澜沧江漫湾大坝对水体氮磷迁移及形态的影响
2022-12-05张萌张银烽杨鸿锋张真任桃艳王婷凤
张萌, 张银烽*, 杨鸿锋, 张真, 任桃艳, 王婷凤
(1.西南林业大学湿地学院/云南省高原湿地保护修复与生态服务重点实验室, 昆明 6502242.西南林业大学国家高原湿地研究中心, 昆明 650224)
中国云南省西部毗邻青藏高原,其独特的地理和地质地貌特征使得云南省水资源和水能资源十分丰富,包括澜沧江-湄公河流域、怒江-萨尔温江流域、金沙江-长江流域等在内的重要国际河流均流经云南省。随着中国社会经济快速发展以及对能源需求的急速增长,同时也为了更好地完成碳中和的大目标,能源转型势在必行,而水力发电作为重要的清洁能源方式,充分利用和开发河流水能资源已成为必然选择[1-3]。因此,“蓄水河流”已经成为中外河流生态系统的普遍现象和重要特征。
尽管筑坝能够为人类生产生活带来巨大的能源支持,但筑坝对河流生态以及河流物质循环的影响在中外一直存在不小争议。已有研究表明水坝拦截作用对水体[2-5]、沉积物[5-7]等介质中的元素分布及形态有一定影响。
国外对于河流筑坝的研究开始较早,主要集中在筑坝对河流水文[8]、颗粒物输送[9]、生物多样性(鱼类、鸟类)[10-11]、物质循环(营养元素、重金属元素)等方面的影响研究[12];例如,筑坝使得河床河岸形态发生变化,河道受侵蚀,水质改变[8-9]。筑坝对河流干流生物的自然栖息地造成损害,尤其是鱼类生境适宜性发生变化,降低鱼类产卵率[11]。筑坝河流系统与未筑坝的相比,氮输送增加了10%[12]。大坝可以改变河水库系统磷形态的组成,靠近大坝的水域存在成为溶解磷富集区的风险[13]。梯级坝的形成导致河水中重同位素向大坝下游富集,并且筑坝易让水库出现明显的季节性热分层,增强水体的生物地球化学过程[14]。
国内关于筑坝对河流生态及物质循环影响的研究主要集中于金沙江-长江流域(三峡大坝)。众多学者对长江流域三峡大坝对流域水质[15]、营养元素截留[16]、生物多样性影响[17]、水文情况变化[18]等进行了较为详细的研究。除此之外,部分学者针对中国一些重要河流的典型水坝影响进行了研究。例如,乌江流域四座梯级水电站明显呈现出从上游往下游硫元素含量逐渐下降且变化范围逐渐变窄的分布规律,表明河流大坝拦截作用能够显著改变河流水体硫的生物地球化学循环过程[19]。鲍林林等[20]的研究表明筑坝影响水体中营养元素分布,使得水体硅磷比例呈降低趋势。其他一些流域在重金属、溶解氧等水体理化指标上均受到筑坝影响[21-24]。除此之外,筑坝对水体营养元素(主要N、P)的通量变化也受到广泛关注[24-26]。
澜沧江-湄公河流域从青藏高原源头到云南与缅甸交界处,其海拔下降约4 700 m,这样巨大落差使得澜沧江流域云南段具有丰富的水能资源[3]。因此,从1950年开始在澜沧江流域已经建成投入使用或在建水坝已有十余座,其中就包括了小湾(2009年)、漫湾(1993年)、功果桥(2011年)、大朝山(2001年)、景洪(2008年)、糯扎渡(2012年)6座大型水电站。澜沧江干流被这些水坝分成了若干个蓄水河段,属于中国典型的蓄水河流。与此同时,其流域水能资源的开发利用关系到下游流域各国的利益,受到多国的广泛关注,且下游的柬埔寨、越南等地区对澜沧江筑坝行为一直持有争议。国外学者对澜沧江下游流域的部分研究指出由于上游水文条件的改变,使得下游生态系统中营养元素(N、P)的输入减少,从而影响下游部分湿地生态系统[27-29]。但应该注意的是,这样的变化是在小范围及日均尺度上发生的,不应将其扩大到整个流域[30-33]。还有一些学者认为澜沧江筑坝对水体氮磷等营养元素有阻碍作用[22-23]。国内对于澜沧江流域小湾等水坝的影响早已有研究,研究表明,已建成大坝对澜沧江下游水环境变化有明显扰动[3,30-32]。