2023, Vol. 35 
(2: 生态环境部华南环境科学研究所，广州 510655)
(3: 浙江华东工程咨询有限公司，杭州 311122)
(4: 河北省水利规划设计研究院有限公司，石家庄 050021)
(2: South China Institute of Environmental Sciences, Ministry of Ecology and Environment, Guangzhou 510655, P.R.China)
(3: Power China Zhejiang Huadong Engineering Consulting Corporation Limited, Hangzhou 311122, P.R.China)
(4: Hebei Water Resources Planning and Design Institute Co. LTD, Shijiazhuang 050021, P.R.China)
我国地形和气候条件复杂多样，湖泊广泛分布，且以中小型湖泊为主，尤其是在长江流域以中小型湖泊居多。根据第二次全国湖泊调查结果显示，我国水面面积大于1 km2的湖泊有2693个，其中中小型湖泊数为2666个，占全国湖泊总数的99%，沿长江流域中小型湖泊数量接近全国湖泊总数的1/4，占流域湖泊总数的99.38%[1]。自1950s以来，长江中下游通江浅水湖泊兴建闸坝、筑堤等水利工程，极大地改变了江湖原有的自然连通状态，导致绝大多数湖泊成为人为阻隔湖泊，目前长江流域建设的水闸数量已超过5×104个，仅剩洞庭湖、鄱阳湖、石臼湖等少数湖泊为自然通江状态[2-3]。闸控性湖泊物质循环及迁移输运过程受人为调度影响极为显著，特别是近年来，随着城市化快速发展和农业密集生产，产生大量污染汇入湖泊水体，城市和城郊湖泊水质恶化、水体富营养化等问题突出[4]。
湖、库等水体富营养化过程主要是水体中汇入过量的氮、磷等营养元素，从而导致在竞争中占优势的藻类大量繁殖，致使湖泊水生态系统中初级生产力的异常暴发[5-9]。根据加拿大湖沼研究中心沃伦威德博士研究表明，80%的湖泊富营养化受磷元素制约，10%的湖泊富营养化与氮、磷元素直接相关，其余10%的湖泊是氮与其他元素起作用[10]，表明湖泊富营养化问题更容易受到磷元素的影响，而且近5年《中国生态环境状况公报》显示，长江流域湖泊水质改善主要受磷浓度限制，但是现有的湖泊研究多集中在区域性重点大型湖泊，如太湖[11]，或水库，如三峡水库[12]、密云水库[13]等，或自然性小型养殖性池塘[14]，对于与绝大部分经济和人类生活息息相关的沿江城郊闸控型湖泊富营养化研究相对较少，尤其是富营养化控制因子总磷与闸站调度水动力的相关关系还有待解析。因此，本文以安庆市沿江城市中小型闸控通江湖泊石塘湖为研究区域，分析在闸控调度下石塘湖流域土地利用类型、入湖河流输入、气象气候条件及闸站调度过程对石塘湖总磷时空分布影响及成因解析，结合控水闸门的调度方式，进一步探究石塘湖总磷控制及改善途径，为研究不同水位波动下河湖物质迁移输运过程与污染治理提供参考借鉴，也可以为此类河湖水系连通战略实施，提高水资源统筹配置能力，提高生态环境质量和加强防洪保障能力提供理论基础。
