三峡水库典型支流分层异重流背景下水华生消机理研究

三峡水库支流水华现象频发，现有研究主要借鉴河流或湖泊的经验，很少考虑其支流普遍存在的分层异重流水动力背景。而分层异重流的存在，使得支流营养因子、环境因子及水文水动力条件等呈现与湖泊等不同的时空动态特征，从而影响着藻类生长、群落演替及水华的发生，对三峡水库支流特殊水动力背景下水华生消机理的认识有待深化。本课题拟以临界层理论为指导，以三峡水库典型支流水华为研究对象，通过野外监测、室内外物理模拟及理论分析，重点研究在三峡水库支流分层异重流的水动力背景下，支流库湾水体层化模式（指临界层、混合层和真光层深度及其相互关系）及其时空动态过程，营养物质和光热等要素在各层的传输、转化规律，层化水体中藻类对光能、热量、营养盐的吸收规律，以及藻类增殖、输移及聚集形成水华的过程。其目的在于探明分层异重流水动力背景下水华生消的机理，为三峡水库支流水华的预测预报及防控提供理论基础，为其它水体水华研究与防治提供借鉴。

本课题以临界层理论为指导，以三峡水库典型支流水华为研究对象，通过野外监测、室内外物理模拟及理论分析，研究了三峡水库典型支流分层异重流背景下水华生消机理。系统研究了支流库湾普遍存在分层异重流现象，总结了一套典型支流库湾水动力环流模式，为研究典型支流库湾水体物理化学过程及水华机理提供水动力学背景；揭示了支流库湾分层异重流的环境效应，首次提出了支流库湾存在“双混斜”型及“半U”型不同于传统经典湖泊水温分层的特殊层化结构；提出干流倒灌是支流库湾营养盐的主要来源，建立了一套干流倒灌补给支流营养盐的定量分析方法；结合临界层理论，提出了水体分层是支流库湾水华暴发的主要诱导因素，重新推导了临界层深度的计算公式，并分析了经典真光层和临界层之间的相互关系，构建了水华情势新的判定模式并揭示了典型支流库湾的水华暴发机理；为三峡水库支流水华的预测预报及防控提供了理论基础，并为其它水体水华研究与防治提供了借鉴。通过项目研究，出版专著1 部，发表相关论文51篇，其中SCI 7篇，中文核心35篇，授权发明专利4项，实用新型专利7项，获湖北省科技进步一等奖1项，培养了青年学术骨干2名，博士研究生2名，硕士研究生29名，其中省级优秀硕士论文4篇。