另外,还有一些学者对澜沧江流域不同水坝对河流形态[34]、生物栖息地[35-36]、水体径流量[29,37]、重金属元素输送[38-41]、土地利用类型[40]等的影响进行了研究。水体作为河流物质输送的重要介质,筑坝对水体动力学的改变能够直接影响上下游水体的运动规律,从而影响水体元素的迁移[42-43]。综上所述,目前对于澜沧江流域典型水坝对区域范围内水体营养元素分布、形态及迁移的影响缺乏系统的认知。为此,现选择澜沧江流域漫湾水电站及其上下游不受支流干扰的河段作为研究对象,分季节对比研究该区域水体营养元素(N、P)流经大坝前后的形态变化和迁移规律,探究筑坝在区域尺度上对水体营养元素的时空影响。为澜沧江流域水能综合管理及科学筑坝提供一定基础数据支撑。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
澜沧江(湄公河,Mekong River)起源于中国青海省玉树藏族自治州的吉富山,藏语为“拉楚”,流经我国青海、西藏、云南三省,最终从云南省西双版纳傣族自治州勐腊县出境,流到下游成为老挝和缅甸的界河,随后又流经泰国、柬埔寨等国家,最后从越南胡志明市注入中国南海海域。澜沧江干流全长约为4 880 km,是亚洲的第三长河,可开发的水能资源达5 800万kW,干流落差约5 060 m,水利能源十分丰富。漫湾水电站位于云南省西部云县和景东县交界处的漫湾河口下游一千米的澜沧江中游河段上,距临沧140 km,至大理市200 km。地理位置为24°37′N、100°26′E,是澜沧江干流上的第一座百万千瓦级大型水电站。其主要由漫湾大坝、电站厂房、泄水建筑物等组成。坝址控制流域面积为11.45万km2,水库面积为23.9 km2,坝高为132 m,多年平均流量为1 230 m3/s,正常蓄水位为994 m,死水位为982 m,洪水位为997.5 m,总库容为9.2亿m3,调节库容为2.58亿m3,流域内径流主要为降水补给,冰雪融水补给相对较少,属亚热带季风气候,为季节性调节水库。
图1 研究区采样点分布示意图Fig.1 Sampling map of study area
1.2 样品采集方法
结合澜沧江流域中段高分卫星影像图及漫湾水电站附近区域实地勘察情况,确定从北至南沿水流方向于大坝上游布设5个采样断面,编号为N1~N5(图1),每个断面设置3条垂线,每条垂线根据水深采集纵向水样。大坝下游布设4个采样点,编号为S1~S4(图1)。另外,本研究选择的上游N1断面至下游S4断面之间没有任何支流汇入,这能够避免支流汇入对水体元素分布的干扰。根据澜沧江干流水位及当地降雨情况[42],水体样品采集工作分三次进行,采集工作分别开展于2020年10月(平水期)、2021年4月(枯水期)和2021年7月(丰水期)。使用分层水样采集器在大坝上游采集不同深度(1~6 m)的分层水样,大坝下游采集表层水样,将采集的样品装入洁净的500 mL聚乙烯瓶中,用封口膜(Parafilm)密封后保存在4 ℃恒温箱中,立即运回实验室后置于4 ℃冰箱避光保存。使用多功能水质参数分析仪(美国 YSI 6600V2)现场测定水样的pH、溶解氧(dissolved oxygen, DO)、电导率(electrical conductivity, EC)、叶绿素a(chlorophyll-a, Chl-a)、氧化还原电位(oxidation-reduction potential, ORP)等理化指标。
1.3 水体氮磷分析方法
