夏玉寶,王 華,何新辰,袁偉皓,曾一川,閆懷宇,張曉蘭,涂予新

(1:河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,南京 210098)(2:河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210098)

近年來，水體富營養(yǎng)化是全球?qū)＜覍W(xué)者研究的水環(huán)境熱點(diǎn)問題之一，除了營養(yǎng)鹽的大量輸入外，水體自身的水動力條件會通過影響營養(yǎng)鹽在水體中的分布和遷移轉(zhuǎn)化，間接影響富營養(yǎng)化進(jìn)程，因而影響水體富營養(yǎng)化的主要自然因素就是水動力條件.斷面平均流速(簡稱流速)則是表征水動力條件最基本、最直觀的因子[1].目前已經(jīng)有許多專家學(xué)者對流速及其水環(huán)境因子的相關(guān)性做了大量的工作，如Marshall等[2-3]發(fā)現(xiàn)流速對于水體中營養(yǎng)鹽狀況有一定的影響，Depinto等[4-6]的研究結(jié)果表明水體中懸浮顆粒物的沉積濃度及質(zhì)量與流速關(guān)系密切，李一平等[7-9]則發(fā)現(xiàn)底泥總氮和總磷的釋放率與流速存在指數(shù)關(guān)系，Koopmans等[10-13]研究發(fā)現(xiàn)水動力條件對于大氣復(fù)氧過程也有一定的影響，張麗萍等[14-15]發(fā)現(xiàn)底泥氮磷釋放速率變大的主要原因之一就是水動力擾動強(qiáng)度的增加.而對于河流而言，產(chǎn)生水動力擾動的主要因素就是流速的變化[16].

無錫濱湖河網(wǎng)由京杭運(yùn)河、梁溪河等主要河道以及城市內(nèi)河道連通構(gòu)成，是無錫市濱湖區(qū)不可或缺的組成部分.一方面，研究區(qū)域河網(wǎng)縱橫交錯，地域條件復(fù)雜.另一方面，城市的高速發(fā)展和人們生活水平的提高，導(dǎo)致大量的工業(yè)、生活污水輸入至河道中，進(jìn)而加劇了城市水系水質(zhì)惡化和生態(tài)環(huán)境退化[17]，導(dǎo)致河網(wǎng)內(nèi)河道大面積黑臭.與平原河網(wǎng)不同，濱湖河網(wǎng)的水質(zhì)條件直接受到湖泊水體條件的影響，尤其是近年來，濱湖河網(wǎng)城市主要通過從湖泊調(diào)水來增加水體流動性，改善河網(wǎng)的水動力條件，進(jìn)而提高水體自凈能力，在這個過程中，大量的湖水被引入河網(wǎng)，進(jìn)一步加大了湖泊對于河網(wǎng)水質(zhì)條件的影響.因此，通過在濱湖河網(wǎng)開展流速和水質(zhì)的野外監(jiān)測，分析流速對于河網(wǎng)水環(huán)境的實(shí)際效果，驗(yàn)證不同水質(zhì)指標(biāo)與流速之間的響應(yīng)關(guān)系，為濱湖河網(wǎng)區(qū)水質(zhì)保護(hù)和科學(xué)的水污染治理技術(shù)提供基礎(chǔ)支撐，對改善水生態(tài)環(huán)境意義重大[18].

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域特征

濱湖河網(wǎng)位于太湖梅梁灣東部，無錫市濱湖區(qū)蠡湖新城片區(qū)內(nèi).該河網(wǎng)主要河道由京杭運(yùn)河、梁溪河、曹王涇、罵蠡港組成，河網(wǎng)地區(qū)水動力條件較差，洪枯兩季平均流速20.4 cm/s[19]，同時，河網(wǎng)內(nèi)建設(shè)有大量水閘，防止藍(lán)藻入侵的同時，也導(dǎo)致了除主要河道外，支流等小河道流速小于10 cm/s，或靜止不動.由于蠡湖新城片區(qū)人口密集，人類活動頻繁，存在生活污水直排現(xiàn)象，相當(dāng)一部分污染物經(jīng)城市地表徑流進(jìn)入河流，導(dǎo)致河流水體中N、P營養(yǎng)鹽濃度較高.2017年濱湖河網(wǎng)綜合營養(yǎng)狀態(tài)值數(shù)為57.3[20]，處于輕度富營養(yǎng)化狀態(tài).根據(jù)河網(wǎng)各河道斷面的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果，以Ⅳ類水為標(biāo)準(zhǔn)，多項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重，總氮超標(biāo)率甚至接近100%.濱湖河網(wǎng)的上游水源為太湖，目前太湖(30°55′42″～31°33′50″N，119°53′45″～120°36′15″E)在我國五大主要淡水湖中位列第三，是典型的大型侵蝕性淺水湖泊，位于我國長江三角洲南部，全湖水面面積2338 km2.太湖水體總體處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，氮、磷濃度較高，尤其夏季時期(7-9月)藍(lán)藻水華富集現(xiàn)象比較嚴(yán)重.