1 研究区域概况石塘湖位于安庆市城区东北部，是安庆市的备用水源地，水体与破罡湖相连，水流自西南流向东北，并经破罡湖闸站进入长江，属于典型的沿江城郊闸控型湖泊，水动力过程受破罡闸闸站调度影响。石塘湖湖泊面积约14.0 km2，多年平均水深1.5 m，最大水深3.93 m，所在区域属亚热带湿润季风气候，多年平均气温16.5℃，历史上极端最高气温为1934年7月13日的44.7℃，极端最低温度为-12.5℃，最热月(7月)平均气温为28.8℃，最冷月(1月)平均气温为3.5℃，全年主导风向为东北风，夏季为西南风，年平均风速3.1 m/s，最大风速20 m/s[15]。安庆市年内降雨分布极不均匀，春、冬季降雨量较小，夏、秋季进入梅雨季节，尤其是在丰水期(5-8月)降水最为集中，且强度较大，冬季(12月次年2月)是一年内降水最少的季节，12月和1月份降水量均不足50 mm，年均降雨量1389.1 mm，多年平均蒸发量1611.4 mm，多年平均降雨时间139.1 d，多年平均降雪时间12.8 d[15]。其中，4-8月降雨量占全年的65.7%[16]，在丰水期极易受洪涝灾害的影响。石塘湖主要污染特征为水体磷浓度季节性偏高，且随着社会发展和历史变迁，石塘湖TP浓度呈现出阶段性变化，1981年以前水体总磷浓度为50~60 μg/L，湖泊一直维持在中等营养水平；1981年以后水体总磷浓度呈现明显升高趋势(>100 μg/L)[16]；2017年总磷浓度更是远超地表水Ⅴ类水标准[17]，其余指标浓度相对较低，基本优于Ⅲ类水；石塘湖总磷浓度在年内波动较大，丰水期远超Ⅲ类限值，枯水期总磷浓度处于波谷，基本优于Ⅲ类水。石塘湖流域如图 1所示，由于石塘湖属于小型湖泊，监测点位空间上呈全湖平均分布，S1~S4代表石塘湖监测点，R1~R4分别代表跃进大沟、606大沟、界河、余敦排洪河4条主要入湖河流监测点。
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图 1 研究区域 Fig.1 Study area |
采集指标包括水质理化指标：水温(WT)、溶解氧(DO)、电导率(σ)、透明度(SD)、pH值；富营养化指标：总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)；有机污染物：高锰酸盐指数(CODMn)、化学需氧量(COD)；水文气象数据：破罡闸站降雨、水位、闸站调度数据。气象降雨(主要是降雨量)、水文和闸站调度数据均来源于安庆市水旱情网(安庆市水旱情网：http://aqswj.cn:9000/aqshqw/shqmh/index.html#/home)，时间范围均为2017-2019年，分辨率均为逐日；闸站调度主要关注闸站开关时间，可以根据人工记录和水位变化反推数据。湖泊水质指标来源于2017-2019年每月地表水常规监测；入湖河流水质为2018年逐月数据。水温、pH值、电导率和溶解氧采用便携式水质分析仪HQ40d(美国)现场测定，氨氮浓度采用纳式试剂光度法(HJ 535-2009)测定；TP浓度采用钼酸铵分光光度法(GB 11893-1989)测定；TN浓度采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(HJ 636-2012)测定；化学需氧量采用快速消解分光光度法(HJ/T 399-2007)测定; 高锰酸盐指数采用酸性法(GB/T 11892-1989)测定；石塘湖周边土地利用数据来源于2017年卫星遥感反演数据。
2.2 研究方法运用主成分分析的方法提取石塘湖流域水质变化的主导因素，并通过多元统计评价方法[18]和相关性分析来探究石塘湖总磷负荷来源及成因解析，再利用变异系数法判别石塘湖总磷时空分布差异。在进行主成分分析之前，先对原始数据进行KMO和Bartlett球度检验，当KMO>0.6且P < 0.05时可以做主成分分析，为消除各指标之间因不同量纲的影响，将原始数据进行Z-Score标准化处理[19](标准化数据=(原始数据-均值)/标准差)，根据特征值λ>1、累计方差贡献率接近甚至高于80%的原则，选取主成分方法分析水质数据时空分布特征，指标因子相关性及荷载；采用相关性研究湖泊总磷与主要入湖河流总磷相关性，解析其来源；变异系数法对石塘湖4个位点时间尺度和每月空间尺度进行柱状图分析，解析总磷因子在时间和空间离散程度。主成分分析主要采用Canoco5分析和作图；相关性分析采用SPSS 26分析和梳理，统计分析则采用Origin 2018绘制完成。
