论文部分内容阅读
潜流带作为地表水与地下水交换的动态交错区,是影响河水、间隙水与地下水水质的主要驱动力之一,对于维持河流生态系统的整体健康具有重要的意义。本研究以沣河最大的支流潏河为研究对象,分别在2016年8月夏季和2016年12月冬季对同一研究点两个不同的时间段进行了沉积物的野外原位垂向温度同步测试试验以及室内粒径分析和沉积物间隙水阴阳离子测定实验。采用基于一维热扩散对流方程的温度梯度法、热图解法、粒径分析及相关地统计学方法等来开展潏河潜流带水交换方式和大小时空变异性及其影响因素的研究,同时通过对间隙水中主要阴阳离子含量的测定与分析,定量研究潜流带水交换与沉积物间隙水中主要阴阳离子含量之间的关系,解析潜流带水交换对沉积物间隙水中主要阴阳离子含量的影响,为深入理解潜流带水交换与河流水化学的相关机制提供研究基础。研究结果表明:（1）潜流带水交换方式在冬夏两季表现出显著的差异性。夏季除测试点9以外的其余14个不同测试点位潜流带水交换方式均为下降流,冬季21个不同测试点位潜流带水交换方式均为上升流。（2）潜流带水交换量在冬夏两季均表现出较大的时空变异性。冬季潜流带水交换量(均值14.82 mm d-1)较之夏季潜流带水交换量(均值95.63 mm d-1)要小。夏季左右两岸水交换量值均小于河道中心水交换量值,而冬季左右两岸水交换量值均大于河道中心水交换量值。（3）沉积物粒径大小和河水水深是影响潜流带水交换的重要因素。潏河沉积物的黏土/粉砂成分与潜流带水交换量呈负相关关系,而沉积物的沙成分与潜流带水交换量呈正相关关系。在潏河夏季下降流区域,河水水深与潜流带水交换量呈正相关关系,而在潏河冬季上升流区域,河水水深与潜流带水交换量呈负相关关系。（4）沉积物间隙水中主要阴阳离子含量在冬夏两季表现出明显的时间变异性特征。夏季沉积物间隙水中Ca2+、K+、Mg2+、Cl-和SO42-平均含量高于其在冬季的含量,而夏季沉积物间隙水中Na+、NH4+和HCO3-平均含量低于其在冬季的含量。（5）沉积物间隙水中主要阴阳离子含量在冬夏两季均表现出较大的空间变异性特征。夏季试验点左右两岸及河道中心沉积物间隙水中Ca2+、Mg2+、NH4+、HCO3-和SO42-的含量具有显著差异性,冬季试验点左右两岸及河道中心沉积物间隙水中Ca2+、Mg2+、NH4+、Cl-和SO42-的含量具有显著差异性。随着沉积物深度的增加,潏河冬夏两季沉积物间隙水中主要阴阳离子含量的垂向变化曲线大致可以分成三类:第一类是主要阴阳离子含量呈逐渐下降的趋势;第二类是主要阴阳离子含量呈先下降再上升的趋势;第三类是主要阴阳离子含量呈逐渐上升的趋势。（6）采用Pearson相关性分析和线性拟合方法发现潏河夏季潜流带水交换量与Na+和HCO3-含量呈正相关关系,与Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-含量呈负相关关系,而与K+、Cl-含量的相关性未通过检验,说明其不存在显著相关性。潏河冬季潜流带水交换量与Ca2+、Mg2+和SO42-含量呈正相关关系,与K+、NH4+、Cl-含量呈负相关关系,而与Na+、HCO3-含量的相关性未通过检验,说明其不存在显著相关性。