在濱湖河網(wǎng)包括梁溪河、罵蠡港、曹王涇等主要河道以及城市內(nèi)部河道共布設(shè)29個監(jiān)測點(diǎn)(圖1),1～6監(jiān)測點(diǎn)位于梁溪河內(nèi)，8～11監(jiān)測點(diǎn)位于罵蠡港內(nèi)，12～16監(jiān)測點(diǎn)位于曹王涇內(nèi)，17～22監(jiān)測點(diǎn)位于城市河網(wǎng)北區(qū)中，23～30監(jiān)測點(diǎn)位于城市河網(wǎng)南區(qū)中.

圖1 濱湖河網(wǎng)區(qū)域圖

1.2 野外監(jiān)測

水體中TN濃度采用堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法[22]測定，其原理是過硫酸鉀在高溫的堿性介質(zhì)中會充分分解，同時產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的硫酸根游離基將水中的含氮化合物氧化成硝酸鹽[23-24]，最后利用紫外分光光度法測定硝酸鹽在波長220和275 nm處的吸光度，進(jìn)而計算硝酸鹽濃度，推算水中TN濃度.

1.3 數(shù)學(xué)分析方法

本研究首先通過對濱湖河網(wǎng)5個區(qū)域，總計29個監(jiān)測點(diǎn)位，為期4個月跟蹤監(jiān)測的流速進(jìn)行分析，得到濱湖河網(wǎng)水動力條件的時空異質(zhì)性分析結(jié)果；再選取TN、TP、NH3-N和CODMn4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，得到濱湖河網(wǎng)水質(zhì)時空異質(zhì)性結(jié)果，但樣品檢測結(jié)果存在一定量的異常值(有異常過大及過小的現(xiàn)象出現(xiàn))，為保證較好的代表性，異常數(shù)據(jù)不予呈現(xiàn)；然后用R語言對各區(qū)域的流速與14個水質(zhì)指標(biāo)之間進(jìn)行相關(guān)性分析，同時對濱湖河網(wǎng)各個區(qū)域進(jìn)行主成分分析(PCA)，主成分分析可以在不損失信息或者少損失信息的情況下，對協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征分解，將多個水質(zhì)變量因子簡化成TN、TP等少數(shù)幾個能直接概括大量水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的主要影響因子[30].最后通過流速和典型水質(zhì)指標(biāo)的時空異質(zhì)性分析結(jié)果，結(jié)合相關(guān)性分析、主成分分析，得到濱河河網(wǎng)各區(qū)域水動力與水質(zhì)現(xiàn)狀及其成因分析.本文采用的主要數(shù)據(jù)分析工具為R語言.

