在全球氣候變化背景下，強(qiáng)降雨及暴雨等極端降雨事件頻次和強(qiáng)度都將增加，由此導(dǎo)致的徑流增加可攜帶流域及周邊城市大量懸浮物、營養(yǎng)鹽、重金屬和有機(jī)污染物等進(jìn)入湖庫水體，必將對湖庫物理化學(xué)過程及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生顯著影響。

中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所研究員張運(yùn)林團(tuán)隊(duì)在千島湖利用原位高頻浮標(biāo)和遙感數(shù)據(jù)開展了強(qiáng)降雨事件對水庫生態(tài)環(huán)境的影響研究，結(jié)果顯示：

（1）千島湖在2009~2014年間，強(qiáng)降雨事件引發(fā)的高渾濁區(qū)水體面積范圍為41.3km²到148.1 km²不等，雨后河口懸浮物濃度（6.6 ± 1.0 mg/L）顯著高于雨前（3.7 ± 1.3 mg/L）。其中遙感影像觀測到2010年2月21日~3月12日的一次較大的降雨事件造成千島湖高渾濁區(qū)面積高達(dá)148.1 km²，約占水庫面積的四分之一，最遠(yuǎn)輻射距離可達(dá)13.3 km。高渾濁區(qū)面積、懸浮物濃度與降水量存顯著正相關(guān)，隨降雨強(qiáng)度增加而增加。

基于遙感估算模型估算得到的降雨前和降雨后新安江總懸浮濃度和高渾濁區(qū)的空間分布。  

圖片來源：中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所

（2）強(qiáng)降雨可以引發(fā)千島湖河口區(qū)水體的完全混合，徹底摧毀溫躍層，改善水體的溶解氧水平；大雨和中雨可以顯著降低水體的熱穩(wěn)定性，擴(kuò)大混合范圍，同時(shí)對表層水體的復(fù)氧具有積極的促進(jìn)作用，特別的是，中雨還會(huì)誘發(fā)原本的單溫躍層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p溫躍層結(jié)構(gòu)。降雨對水體分層的弱化作用主要通過降低表層水溫和增加徑流、提高物理擾動(dòng)強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)。另外，在過渡區(qū)和深水區(qū)的觀測結(jié)果顯示，這些區(qū)域的熱力分層狀態(tài)僅對暴雨事件具有明顯的響應(yīng)，而且從上游輸送來的大量有機(jī)物滯留于溫躍層內(nèi)部，不能被快速地輸移和分解，從而消耗溶解氧，惡化底層水體化學(xué)環(huán)境。

研究結(jié)果發(fā)表在水文領(lǐng)域主流刊物Journal of Hydrology和Hydrological Processes上。研究得到國家自然科學(xué)基金與中國科學(xué)院前沿重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125031

https://doi.org/10.1002/hyp.13826