将采集的样品使用0.45 μm滤膜过滤到10 mL的离心管中,在4 ℃冰箱中保存待测。所有室内实验均在西南林业大学国家高原湿地研究中心进行,分别采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、过硫酸钾消解-钼蓝比色-紫外可见分光光度法、纳氏试剂分光光度法、紫外分光光度法(连续流动分析仪德国SEAL Analytical AA3)测定水体中的总氮(total nitrogen, TN)、总磷(total phosphorus, TP)、氨氮(ammonia nitrogen, NH4-N)、硝氮(nitrate nitrogen, NO3-N)、有机氮含量。
1.4 数据处理
采用ArcGIS 10.2绘制研究区采样图。通过Excel对原始数据进行预处理;使用SPSS 24.0对水体氮磷流经大坝前后变化进行单因素方差分析(one-way ANOVA)以及相关性分析。采用Origin 2018绘制氮磷元素分布图。
2 结果与分析
2.1 漫湾大坝上下游水体氮磷时空分布
三个时期漫湾大坝上下游水体的水质参数pH和溶解氧(dissolved oxygen, DO)季节变化基本相同(表1)。pH呈微碱性,平水期(10月)和丰水期(7月)水体pH下游明显低于上游,枯水期(4月)水体pH下游略高于上游。大坝上下游水体中溶解氧含量均较高,最高值出现在丰水期下游水体(高达8.10 mg/L)。水体的电导率(electrical conductivity, EC)下游明显高于上游,最高值出现在枯水期下游水体。大坝上下游水体的氮磷浓度存在着季节性变化。三个时期水体的TN浓度呈现平水期>枯水期>丰水期,TN浓度下游均明显低于上游,差异性较为显著(P<0.05)。漫湾大坝在平水期和枯水期对水体中氮的拦截作用较有效,氮拦截率分别为17%、16%,丰水期仅6%。平水期水体的NH4-N浓度整体高于枯水期和丰水期,三个时期下游水体的NH4-N浓度均明显低于上游,差异性较为显著(P<0.05)。枯水期水体的NO3-N浓度整体高于平水期和丰水期,大坝上下游水体NO3-N浓度没有显著差异(P>0.05)。平水期水体的有机氮浓度整体高于枯水期和丰水期,平水期和枯水期下游水体的有机氮浓度低于上游明显(P<0.05),丰水期大坝下游水体的有机氮浓度高于上游。三个时期水体的TP浓度呈现平水期>枯水期>丰水期,枯水期和丰水期大坝上下游水体TP浓度没有显著差异(P>0.05),相比较而言平水期下游水体的TP浓度显著低于上游(P<0.05)。
由图2可以看出,三个时期漫湾大坝上游水体中TN、NO3-N浓度的最高值均出现在坝前N5采样点,并且N5采样点的TN、NH4-N、NO3-N、TP浓度较其余采样点有上升趋势。N5采样点位于坝前的一个捕鱼码头,长期受当地居民水产养殖业的干涉,养殖鱼类多种多样,因此排泄物、人工投放的饵料为水体提供了关键的营养物质来源,导致氮磷等营养盐汇聚积累于此。三个时期漫湾大坝上下游水体中TN、TP浓度的最低值均出现在坝后S1采样点,经大坝的拦截后,N5-S1段的TN、NH4-N、NO3-N、TP浓度迅速降低,下游水体中的氮磷含量在N5-S1段呈明显下降趋势。由于S3采样点位于云县漫湾镇中心,坝后S3采样点的TN、TP浓度要高于前采样点(S1、S2),易受当地居民生产生活的干扰。受季节因素的影响,夏季降雨丰沛,对河流水体中氮磷有一定稀释作用,因此对于同一采样点不同季节,漫湾大坝上下游水体中的磷含量在丰水期较低。
2.2 漫湾大坝上下游水体氮形态特征
