淀山湖底泥淤積特征及清淤區(qū)域分析

摘要：為研究淀山湖底泥淤積情況，基于淀山湖底泥泥樣參數(shù)關(guān)系得到底泥分層密度界值，利用Arcgis 空間分析方法分析淀山湖底泥中的浮泥、流泥、淤泥的淤積量和分布特征，研究提出山湖生態(tài)清淤的試驗(yàn)區(qū)域。結(jié)果表明：淀山湖底泥中浮泥淤積最多，淤泥次之，流泥最少；浮泥淤積最多的厚度區(qū)間為0.10～0.20 m，主要分布在淀山湖的中部和南部；流泥淤積最多的厚度區(qū)間為0～0.10 m，基本覆蓋全湖區(qū)；淤泥淤積最多的厚度區(qū)間為0.10～0.20 m，主要分布在淀山湖的西部；以流泥和淤泥合計(jì)為準(zhǔn)，淤積較為嚴(yán)重的地區(qū)主要為淀山湖的急水港、珠砂港和千燈浦3條主要入湖河道入湖處和東部彩虹橋角落位置。

關(guān)鍵詞：湖泊底泥； 淤積特征； 生態(tài)清淤； 淀山湖

中圖法分類號(hào)：X524文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.S2.017

文章編號(hào)：1006-0081（2024）S2-0060-03

0引言

湖泊底泥是湖泊生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分，承接了湖泊水體中各類污染物，特定條件下將直接影響湖泊水質(zhì)和富營養(yǎng)化狀態(tài)［1-2］。同時(shí)，嚴(yán)重的湖泊淤積也會(huì)對(duì)湖泊的航運(yùn)、水產(chǎn)、供水及防洪排澇產(chǎn)生直接影響［2-3］。

淀山湖作為長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)內(nèi)的重要湖泊，其治理和保護(hù)一直是工作重點(diǎn)。因此，為摸清淀山湖底泥淤積情況，進(jìn)一步推進(jìn)淀山湖綜合治理工作，本研究對(duì)淀山湖底泥開展勘察工作，擬合淀山湖底泥泥樣參數(shù)關(guān)系，計(jì)算獲取底泥分層密度界值，利用Arcgis 空間分析方法分析底泥淤積情況，包括浮泥、流泥和淤泥的淤積量和分布特征，并分析了淀山湖生態(tài)清淤的試驗(yàn)區(qū)域。

1研究區(qū)概況

淀山湖位于上海市青浦區(qū)和江蘇省昆山市交界處，是太湖流域第二大省際湖泊，屬吞吐型弱感潮平原淺水湖泊，主要有急水港、珠砂港、攔路港、淀浦河、元蕩、千燈浦等進(jìn)出河道，是太湖流域重要的洪水下泄通道，也是溝通蘇南與上海市區(qū)的重要水上通道［1］。2019年國務(wù)院批復(fù)《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)總體方案》，明確提出建設(shè)示范區(qū)是實(shí)施長三角一體化發(fā)展戰(zhàn)略的先手棋和突破口，其中多次提到淀山湖，要加強(qiáng)淀山湖生態(tài)環(huán)境綜合治理，建設(shè)著名文化生態(tài)湖區(qū)，打造綠色創(chuàng)新發(fā)展新高地。

2底泥勘察

2.1底泥柱狀樣采集

按照淀山湖水域分布情況，在湖區(qū)按照1 km×1 km格網(wǎng)布設(shè)56個(gè)采樣點(diǎn)，對(duì)每個(gè)底泥樣品的密度、含水率和孔隙比進(jìn)行測驗(yàn)，并擬合泥樣的密度、含水率和孔隙比之間的關(guān)系。得到淀山湖56組泥水混合物樣品的密度平均值為0.999 3 g/cm3，湖區(qū)泥水分界面密度界值定為1.0 g/cm3。淀山湖泥樣參數(shù)（密度、含水率和孔隙比）關(guān)系見表1。

2.2底泥密度分層

根據(jù)JTS 133-1-2010《港口巖土工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中泥土分類的含水率分界值（浮泥gt;150%、150%≥流泥gt;85%、85%≥淤泥gt;55%），以及JTS 181-5-2012《疏浚與吹填工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中泥土分類的孔隙比分界值（流泥≥2.4、2.4gt;淤泥≥1.5），分別以含水率和孔隙比為分類基準(zhǔn)劃分底泥密度區(qū)間，利用表1中函數(shù)關(guān)系式計(jì)算得到浮泥、流泥、淤泥的密度分界值，并結(jié)合太湖底泥勘察項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，確定浮泥、流泥、淤泥的密度范圍和計(jì)算其厚度數(shù)據(jù)，淀山湖底泥分層密度界值見表2。