3 结果与讨论 3.1 石塘湖水质主要影响因子根据统计检验结果显示KMO值为0.602，P值小于0.0001，水质理化指标之间存在较强相关性。按照特征值均大于1的原则，提取了影响石塘湖水质变化的4个主成分(表 1)，其累计方差贡献率为85.472%，大于80%的要求[20]，基本能充分反映原始数据信息。结果显示，第一主成分方差贡献率为46.296%，关联的主要参数有TP、WT、DO、σ、COD和CODMn，主要反映水体营养盐磷素(TP)，有机污染物(CODMn、COD)和水质理化指标(WT、DO、σ)主导着水质变化；第二、三主成分的方差贡献率分别为14.866%和13.386%，关联的主要参数有NH3-N和TN，表示营养盐氮素对石塘湖水质变化的影响，第四主成分的方差贡献率为10.924%，主要表现为pH、SD等理化指标影响着水质变化。
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表 1 石塘湖水质理化指标主成分分析结果* Tab. 1 Principal component analysis results of physical and chemical indicators of water quality in Lake Shitang |
图 2是PCA分析双序(荷载系数和得分值)图，用采样样品得分和环境因子的荷载系数代替原始数据对水质进行分析[21]，由图 2可以看出，采样数据没有呈现点位上的趋势性或聚集性分布，但在月份上呈现较为明显聚集性分布规律。3-4月主要分布于第一象限，5-6月和9-10月处于第二象限，7-8月采样点基本聚集在第三象限，11-2月则位于第四象限，丰、平、枯水期聚类效应显著。图中环境因子的箭头越长表示其因子荷载越大；箭头间的夹角越小，表示相关性越高。图中箭头较长的环境因子分为TP、COD、CODMn，σ、WT和TN、SD、NH3-N三簇排列，主导着石塘湖水质变化，且每簇环境因子夹角较小，相关性较高。现将样点向环境因子箭头方向投影，投影位置在箭头方向越远，表示数值越大，该环境因子对其正贡献越大，反之越小。由图 2可知，TP、COD主导着7-8月水质变化，其中在7月TP浓度最高；9-10月CODMn、σ和WT值最高，对水质有较大影响；TN、SD、NH3-N影响着3-6月石塘湖水质。
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图 2 石塘湖水质因子PCA分析双序(荷载系数和得分值)图 (圆圈代表监测位点和月份，如S1-1代表石塘湖S1采样点-1月份；箭头代表环境因子) Fig.2 Double-sequence (load factor and score value) diagram of PCA analysis of water quality factors in Lake Shitang (The circle represents the monitoring site and month, S1-1 represents S1 site in Lake Shitang-January, the arrow represents the environmental factor) |
