发表论文及获奖情况
• 致谢