2 結(jié)果與分析

2.1 濱湖河網(wǎng)水動力時空異質(zhì)性分析

在4個月連續(xù)監(jiān)測中，濱湖河網(wǎng)29個監(jiān)測點(diǎn)位流速如圖2所示，整體平均值為5.22 cm/s，波動范圍為0～52.6 cm/s，標(biāo)準(zhǔn)差為0.116.其中梁溪河、罵蠡港、曹王涇、城市河網(wǎng)北區(qū)和城市河網(wǎng)南區(qū)的平均流速分別為23.0、2.47、4.41、0.956和0.133 cm/s，值得一提的是，梁溪河的流速遠(yuǎn)大于其余4個區(qū)域，屬于強(qiáng)水動力區(qū)域，這是因?yàn)槊妨汉Ⅲ缓土合咏唤缣幗ㄔO(shè)有梅梁湖泵站和大渲河泵站，用于對梁溪河及其水系進(jìn)行不間斷調(diào)水補(bǔ)償，導(dǎo)致梁溪河的水動力條件，尤其是流速條件優(yōu)于其他區(qū)域；罵蠡港區(qū)域較為特殊，該區(qū)域與梁溪河相連通，接受來自城市河網(wǎng)北區(qū)和南區(qū)的來水，同時罵蠡港的入湖口與曹王涇的入湖口基本處于同一位置，故罵蠡港區(qū)域的北端流速為強(qiáng)流區(qū)，但中南部又為弱流區(qū)，綜合來看水動力條件歸屬于弱流區(qū)；曹王涇也是連通蠡湖和京杭運(yùn)河的河流，但由于河道整體較窄，且區(qū)域內(nèi)存在閘門，故水動力情況不如梁溪河區(qū)域，也屬于弱流區(qū)；城市河網(wǎng)北區(qū)和城市河網(wǎng)南區(qū)的水動力條件最差，屬于靜水區(qū).同時在4個月的跟蹤監(jiān)測中，多次檢測到城市河網(wǎng)河道流速小于1 cm/s，或靜止不動(圖2).這是因?yàn)楹泳W(wǎng)內(nèi)建設(shè)有大量水閘，為了防止藍(lán)藻入侵，水閘長期處于關(guān)閉狀態(tài)，河道流速較低，部分位置流速近似為0，導(dǎo)致城市河網(wǎng)水動力條件較差.時間尺度上，整個河網(wǎng)豐水期流速平均值為28.9 cm/s，平水期為4.73 cm/s，枯水期為0.879 cm/s.平水期和豐水期的流速分別約是枯水期的5.38和32.88倍，變化顯著.總體而言，時間尺度上，整個濱湖河網(wǎng)的流速全年變化明顯，豐水期的流速遠(yuǎn)大于枯水期，空間尺度上，從外圍河流到城市河網(wǎng)，流速整體呈下降趨勢.

圖2 流速在豐水期(2018-08)、枯水期(2018-11)和平水期(2019-03和2019-10)的空間分布

2.2 濱湖河網(wǎng)典型水質(zhì)指標(biāo)時空異質(zhì)性分析

為期4個月的監(jiān)測中，研究團(tuán)隊(duì)監(jiān)測了其中具有代表性的3個月的濱湖河網(wǎng)的高錳酸鹽指數(shù)平均值為5.64 mg/L，豐水期、枯水期和平水期平均值分別為6.15、5.65、4.67 mg/L，全年變化幅度較小，總體表現(xiàn)平穩(wěn)(圖3).時間上，梁溪河和曹王涇的高錳酸鹽指數(shù)從豐水季至枯水季，再到平水季，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，而罵蠡港和城市河網(wǎng)北區(qū)的高錳酸鹽指數(shù)則基本上是從豐水季至平水期一直呈現(xiàn)下降趨勢，只有城市河網(wǎng)南區(qū)的高錳酸鹽指數(shù)呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢.值得一提的是，除城市河網(wǎng)南區(qū)外，其余區(qū)域高錳酸鹽指數(shù)全年的平均值屬于地表水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn).空間上，由于河流生態(tài)系統(tǒng)的自凈功能，梁溪河從西至東高錳酸鹽指數(shù)值較為平穩(wěn)，罵蠡港從北至南高錳酸鹽指數(shù)呈下降趨勢，曹王涇從西至東高錳酸鹽指數(shù)同樣呈下降趨勢.而城市內(nèi)河流大部分為非自然生態(tài)系統(tǒng)，自凈能力較弱，受區(qū)域排污狀況的影響，城市河網(wǎng)北區(qū)與南區(qū)各點(diǎn)位的高錳酸鹽指數(shù)變化無一定規(guī)律，但是梁溪河在豐水期的極值差為1.95 mg/L，罵蠡港、城市河網(wǎng)北區(qū)、城市河網(wǎng)南區(qū)和曹王涇分別為6.33、6.83、8.64、2.61 mg/L.因此，在豐水期城市河網(wǎng)南區(qū)高錳酸鹽指數(shù)變化幅度最大，城市河網(wǎng)北區(qū)和罵蠡港次之，最后是曹王涇和梁溪河.