湖泊水质恶化过程中，总磷等富营养化控制因子常常成为影响水质变化的主控因子，有机污染物和水质理化指标也对水质正常波动产生干扰。姚焕玫、尹炜等对武汉市城市湖泊东湖[22]和丹江口[23]的深入研究结果表明，TP等是主要污染指标，占据第一、二主成分；水质理化指标和有机污染分别占据第三和四主成分，影响着湖泊水质时空变化。石塘湖有机污染物COD、CODMn浓度基本处于目标水质Ⅲ类范围，对石塘湖水质影响有限；氮素年内呈小范围变化，整体优于Ⅲ类水范畴；与之相比总磷浓度年内季节波动变化较大，丰水期浓度高，枯水期浓度偏低，主导着石塘湖水质时空波动。藻类等水生植物的生长需要充足的营养盐和适宜的环境条件，分析水生植物群落结构和分布及其与总磷的关系，可揭示其对总磷浓度的影响[24-25]。根据2018年夏季石塘湖水生植被现状调查结果显示，石塘湖湖面已基本没有水生植被；北部靠近出口的湖区有少量野菱群丛，周边沿岸有少量芦苇、菰和芡实，植被覆盖度极低；从石塘湖藻类叶绿素a监测结果结果看，叶绿素a浓度呈现平水期(3-4月和9-10月)>丰水期(5-8月)>枯水期(11-次年2月)，平水期相比丰水期闸站频繁调度下水动力条件更弱，与之枯水期来说水温和营养盐浓度更高，促进了浮游藻类生长，叶绿素a浓度达到年最高值；丰水期则受水动力条件的制约，叶绿素a浓度次之；枯水期由于低温和营养盐浓度限制，藻类小范围零星分布，叶绿素a浓度处于年最低值，其年变化范围在20~29 μg/L之间，呈季节性小范围波动状态，反映在石塘湖藻类生物量来看，年内变化相对稳定，对石塘湖营养盐尤其是总磷变化影响相对较小。
3.3 石塘湖总磷浓度与水文气象和闸站调度之间的关系图 3为石塘湖水深、总磷浓度和降雨量变化过程图，水深变化反应石塘湖水位波动特征，受破罡闸调度管控，年内水位呈现丰、平、枯水期规律波动变化，丰水期会因安庆市防洪需要，破罡闸闸门开启，石塘湖水位迅速降至汛限水位以下，处于年内低水位；枯水期水位一般保持在正常蓄水位偏上；平水期则处于丰、枯水期之间变化。石塘湖降雨量在2018年1-3月比较平均且强度较小，水深基本无较大波动，总磷浓度基本稳定在0.05 mg/L，为地表水Ⅲ类水，随着降雨量快速增长到5月峰值94.5 mm，水深随即攀升至第一个波峰2.53 m，在这期间破罡闸关闭处于蓄水状态，水动力变化不大，与之同时年初来流水质较好，入湖含磷污染物主要在重力的作用下沉积，但入湖总磷浓度仍大于石塘湖初始浓度，石塘湖水位对入湖总磷浓度起到一定的稀释作用[26]，总磷浓度表现缓慢增长，此时石塘湖表现出湖泊特性，接纳来自外源输入性磷；为满足安庆市丰水期防洪要求，破罡闸闸门开启，石塘湖水深急剧下降到年内最低值1.87 m，水动力达到峰值，驱动含磷颗粒物快速输运，伴随着高强度的降雨导致大量面源冲刷，外源高浓度的含磷微团快速在石塘湖汇集，石塘湖总磷浓度急剧攀升，进而达到峰值0.36 mg/L，远超作为安庆市备用水源地Ⅲ类水标准(湖泊Ⅲ类水标准为0.05 mg/L)，此时湖泊主要表现出河流特性，受入湖河流总磷输入的影响，水质较好水体被排出石塘湖；丰水期结束，破罡闸关闭，但来流还未降到最低值，水流持续向石塘湖汇集，水深快速回升到第二个峰值2.57 m，入湖泥沙易于落淤，导致水体内以吸附在悬浮颗粒物(SS)上的TP下降[27]，8—12月降雨量普遍偏小，且较为分散，外源汇集效率降低，且在湖泊自净作用下浓度持续下降。我们从石塘湖各时期换水周期也可以看出，相比平水期和枯水期来说，石塘湖在丰水期换水周期明显缩短，2017和2019年丰水期换水周期不到平、枯水期换水周期的一半，2018年丰水期换水周期相当于同年平、枯水期的58.18%和54.08%，即丰水期石塘湖更偏向于河流特征，换水周期较短。
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图 3 石塘湖水深、总磷浓度和降雨量变化 Fig.3 Changes of water depth, total phosphorus and rainfall in Lake Shitang |