图3反映了三个时期漫湾大坝上下游水样中不同氮形态的百分含量。由此可知,三个时期水体中氮形态含量分布表现总体一致,为硝氮>氨氮>有机氮。氮元素以硝态氮为主,占总含量的22%~69%,而铵态氮和有机氮的占比相对较低。表明水体里的氧化条件较充足,水和沉积物中的有机物分解得到的铵盐大部分被氧化成硝态氮。平水期(10月)、枯水期(4月)、丰水期(7月)的硝态氮分别占总含量的38%~56%、43%~69%、22%~51%。丰水期下游水体中的硝态氮含量略低于上游,在平水期和枯水期水体中,每个采样点的硝态氮含量均以最高占比存在,某种程度上对大坝下游水质存在一定污染风险。平水期、枯水期、丰水期的铵态氮分别占总含量的26%~39%、17%~30%、28%~47%,三个时期下游水体中的铵态氮均在不同程度上低于上游,说明大坝对水体中铵态氮有一定的拦截作用。平水期、枯水期、丰水期的有机氮分别占总含量的5%~30%、5%~40%、8%~40%,平水期和枯水期下游水体中的有机氮含量显著低于上游(P<0.05),说明在秋季和春季大坝能够拦截河流水体中部分有机氮,而在降水充沛的夏季大坝几乎没有拦截有机氮的能力。
表1 漫湾大坝上下游水体水质参数及氮磷浓度Table 1 Water quality parameters and concentrations of nitrogen and phosphorus of the upstream and downstream area of Manwan Dam
图2 漫湾大坝上下游水体氮磷季节性变化趋势Fig.2 The seasonal variation trend of nitrogen and phosphorus in the upstream and downstream water of Manwan Dam
图3 漫湾大坝上下游水体氮形态季节性分布Fig.3 Seasonal distribution of nitrogen speciations in the upstream and downstream water of Manwan Dam
2.3 漫湾大坝上游水体氮磷垂直空间分布特征
图4 漫湾大坝上游水体pH垂直空间分布Fig.4 Vertical spatial distribution of pH in the upstream water of the Manwan Dam
图5 漫湾大坝上游水体DO垂直空间分布Fig.5 Vertical spatial distribution of DO in the upstream water of the Manwan Dam
图6 漫湾大坝上游水体TN垂直空间分布Fig.6 Vertical spatial distribution of TN in the upstream water of the Manwan Dam
图7 漫湾大坝上游水体NH4-N垂直空间分布Fig.7 Vertical spatial distribution of NH4-N in the upstream water of the Manwan Dam
图8 漫湾大坝上游水体NO3-N垂直空间分布Fig.8 Vertical spatial distribution of NO3-N in the upstream water of the Manwan Dam
图9 漫湾大坝上游水体TP垂直空间分布Fig.9 Vertical spatial distribution of TP in the upstream water of the Manwan Dam
图4~图9反映了三个时期漫湾大坝上游5个采样点(N1~N5)分层水样中的pH、DO和氮磷的垂直空间分布。可知:平水期(10月)、枯水期(4月)、丰水期(7月)的上游水体pH呈现丰水期>枯水期>平水期,均值分别为8.26±0.04、7.80±0.07、7.72±0.05,最小值存在于平水期N3采样点的1 m深度,最大值存在于丰水期N2采样点的3 m深度,三个时期的水体均呈现弱碱性,7月夏季河流降水补给较为充足,致使河流水体的pH发生较大变化。