圖3 CODMn、TN、NH3-N、TP在豐水期(2018-08)、枯水期(2018-11)和平水期(2019-03和2019-10)的空間分布

濱湖河網(wǎng)的TN指標(biāo)在4個代表月份變化幅度較小，總體平均值為3.4 mg/L，遠(yuǎn)高于地表水Ⅴ類水的標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)條件較差.對比各區(qū)域豐水期、枯水期和平水期TN濃度可以看出，在時間上，梁溪河、曹王涇、城市河網(wǎng)南區(qū)和北區(qū)4個區(qū)域的TN濃度從豐水期至枯水期，再到平水期均是先上升后下降(圖3).這是由于豐水期的水量較大，各河道的水動力條件較好，從而對河道水體中的TN產(chǎn)生稀釋作用，因此在梁溪河、曹王涇以及城市河網(wǎng)南區(qū)、北區(qū)4個區(qū)域中豐水期的TN濃度較枯水期小.而罵蠡港中TN濃度從豐水期至枯水期，再到平水期，TN濃度呈現(xiàn)先下降后上升，豐水期的TN濃度比枯水期大，原因可能是濱湖區(qū)東部有多條城市內(nèi)河匯入罵蠡港中，同時濱湖區(qū)東部人口密度較大，大部分工業(yè)工廠坐落于此，豐水期正值夏季，工廠以及生活排污量比枯水期大得多，因此即使得到一定的水流稀釋作用，相對于枯水期，污染物的濃度仍處于高水平狀態(tài).而對于曹王涇的15號點(diǎn)位而言，由于在枯水期發(fā)生河道局部藍(lán)藻水華現(xiàn)象，水體中藻類密度很高，因此所測水質(zhì)結(jié)果TN、TP濃度比豐水期高出5～10倍.空間上，各區(qū)域內(nèi)TN濃度變化規(guī)律與高錳酸鹽指數(shù)基本一致，略有不同的是，河網(wǎng)北區(qū)TN在豐水期及枯水期的極值差分別為5.52、1.78 mg/L，河網(wǎng)南區(qū)為4.14、6.85 mg/L，由此可得，城市河網(wǎng)北區(qū)在豐水期時TN濃度變化幅度要比南區(qū)大，而城市河網(wǎng)南區(qū)則與之相反.

與TN指標(biāo)不同，濱湖河網(wǎng)的TP指標(biāo)在4個月的跟蹤監(jiān)測中變化明顯，整體平均值為0.66 mg/L，平水期(1.28 mg/L)遠(yuǎn)大于豐水期(0.26 mg/L)和枯水期(0.24 mg/L).在時間上，TP濃度變化規(guī)律與TN濃度稍有不同，對比TN濃度的變化規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)TP濃度從豐水期至枯水期呈下降趨勢的區(qū)域增加了城市河網(wǎng)北區(qū)與南區(qū)兩個區(qū)域，并且2個區(qū)域豐水期和枯水期的TP濃度幾乎相等.原因是與N元素不同，P循環(huán)屬于沉積性循環(huán)，會在水體與底泥中穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換，并且城市河道的水流流速較低，水動力條件較差，因此TP濃度在這2個區(qū)域相對穩(wěn)定.但同時由圖3可知，各區(qū)域在3月的TP濃度嚴(yán)重超標(biāo)，這可能是由于3月氣溫較低，水體內(nèi)的水生植物和微生物代謝活動強(qiáng)度也隨之下降，導(dǎo)致水體自凈能力降低，TP等污染物指標(biāo)上升.空間上，各區(qū)域內(nèi)TP濃度變化規(guī)律與TN濃度基本一致.