2.3數(shù)據(jù)采集及處理

采用走航式Silas淤泥測量系統(tǒng)通過平行斷面法布設(shè)測線（間距200 m），對(duì)湖區(qū)進(jìn)行淤泥勘察測量，同時(shí)根據(jù)淤泥厚度影像布設(shè)575個(gè)密度計(jì)校核點(diǎn)位，采用南方CASS地形地籍成圖軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。

3結(jié)果分析

3.1底泥淤積量分析

根據(jù)浮泥、流泥和淤泥分布等厚圖，利用Arcgis軟件的空間分析工具制作5 m×5 m的DEM柵格數(shù)據(jù)，再通過區(qū)域統(tǒng)計(jì)分析工具計(jì)算各種底泥的淤積量［4］，并采用湖區(qū)淤積量與湖區(qū)面積的比值作為各種底泥厚度均值。結(jié)果顯示，淀山湖底泥合計(jì)2 025.13萬m3，厚度均值0.33 m。其中浮泥最多最厚（淤積量977.65萬m3、厚度0.16 m），淤泥次之（淤積量893.78萬m3、厚度0.15 m），流泥最少最薄（淤積量153.70萬m3、厚度0.03 m）。淀山湖各分層淤泥量統(tǒng)計(jì)成果見表3，浮泥、流泥和淤泥厚度分布見圖1。

3.2底泥空間分布分析

3.2.1浮泥

根據(jù)圖1（a）浮泥（密度范圍為1.0～1.3 g/cm3）的厚度分布，統(tǒng)計(jì)各區(qū)間淤積量情況，見表4。浮泥的厚度區(qū)間為0～0.82 m，其中淤積面積和淤積量最大的厚度區(qū)間是0.10～0.20 m，占湖區(qū)面積63.41%，占淤泥淤積量62.47%，主要分布在淀山湖的中部和南部；其次厚度區(qū)間是0.20～0.30 m，占湖區(qū)面積24.47%，占浮泥淤積量32.90%，主要分布在淀山湖的北部和東北部等區(qū)域；淤積面積和淤積量較小的厚度區(qū)間是0.50～0.82 m，僅個(gè)別區(qū)域。

3.2.2流泥

根據(jù)圖1（b）流泥（密度范圍為1.3～1.5 g/cm3）的厚度分布，統(tǒng)計(jì)各區(qū)間淤積量情況，見表5。流泥的厚度區(qū)間為0～0.54 m，其中淤積面積和淤積量最多的厚度區(qū)間是0～0.1 m，占湖區(qū)面積99.02%，占流泥淤積量93.28%，基本覆蓋全湖區(qū)；其他厚度區(qū)間淤積面積和淤積量較少（主要在北部個(gè)別區(qū)域）。

3.2.3淤泥

根據(jù)圖1（c）淤泥（密度范圍為1.5～1.7 g/cm3）的厚度分布，統(tǒng)計(jì)各區(qū)間淤積量情況，見表6。淤泥的厚度區(qū)間為0～0.69 m，其中淤積面積和淤積量最多的厚度區(qū)間是0.10～0.20 m，占湖區(qū)面積46.26%，占淤泥淤積量46.20%，主要分布在淀山湖的西部；淤積面積第二多的厚度區(qū)間是0～0.10 m，占湖區(qū)面積28.62%，主要分布在淀山湖的北部和南部；淤積量第二多的厚度區(qū)間是0.20～0.30 m，占淤泥淤積量36.66%，主要分布在淀山湖的東北部；其他厚度區(qū)間淤積面積和淤積量較少。

3.3底泥生態(tài)清淤區(qū)域分析

湖泊底泥承載著水體中的各類營養(yǎng)物質(zhì)，在特定條件下能夠向水體釋放，將會(huì)直接影響湖泊的水質(zhì)和富營養(yǎng)化程度［5］。近年來，淀山湖及其出入湖河道水質(zhì)狀況正逐漸改善，但是總氮和總磷等指標(biāo)依然較高，水質(zhì)類別仍不穩(wěn)定，湖泊富營養(yǎng)化問題仍舊存在［6］。因此，要考慮淀山湖內(nèi)源污染的影響因素，適時(shí)進(jìn)行必要的生態(tài)清淤［7］。