平水期(10月)、枯水期(4月)、丰水期(7月)的上游水体DO呈现丰水期>枯水期>平水期,均值分别为(7.65±0.15)、(7.55±0.28)、(7.25±0.18) mg/L,最小值存在于平水期N4采样点的4 m深度,最大值存在于枯水期N3采样点的3 m深度,在1~2 m深度水体的三个时期DO值点间差异较大。夏季降水充沛,雨水稀释河流水体,致使河流水体自净能力较强。平水期(10月)、枯水期(4月)、丰水期(7月)的上游水体TN浓度呈现平水期>枯水期>丰水期,均值分别为(1.12±0.10)、(1.00±0.09)、(0.95±0.07) mg/L,最小值存在于丰水期N1采样点的3 m深度,最大值存在于平水期N4采样点的1 m深度。平水期除了N1采样点,其余采样点水体TN浓度在1~2 m深度有着明显的由上至下递减规律,枯水期除了N1采样点,其余采样点水体在2~3 m深度有着明显的由上至下递增规律,丰水期除了N1采样点,其余采样点水体在2~3 m深度有着明显的由上至下递增规律。除了N2采样点,其余采样点水体在4~5 m深度有着由上至下递增的波动。平水期(10月)、枯水期(4月)、丰水期(7月)的上游水体NH4-N浓度呈现平水期>丰水期>枯水期,均值分别为(0.43±0.06)、(0.34±0.03)、(0.23±0.03) mg/L,最小值存在于枯水期 N3采样点的5 m深度,最大值存在于平水期N1采样点的5 m深度。平水期除了N4采样点,其余采样点水体NH4-N浓度在1~2 m深度有着明显的由上至下递增规律以及在2~4 m深度有着明显的由上至下递减规律,丰水期除了N5采样点,其余采样点水体在1~3 m深度有着明显的由上至下递增规律,枯水期除了N2采样点,其余采样点水体在3~4 m深度有着明显的由上至下递增规律。平水期(10月)、枯水期(4月)、丰水期(7月)的上游水体NO3-N浓度呈现枯水期>丰水期>平水期,均值分别为(0.54±0.07)、(0.49±0.04)、(0.39±0.09) mg/L,最小值存在于平水期N3采样点的6 m深度,最大值存在于枯水期 N5采样点的4 m深度。枯水期N2、N5采样点水体NO3-N浓度在2~4 m深度有着明显由上至下递增规律,丰水期除了N2采样点,其余采样点水体在3~4 m深度有着由上至下递增波动,平水期N1、N2、N3采样点水体在2~4 m深度有着明显由上至下递减规律。平水期(10月)、枯水期(4月)、丰水期(7月)的上游水体TP浓度呈现平水期>枯水期>丰水期,均值分别为(0.019±0.004)、(0.016±0.003)、(0.011±0.001) mg/L,最小值存在于丰水期N4采样点的4 m深度,最大值存在于平水期N3采样点的1 m深度,在1 m以下深度三个时期水体TP浓度平水期最高。平水期除了N4采样点,其余采样点水体TP浓度在2~4 m处有明显由上至下递增规律,枯水期除了N4采样点,其余采样点水体在1~2 m深度有着明显由上至下递减规律,除了N2采样点,其余采样点水体在4~5 m深度有着明显由上至下递增规律,丰水期 N2、N4、N5采样点水体在2~4 m深度有着明显由上至下递减规律,除了N4采样点,其余采样点水体在1~2 m深度有着明显由上至下递增规律。
2.4 漫湾大坝上下游水体氮、磷与水体理化指标关系
漫湾大坝上下游水体中TN与NH4-N、NO3-N、有机氮等显著正相关(r=0.322,P<0.01;r=0.239,P<0.01;r=0.688,P<0.01),表明氮的存在形态对水体中氮的含量有直接影响(表2)。TN与TP正相关性显著(r=0.221,P<0.05)。TP与NH4-N有着极显著正相关(r=0.342,P<0.01),表明磷和氨氮输入水体的途径极其相似,磷的含量对水体中氮的形态产生显著影响。ORP与TN、TP、NH4-N有着极显著正相关(r=0.351,P<0.01;r=0.440,P<0.01;r=0.618,P<0.01)。