濱湖河網(wǎng)的NH3-N指標(biāo)狀況良好，全年平均值為0.98 mg/L.以地表IV類水為標(biāo)準(zhǔn)，豐水期和枯水期NH3-N指標(biāo)不達(dá)標(biāo)的區(qū)域僅占到20%，分別是罵蠡港和城市河網(wǎng)北區(qū)，平水期則是城市河網(wǎng)南區(qū)和北區(qū)不達(dá)標(biāo)，其中南區(qū)的NH3-N指標(biāo)屬于劣Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn).時間上，梁溪河和曹王涇的NH3-N濃度在豐水期、枯水期和平水期的變化范圍小于0.2 mg/L，變化幅度較??；罵蠡港的NH3-N指標(biāo)從豐水期到枯水期，再到來年的平水期，一直處于下降趨勢，下降幅度達(dá)到1.42 mg/L，而城市河網(wǎng)南區(qū)和城市河網(wǎng)北區(qū)則恰恰相反，NH3-N指標(biāo)呈現(xiàn)上升趨勢，增幅分別為1.52和0.52 mg/L.空間上，梁溪河的NH3-N指標(biāo)在豐水期、枯水期以及平水期均處于地表水Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)最好，曹王涇略次之，但在3個時期的指標(biāo)也都達(dá)到了地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，城市河網(wǎng)南區(qū)和城市河網(wǎng)北區(qū)的NH3-N指標(biāo)最高，除去南區(qū)在平水季屬于劣Ⅴ類之外，其他的監(jiān)測值也都達(dá)到地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，罵蠡港在3個時期的變化較大，豐水期時，NH3-N指標(biāo)達(dá)到了地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，枯水期則達(dá)到了地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，平水期更是達(dá)到了地表水Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn).

2.3 討論

梁溪河的流速與水質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析及主成分因子分析如圖4所示，結(jié)合流速以及典型水質(zhì)指標(biāo)的時空異質(zhì)性分析，可以看出，梁溪河區(qū)域的流速與大部分水質(zhì)指標(biāo)都表現(xiàn)出了較強(qiáng)的相關(guān)性，并且隨著流速增大，水質(zhì)也會有所改善.其原因是，對于濱湖河網(wǎng)而言，梁溪河是僅有的一條與城區(qū)水系、京杭大運(yùn)河、蠡湖及太湖相溝通的天然河流，并且在梁溪河水系中，有2個泵站對該水系進(jìn)行不間斷的調(diào)水補(bǔ)償，這導(dǎo)致了梁溪河區(qū)域的水動力條件，尤其是流速遠(yuǎn)優(yōu)于其他區(qū)域，當(dāng)流速增大時，水體的流動性提高，斷面過水流量也隨之增加，流速對于水質(zhì)因子遷移轉(zhuǎn)化的影響效應(yīng)就會越明顯.結(jié)合唐一率[31]的研究，可以明顯看出調(diào)水在一定程度上可以改善水質(zhì).但是，調(diào)水在輸移過程中也帶來大量的懸浮物，采樣的數(shù)據(jù)也證明了這一點(diǎn)，梁溪河的SS濃度為61.97 mg/L，遠(yuǎn)大于罵蠡港(32.34 mg/L)、曹王涇(20.78 mg/L)、城市河網(wǎng)北區(qū)(30.67 mg/L)和城市河網(wǎng)南區(qū)(34.62 mg/L)，同時，梁溪河的流速從2018年8月的0.37 m/s到2019年3月的0.039 m/s，一直處于下降趨勢，而梁溪河SS濃度也從2018年8月的44.83 mg/L下降至2019年3月份的3.97 mg/L，與流速處于同步下降趨勢.