石塘湖总磷浓度变化特征、水文气象条件、闸站调度三者之间存在极大关联性，降雨量的季节性变化驱动大量外源磷在石塘湖内汇集，为石塘湖总磷浓度升高提供必备条件，而闸站调度所引起的水位变动(水动力变化)为石塘湖内总磷迁移和浓度在短时间内快速上升提供驱动力。丰水期降雨较集中，且强度较大，外源磷向石塘湖内汇集速率加快；闸站调度(致破罡闸闸门开启)使水位快速下降到防洪水位，湖泊水动力加强，驱动高浓度含磷污染物在石塘湖内迁移输运，这期间石塘湖内总磷浓度剧增；平水期和枯水期降雨强度较小，破罡闸闸门关闭，水动力条件减弱，主要以沉积作用为主，伴随着稀释作用，致使总磷浓度下降。
3.3.1 闸控湖泊通常兼具湖泊和河流两种特性石塘湖总磷浓度年内季节性变化过程是由水文气象条件与闸站调度的结果，也与石塘湖湖泊特性和湖泊面积息息相关。与自然性湖泊相比，闸控小型湖泊通常兼具湖泊和河流两种形态特征，不同水期下的总磷变化特征也存在着较大区别，在平水期和枯水期主要表现出阻隔湖泊特征，对入湖污染物进行接纳和净化；而丰水期开闸后更接近于河流特征，石塘湖总磷浓度变化与入湖河流总磷输入同步且差异较小，入湖河流在丰水期带来大量营养盐，对湖区水质产生较大的影响[28]，且人为控制闸站湖泊其换水周期也远高于自然连通湖泊[29]，但是在季节性换水周期变化上，闸控湖泊在丰水期闸站调度使换水周期大幅度减短，平水期和枯水期由于闸门关闭，换水周期普遍增加。
3.3.2 中小型闸控湖泊丰水期水体磷滞留作用较弱石塘湖属于中小型湖泊，对于大型闸控湖泊而言，水动力的强弱会影响营养盐在湖中的迁移输运距离，根据朱伟等[30]的研究，高强度降雨带来的大量含磷微团在向出湖口输运过程中，磷会逐步滞留。湖泊水体在丰水期较大的水动力作用下，加大总磷的输运距离及速率，丰水期结束，水动力减弱，相应总磷高浓度等值线出现回缩，因此大型闸控湖泊水体磷影响主要集中在入湖区域，例如太湖富营养化区域主要集中在主要入湖河流梅梁湾、竺山湾乃至整个西部湖区[31-32]，东部水域无论是富营养水平还是污染物浓度偏低，中小型闸控湖泊受外源输入及湖体水动力影响较大，全湖总磷浓度空间差异较小，尤其是丰水期闸站调度使整个湖区流域水动力条件处于较大值，高浓度含磷污染物在全湖迁移输运，水体磷的滞留效应与大型湖泊相比更加微弱。
3.3.3 防洪调度对城区湖泊总磷浓度产生影响非防洪调度形湖泊，受枯水期入湖河流径流减少等影响，其湖泊总磷浓度通常呈现丰水期低，枯水期浓度较高的特点，此外，大型浅水湖泊还会因为枯水期由于低水位致使沉积物再悬浮及内源磷动态释放而总磷浓度更高，如华阳河湖群[33]和菜子湖[34]，城郊闸控湖泊承担城市景观和生活用水，常年保持较高水位，从而抑制了沉积物的释放，极大的改变了城郊湖泊原有水文波动过程和水动力特性[35-36]，从而影响营养物质的输移、沉降与释放过程，湖泊的营养状态自然随之改变[37]。石塘湖总磷浓度季节性变化就是由破罡闸闸站的季节性调度所致，水动力条件改变，最终影响石塘湖总磷的演变进程。
3.3.4 水文气象条件对中小型闸控湖泊总磷浓度的影响水利工程仅仅是对湖泊磷的时空分布和演变特征产生影响，而气候变化则会加剧湖泊接受更多的营养物质，促进湖泊富营养化的发生[38]，研究显示降雨量与TP呈显著正相关性[39]，降雨增强会加大外源营养物质汇集；气象变化还改变入湖径流量，进而影响湖泊水位变化，致使湖泊营养程度改变。湖泊水文节律和换水周期是影响长江中下游湖泊营养盐的重要因素，丰水期破罡闸闸门调度时间提前和减慢水位下降速率，都有利于减小丰水期石塘湖水动力强度，从而降低丰水期对含磷污染物的迁移输运过程。