NO3-N与有机氮有着极显著负相关(r=-0.364,P<0.01)。NTU与NH4-N有着极显著正相关(r=0.294,P<0.01)。Chl-a与氮、磷营养元素存在显著负相关关系,Chl-a与NH4-N、NO3-N负相关性显著(r=-0.211,P<0.05;r=-0.294,P<0.01),与有机氮没有显著相关性,表明Chl-a含量的高低直接影响水生生物的生境,当水体中氨氮、硝氮持续增加时,水体中的植物与藻类对氮具有一定的选择性。DO与TN存在显著负相关关系,当水体中总氮含量上升时,水体中的溶解氧含量会显著降低。
表2 漫湾大坝上下游水体氮、磷营养元素与水体理化指标相关性Table 2 Correlation coefficients between nitrogen and phosphorus and physicochemical factors in the upstream and downstream water of Manwan Dam
3 讨论
河流筑坝不仅影响流域水资源平衡,也显著改变着河流对N、P元素的分布与输送。本文研究中选取的澜沧江漫湾大坝,其下游水体总氮(TN)浓度显著低于上游水体(P<0.05),表明漫湾大坝总体上对TN具有一定截留作用。但应注意,水体作为河流物质输送的重要载体之一会随着水文条件的季节性变化而改变,从而对营养元素进行积累、转化和释放。因此不同时期大坝对TN的分布和运移会产生差异。具体而言,漫湾大坝平水期、枯水期和丰水期氮拦截率分别为15%、16%和6%,并且大坝对不同形态氮的拦截不同。不同季节下游水体中铵态氮均在不同程度上低于上游,枯水期和丰水期大坝能够拦截河流水体中部分有机氮,上、下游水体中硝态氮的差异不显著(P>0.05)。时间尺度方面,不同时期漫湾大坝对总磷(TP)的拦截作用差异不显著(P>0.05)。具体表现为平水期较枯水期和丰水期,大坝下游水体TP浓度略低于上游,而枯水期和丰水期大坝上下游水体TP浓度无显著差异(P>0.05)。空间尺度方面,总体而言漫湾大坝上下游水体中磷含量没有明显差异,表明在大部分时间内漫湾大坝对水体中的TP没有显著拦截作用。这与其他地区的研究结果不同,主要原因是河流经筑坝蓄水后,大坝上游段会形成较大面积的库区,在增加水体滞留时间的同时也截留了大量营养元素,提高了水体中磷元素的滞留力,进而对磷元素形成一定的“滞留效应”,使得大坝上、下游河段水体磷浓度有明显差异。例如,法国Seine River上游流域大坝拦截了60%的入坝磷酸盐[44]。另外,美国中西部河网闸控河段和自然河段进行多年监测,对比最终数据分析表明,闸坝出水的比无闸坝拦截河流出水的TP年输出量减少约20%[45-47],其中密苏里河的Callaham水坝出流水体中磷酸盐含量低于入流的50%[48]。还有一些本身营养元素含量低的河流,如瑞典Lulealven River大坝的拦截使得河流下游水体磷含量降低,严重威胁下游流域的初级生产力[49-50]。相比之下,漫湾大坝只在平水期能够拦截少量磷,枯水期和丰水期前后水体中磷含量没有明显差异。可见大坝拦截磷的能力也是受河流本身营养状况、降水季节变化等的影响。
筑坝蓄水在满足人类能源需求的同时,也造成了自然河流的非连续化,在某种程度上扰乱了河流原本的水循环。筑坝蓄水后大坝上游水体从强动力条件下的河流搬运作用随时间逐步演变为弱动力条件下的湖泊沉积作用,存在变为湖泊水体的风险[3,13-14]。大坝上游水体氮磷随着深度的增加,有着由上至下的波动,pH和DO也有相应变化,进一步加剧了河流氮磷营养盐负荷[44-46]。大坝拦截作用使接近大坝上游水体(N4、N5)趋于静止,在接近大坝下游水体(S1)处又变回自然河流流速。