圖4 梁溪河及罵蠡港的主成分分析圖及區(qū)域相關(guān)性熱力圖

圖5為城市河網(wǎng)北區(qū)的相關(guān)性熱力圖和PCA圖，結(jié)合流速與水質(zhì)的時空異質(zhì)性，研究分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域的水動力條件較差，流速較緩，全年平均流速低于1.100 cm/s；水質(zhì)條件方面，區(qū)域內(nèi)的多數(shù)水質(zhì)指標(biāo)較差，其中TN、氨氮指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重，一度達(dá)到Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)的3～4倍，但TP和CODMn指標(biāo)較好，多數(shù)監(jiān)測斷面可以達(dá)到Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn).這可能是由于城市河網(wǎng)人類活動密集，生活生產(chǎn)排污及垃圾傾倒現(xiàn)象頻繁，導(dǎo)致水質(zhì)條件較差，同時城市河網(wǎng)北區(qū)的河流都接受來自梁溪河的補(bǔ)給，所以TP和CODMn等水質(zhì)指標(biāo)受到梁溪河的影響后，在一定程度上有所改善.流速與水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性方面，城市河網(wǎng)北區(qū)的水質(zhì)指標(biāo)與流速表現(xiàn)出了復(fù)雜不一的關(guān)系，其原因是城市內(nèi)河污染情況嚴(yán)重，水動力條件較差，流速的增大對水質(zhì)的改善情況不明顯，需要進(jìn)一步跟蹤監(jiān)測.值得一提的是，與梁溪河相同，城市河網(wǎng)北區(qū)的TP指標(biāo)也與流速呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，即隨著流速的增大，水體中的TP濃度隨之減小，水質(zhì)改善，這與前文中提到城市河網(wǎng)北區(qū)的水質(zhì)在一定程度上受到梁溪河的影響相吻合.

圖5 曹王涇、城市河網(wǎng)北區(qū)及城市河網(wǎng)南區(qū)的主成分分析圖及區(qū)域相關(guān)性熱力圖

城市河網(wǎng)南區(qū)在濱湖河網(wǎng)中屬于水動力和水質(zhì)條件均較差的一個區(qū)域，在4個月的監(jiān)測中，多次檢測到河網(wǎng)流速小于10 cm/s，或靜止不動，這是由于河網(wǎng)內(nèi)建設(shè)有大量的水閘，用于防止藍(lán)藻入侵，但同時也影響的該區(qū)域的水動力條件.南區(qū)的水質(zhì)情況與城市河網(wǎng)北區(qū)有一定的相似之處，也是TN、NH3-N指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重，TP指標(biāo)表現(xiàn)良好，這可能是由于南區(qū)與北區(qū)同屬城市河網(wǎng)，河道之間相互連通，河道環(huán)境也相似，換而言之，南區(qū)的大部分河道接受來自北區(qū)的來水，但同時監(jiān)測數(shù)據(jù)也表明，南區(qū)的各項(xiàng)指標(biāo)均高于北區(qū)，即南區(qū)河道的污染物負(fù)荷大于北區(qū).分析發(fā)現(xiàn)，城市河網(wǎng)南區(qū)的流速與NH3-N濃度呈顯著正相關(guān)，這表明隨著流速的增大，NH3-N等水質(zhì)指標(biāo)也隨之增大了，呈現(xiàn)惡化趨勢.原因可能是當(dāng)流速增強(qiáng)時，水體擾動強(qiáng)度也會隨之增加，進(jìn)而導(dǎo)致底泥中的一些不利因素進(jìn)入河道，使河道的水質(zhì)整體表現(xiàn)出惡化的趨勢.

綜合5個區(qū)域，影響濱湖河網(wǎng)水動力和水質(zhì)時空異質(zhì)性的主要因素包括污染源的分布情況和調(diào)水、閘門等水利工程的實(shí)施情況以及寬度等河道自身因素.其中河道內(nèi)閘門開關(guān)狀態(tài)、調(diào)水的實(shí)施情況是影響河網(wǎng)的水動力時空分布的主要因素，河道自身的寬窄等因素也會對水動力分布有一定的影響，但不是主要影響因素；水質(zhì)因子方面，對于污染物排放嚴(yán)重以及污染負(fù)荷較大的區(qū)域，水質(zhì)情況更多的受到河道自身污染物排放程度及濃度的影響，流速的改變難以引起水質(zhì)的變化，這時影響水質(zhì)的主要因素則是污染排放情況以及水體自身的污染負(fù)荷，這與Zhang[33-34]等得出的污染嚴(yán)重的水體，水動力與水質(zhì)之間的響應(yīng)關(guān)系不明確的結(jié)論相同.而對于水動力較好的地區(qū)，流速與多數(shù)水質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)出了明顯的相關(guān)性，并且總體上隨著流速的增大，水質(zhì)呈現(xiàn)改善的趨勢，水動力條件成為了影響水質(zhì)的主要因素，這與崔廣柏等[35-37]實(shí)驗(yàn)研究得到的對于城區(qū)水系而言，水動力的提高在一定程度上能夠有效地改善河道的水質(zhì)狀況的結(jié)論相似.值得一提的是，濱湖河網(wǎng)作為太湖與京杭大運(yùn)河的主要連通渠道，航運(yùn)也是影響河網(wǎng)水動力和水質(zhì)情況的主要考慮因素之一，經(jīng)觀測，曹王涇、罵蠡港和梁溪河區(qū)域的河道上有船只來往，偶有污染排入現(xiàn)象，但將有船行駛和無船行駛時段的水質(zhì)進(jìn)行對比后，總體差別較小，基本可以忽略航運(yùn)對于濱湖河網(wǎng)水質(zhì)的影響.