3.4 石塘湖总磷浓度与外源输入的相关性分析2018年石塘湖及入湖河流总磷相关性系数均大于0.80，且满足显著性检验要求(P < 0.01)，所有采样点总磷浓度均呈显著正相关，考虑到入湖河流周边土地利用类型存在较大区别，跃进大沟、606大沟主要受纳城市建成区来水，界河、余敦排洪河排口则主要受纳农村地区来水，表明石塘湖全湖总磷通量主要来自于外源人为活动的影响，受丰水期降雨农田面源冲刷汇集和城市汇流输入影响为主。
2018年石塘湖及入湖河流监测位点总磷浓度变化曲线基本呈现出一致的变化趋势，年内1-4月总磷浓度最低，4-12月总磷浓度呈现先上升后下降趋势，其中7月总磷浓度达到峰值，石塘湖与入湖河流的总磷平均浓度均为0.36 mg/L(图 4a)。结合表 2，石塘湖总磷负荷主要对石塘湖南部(S1号点位)影响最大，导致S1号点位总磷浓度相对较高，在1-8月最高值小于R1~R4 4条入湖河流总磷浓度最大值；9-11月丰水期结束，外源入湖总磷负荷大幅度减少，破罡闸闸门关闭，石塘湖水动力减弱，石塘湖总磷浓度因重力作用下含磷颗粒浓度沉降作用而降低，但是在相当长时间内，其浓度仍处于高值[40]，S1~S4号位点稍微略高于外源入湖河流总磷浓度，12月份石塘湖绝大部分颗粒态磷基本已经沉淀，入湖含磷微团主要沉积在入湖河口，石塘湖和入湖河流总磷浓度都呈下降趋势。图 4b与c分别为采样点年内总磷浓度在不同位点时间变异系数和年内逐月不同采样点的空间变异系数，分别反映采样点总磷浓度的时间和空间差异程度，8个监测点年内总磷变异系数变化范围在52.1%~90.1%之间，时间上表现出异质性，对应图 4a中年内总磷浓度呈现较大幅度变化；1-12月不同采样点之间的总磷浓度空间变异系数变化范围为0.3%~16.2%，空间上则差异不显著，对应图 4a中年内各个采样点总磷变化趋势基本一致。
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图 4 石塘湖和外源输入性总磷浓度随时间变化图 (b、c图为变异系数在时间和空间上的变化。变异系数=标准差/平均值) Fig.4 Changes of total phosphorus concentration and exogenous input total phosphorus concentration over time in Lake Shitang (b and c the variation coefficient of dimension in time and space. Coefficient of variation=standard deviation/mean) |
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表 2 石塘湖及入湖河流总磷浓度相关性系数 Tab. 2 Correlation coefficient of total phosphorus concentration in Lake Shitang and rivers entering the lake |
根据相关研究表明，土地利用面积大小与河流水质存在显著相关性[41]，土地利用方式的变化改变了流域自然水文过程，是影响受纳水体水质的主要因素之一[42]。从石塘湖与入湖河流总磷相关性及时空变异性结果可以合理推断，石塘湖总磷主要来自入湖河流输入，入湖河流总磷的季节性变化是影响湖泊水质变化的主要成因，而入湖河流水质变化又受流域内高强度的人类活动影响，高强度的人类活动使流域中不同汇水单元间土地利用呈现异质性，这不仅会导致土地利用类型发生变化，而且其空间分布也会强烈改变，这种变化常常造成不同汇水单元内的土地利用类型对水质的影响效果产生较大差异[43]。