该过程极大地降低了水体的搬运能力,水体中携带的氮磷营养物质、泥沙等易沉积,使得水体的浊度降低,溶解氧含量波动显著[51]。河流表层水体因阳光透射率较高,更利于浮游植物进行光合作用,致使表层水体DO含量相对深层水体较高[52]。除此之外,筑坝河流水体的pH与溶解氮磷密切相关。发现漫湾大坝上下游河流水体中氮的分布与TP、ORP具有显著正相关,与Chl-a、DO则呈负相关(表2)。这表明水体氮元素的沉降在一定程度上促进了水体磷元素的沉降,并且除大坝本身的拦截作用,大坝上下游水体氮的分布也受Chl-a、ORP、DO这些水体理化指标影响。筑坝河流相较于自然河流,人类行为干预了水循环系统,水体动力条件的改变直接影响着水体理化性质的改变,大坝不仅会对水体中悬浮物起到拦截作用,同时会和河流中的一些物质发生生化反应,从而对水体中氮磷分布产生影响。
尽管中外研究发现筑坝对氮磷等营养物质的拦截率估算在5%~90%范围内[53-54]。但应该注意的是拦截率变化范围十分广泛,这就表明影响大坝对氮磷拦截迁移的因素较多,不应一概而论。尽管研究表明漫湾大坝在不同季节均对TN具有一定拦截作用,但是一些学者认为受河流流量、温度等多方面的因素影响,大坝在不同季节会有不同的拦截力,这些影响因素会随季节更替发生变化,因而导致大坝拦截氮磷的能力呈现出时间尺度上的差异[55-57]。但漫湾大坝对水体总磷没有明显拦截作用。由此可知诸多因素均有可能影响到大坝上下游水体氮磷分布情况。所以,一个值得探讨的问题是对个别大坝的研究结论推广到整个流域是否具有科学性。对于这一问题,文献[31-33]研究指出不应将个别放大到整个澜沧江流域,澜沧江流域径流变化复杂多样,沿途自然人文环境多变,水电大坝只是众多驱动力中的一个,并非唯一动力,大坝对河流的影响主要表现在日平均变化的时间尺度上,并集中在较为狭窄的河段。在全球气候变暖的趋势下,温度升高加速了河流水文循环的过程,因此大坝水体氮磷分布也会受全球大环境变化的影响。筑坝引起河流生态系统的演变是一个动态过程,短时间内无法显现出大坝对生态系统的影响,需要日益积累的观测。Zhao等[58]的研究结果表明漫湾大坝的建设对河流月径流量产生明显的扰动。尤卫红等[59]应用一系列相关分析方法,研究出澜沧江月径流量变化的时空演变特征,指出云南纵向岭谷地区的气候变化是影响澜沧江流域径流量的一个重要因素。另外,Zhang等[60]在澜沧江流域以砷迁移为例的研究结果表明从整个流域尺度来看,澜沧江上游输送的砷通量与下游其他学者的估算值是基本一致的。综上所述,认为在探究澜沧江流域筑坝行为对河流生态影响时不应一概而论,需要加强流域各个大坝的具体研究,并根据各个大坝的具体情况统筹研究数据,从而为从整个流域尺度探讨筑坝对澜沧江流域生态影响打下基础。因此,积累流域不同河段水坝小范围内的详细研究数据显得尤为重要。最后,本文研究仅着重对水体进行了研究讨论,后续可以结合沉积物、悬浮颗粒物等载体进一步研究。
4 结论
(1)漫湾大坝不同季节下游水体总氮(TN)浓度均明显低于上游水域,表明筑坝对河流总氮具有一定拦截作用,平水期、枯水期、丰水期氮拦截率分别为15%、16%、6%。
(2)漫湾大坝上下游水体中氮主要以溶解NO3-N形态存在,但筑坝对硝态氮的拦截不明显,不同季节下游水体中铵态氮均在不同程度上低于上游,枯水期和丰水期大坝能够拦截河流水体中部分有机氮。
(3)枯水期和丰水期上、下游水体总磷(TP)浓度无显著性差异,相比较而言漫湾大坝只在平水期能够拦截少量磷。
(4)水体TN与TP显著正相关,表明二者具有同源性。除了大坝本身影响,大坝上下游水体总氮分布也与Chl-a、ORP、DO等水体理化指标相关。
综上所述,本文以澜沧江流域漫湾大坝上下游不受支流影响的水域为研究对象,探讨了筑坝在小范围内对河流水体营养元素分布,形态及迁移的影响,为澜沧江流域综合管理及科学筑坝提供数据支撑。