根據(jù)淀山湖底泥勘測情況，結(jié)合底泥類別特性，生態(tài)清淤一般以流泥和淤泥為主，通過流泥和淤泥合計(jì)的厚度分布情況（圖2），淤積較為嚴(yán)重的地區(qū)主要為淀山湖的主要入湖處和局部角落位置，其中入湖河道主要是急水港、珠砂港和千燈浦（入湖水量約占入湖總量的90%）。入湖處位置淤積比較嚴(yán)重，主要原因是河道過水?dāng)嗝孑^小，斷面流速和水流挾沙能力較大，當(dāng)入湖后過水?dāng)嗝嫱蝗蛔兇螅斐赡嗌炒罅肯鲁?，?dǎo)致淤積較多；角落位置主要是彩虹橋附近，周邊無出入湖河道，湖場流速很小，導(dǎo)致淤積相對(duì)較多。

考慮到淀山湖生態(tài)清淤工程實(shí)施，結(jié)合后續(xù)的底泥營養(yǎng)物質(zhì)監(jiān)測情況，建議選擇流泥和淤泥較為嚴(yán)重的區(qū)域作為生態(tài)清淤試驗(yàn)區(qū)域，即淀山湖3條主要入湖河道急水港、珠砂港和千燈浦的入湖處，以及東部的彩虹橋附近。

4結(jié)論與建議

根據(jù)淀山湖底泥參數(shù)關(guān)系和分層密度界值，利用Arcgis 空間分析方法分析了浮泥、流泥和淤泥的淤積量和分布特征，并研究提出淀山湖生態(tài)清淤的試驗(yàn)區(qū)域，得到以下結(jié)論。

（1） 淀山湖底泥中浮泥最多最厚（占比48.28%），淤泥次之（占比44.13%），流泥最少最薄（占比7.59%）。

（2） 浮泥淤積面積和淤積量最多的厚度區(qū)間是0.1～0.2 m，占湖區(qū)面積63.41%，占淤泥淤積量62.47%，主要分布在淀山湖的中部和南部。

（3） 流泥淤積面積和淤積量最多的厚度區(qū)間是0～0.1 m，占湖區(qū)面積99.02%，占流泥淤積量93.28%，基本覆蓋全湖區(qū)。

（4） 淤泥淤積面積和淤積量最多的厚度區(qū)間是0.1～0.2 m，占湖區(qū)面積46.26%，占淤泥淤積量46.20%，主要分布在淀山湖的西部。

（5） 流泥和淤泥淤積較為嚴(yán)重的地區(qū)主要為淀山湖的主要入湖處和局部角落位置，其中入湖河道主要是急水港、珠砂港和千燈浦，角落位置主要是彩虹橋附近，建議結(jié)合后期的底泥營養(yǎng)物質(zhì)監(jiān)測情況，優(yōu)先選擇該附近區(qū)域作為生態(tài)清淤試驗(yàn)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］程公德.太湖流域淀山湖水位代表站選擇分析［J］.水利水電快報(bào)，2023，44（6）：76-79.

［2］于聽雷，高歌，王席，等.淀山湖沉積物-水界面氮磷通量及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2017，42（10）：145-150.

［3］毛新偉，仵薈穎，徐楓.太湖底泥主要營養(yǎng)物質(zhì)污染特征分析［J］.水資源保護(hù)，2020，36（4）：100-104.

［4］牟乃夏，劉文寶，王海銀，等.ArcGIS 10 地理信息系統(tǒng)教程——從初學(xué)到精通［M］.北京：測繪出版社，2012.

［5］朱靜，徐楓，秦紅，等.示范區(qū)重要湖泊底泥營養(yǎng)物質(zhì)污染特征分析［C］∥中國水利學(xué)會(huì).中國水利學(xué)會(huì)2021學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第一分冊(cè).北京：中國水利學(xué)會(huì)，2021.

［6］石磊.淀山湖底泥污染物特性及分布研究［J］.農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2020，10（7）：151-152，155.

［7］張楓，桂梓玲.武漢市東湖底泥污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及精細(xì)化清淤研究［J］.人民長江，2024，55（6）：45-52.

（編輯：江文）