农田和建设用地是湖泊面源污染的主要来源，充当着“源”；坑塘水面和绿地由于能有效滞留、吸收污染物，一般充当着污染物进入湖泊的预前“汇”，其中农田单位面积的污染程度甚至远高于其他用地类型[44]。根据Yong等[45]研究俄亥俄州的小迈阿密河流域地表径流时发现，耕地为流域水质磷污染的主要来源，建设用地次之。相关数据表明本研究区域石塘湖农业用地主要集中在沿湖岸缓冲带，对入湖径流水质影响最大，城镇建设用地单位面积产生的单位负荷量远小于农业用地，城市管网的不健全和雨季城市地表径流冲刷下大量磷汇集于城郊湖泊；而林地和草地则远离石塘湖湖岸线，总体对地表径流磷起削减作用。根据金春玲等[46]发现洱海西部雨季地表径流磷污染特征与2 km外缓冲区尺度下林地面积呈显著负相关，林地面积占比增加有利于径流水质的改善，林木、林下植物和土壤可通过削减暴雨径流、减少水土流失、吸收截留污染物，有效减少磷的流失量[47]，从流域总磷浓度变化曲线来看，受纳于农业面源(占流域总面积15.9%)的入湖河流界河、余敦排洪河排口与受纳于城市建设用地(占流域总面积的30.8%)的入湖河流跃进大沟、606大沟总磷年内变化曲线相差不大，由此可知，石塘湖流域在单位面积下农业用地产生单位污染负荷量远高于城镇建设用地总磷负荷量。因此，对于城郊中小型湖泊治理策略上主要集中在流域控源、水文调控、生态修复和食物链调控等技术，包括实施更为彻底的控源截污、流域自净体系构建策略等[48]，减少源头输入和入湖河口湿地建设是控制外源负荷输入最有效措施。
4 结论1) 石塘湖水质理化指标丰、平、枯水期的聚类效果显著，TP浓度主导着石塘湖水质时空变化，其他指标对石塘湖水质贡献较小。丰水期石塘湖总磷浓度达到峰值，远超地表水Ⅲ类水标准；枯水期TP浓度处于低值，水质较好，主要呈现时间上的差异，空间差异性不大。
2) 闸控湖泊常常兼具湖泊和河流2种形态特征，对湖泊总磷时空分布影响存在较大差异，在平水期和枯水期主要表现出阻隔湖泊特征，受纳和净化入湖污染物，外源输入磷主要以沉积作用为主；而丰水期开闸后更接近于河流特征，入湖含磷微团在丰水期水动力驱动下向全湖迁移输运，石塘湖总磷浓度变化与入湖河流总磷输入同步且差异较小，湖区空间差异不明显；高强度的降雨和闸站水位调度导致石塘湖水动力变化是造成石塘湖总磷浓度在丰水期达到峰值的主要驱动因子。
3) 石塘湖总磷主要来源于高强度人类活动的城乡区域，相关性显著。不同土地利用类型单位面积产生单位总磷负荷量大小来看：农业用地>城市建设用地，而林地和草地能有效滞留吸收污染物，充当着污染物进入湖泊的预前“汇”，丰水期入湖河流输入是导致湖泊总磷过高的决定性因素。
4) 关于沿江城郊闸控过水性湖泊治理途径来看，严格控制外源输入的同时降低丰水期水动力强度，以减轻外源入湖河流输入总磷负荷的影响和提升湖泊营养盐的有效截留能力，可以较好地减少总磷等负荷对水质的影响，为此类湖泊污染治理提供理论支撑。
5 附录附图 Ⅰ和Ⅱ见电子版(DOI: 10.18307/2023.0427)。
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附图Ⅰ 石塘湖周边土地利用分布 AttachedFig1 Distribution of land use around Lake Shitang |
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附图Ⅱ 石塘湖流域各土地利用类型占比 AttachedFig2 The proportion of land use types in Lake Shitang Basin |
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