濱湖河網(wǎng)主要分布在中國東部湖泊眾多、水系密布的地區(qū)，除卻本文研究的太湖流域?yàn)I湖河網(wǎng)，具有代表性的濱湖河網(wǎng)還有位于山東微山縣的南四湖流域?yàn)I湖河網(wǎng)、江蘇淮安市的洪澤湖流域?yàn)I湖河網(wǎng)以及江蘇蘇州市的陽澄湖流域?yàn)I湖河網(wǎng).本文的研究可在一定程度上對其他平原濱湖河網(wǎng)相關(guān)工作給予參考，通過在太湖流域?yàn)I湖河網(wǎng)開展流速和水質(zhì)的野外監(jiān)測，分析流速對于河網(wǎng)水環(huán)境的實(shí)際效果，驗(yàn)證不同水質(zhì)指標(biāo)與流速之間的響應(yīng)關(guān)系，為濱湖河網(wǎng)區(qū)水質(zhì)保護(hù)和科學(xué)的水污染治理技術(shù)提供基礎(chǔ)支撐，同時也對相似濱湖河網(wǎng)地區(qū)的水環(huán)境治理提供思路，對改善水生態(tài)環(huán)境有一定實(shí)踐意義.

3 結(jié)論

基于無錫市濱湖河網(wǎng)29個點(diǎn)位進(jìn)行豐水期、平水期、枯水期3期的流速與水質(zhì)因子時空異質(zhì)性分析，結(jié)論如下：

1)濱湖河網(wǎng)3期監(jiān)測流速的整體平均值為5.22 cm/s，其中豐水期、枯水期、平水期的平均值分別為28.9、0.879、4.73 cm/s.空間上，流速總體呈現(xiàn)河網(wǎng)北部梁溪河最高，屬于強(qiáng)動力區(qū)，東南角的曹王涇和東部的罵蠡港次之，屬于弱流區(qū)，城市河網(wǎng)南區(qū)及城市河網(wǎng)北區(qū)最差，多次流速監(jiān)測數(shù)據(jù)為0，屬于靜水區(qū).

2)濱湖河網(wǎng)典型水質(zhì)指標(biāo)的豐水期、平水期、枯水期3期監(jiān)測中，CODMn和NH3-N指標(biāo)表現(xiàn)良好，除城市河網(wǎng)南區(qū)外，其余區(qū)域CODMn全年的平均值分別屬于地表水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，5個區(qū)域的NH3-N指標(biāo)均達(dá)到了地表Ⅴ類水，其中梁溪河更是達(dá)到了Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)；TN濃度全年變化幅度平緩，整個濱湖河網(wǎng)水體中的濃度明顯高于地表Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)嚴(yán)重；TP濃度則與之相反，全年變化明顯，平水期(1.28 mg/L)遠(yuǎn)大于豐水期(0.26 mg/L)和枯水期(0.24 mg/L)，除了3月外，其余監(jiān)測月份濱河河網(wǎng)的TP濃度基本能達(dá)到Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn).

4)考慮濱湖河網(wǎng)的自然因素和社會因素，建議加強(qiáng)對城市河網(wǎng)的治理，這對于東部及東南部的水質(zhì)改善有重要意義，同時建議對濱湖河網(wǎng)進(jìn)行一定的河道清淤，從源頭上改善水質(zhì)，并通過一定的工程措施改善河道的水動力條件，提高河道對污染物的稀釋、降解和轉(zhuǎn)化能力，進(jìn)一步改善水體生態(tài)環(huán)境.