源头溪流是河流、湖、库水系统的重要组成部分，其长度甚至可以达到整个河流水系总长度的85%以上(Horton，1945)，因此，在整个水系统中扮演着非常重要的角色.源头溪流是汇水区氮磷营养盐汇集和向下游水体传输的重要载体和通道，各等级小河流携带的营养物经逐级汇流、传输，最终进入大江大河或湖、库、海湾中，从而影响这些水体的水环境质量.因此，下游水体水环境状况的改善，很大程度上取决于各等级小河流的水质状况.事实上，源头溪流不只起着污染负荷载体和输送通道的角色，对于氮磷营养盐滞留和转化也发挥着重要作用.由于数量庞大，在微生物活性较强的季节，源头溪流甚至可以将汇水区输入的50%以上的无机氮滞留和转化(Peterson et al., 2001;Seitzinger et al., 2002).Alexander等(2000)的研究发现，密西西比河等级较低的小河流可以将60%以上的氮滞留下来，而等级较高的大河流滞留率仅为10%左右.

氮磷养分的滞留主要受生物过程(如生物吸收、硝化作用)和非生物过程(如颗粒吸附、化学沉淀、挥发)的共同影响(Argerich et al., 2011；Baker et al., 2011).城市小河流、农村排洪沟渠、城郊菜地或林地溪流等不同类型溪流水体，不仅汇水性质不同，而且在渠道地形、地貌特征及沉积物物质组成和附着微生物种类等方面都存在较大的差异性，使得相应的溪流水体在暂态存储能力及氮磷滞留特性方面表现出一定的特殊性.潜流带(Hyporheic Zone)是地表水与地下水交互作用的过渡带(夏继红等，2013)，对溪流携带溶质具有一定的滞留功能.此外，滨岸滞水区、漩涡、回水区等也都对溶质产生一定的滞留效应.因此，人们往往将潜流带和回水滞流区等不加区分地统称为暂态存储区(Transient Storage Zone).目前，有关源头溪流氮磷养分滞留特征和滞留机制的研究，已成为环境科学、环境生态学、环境水文地质学等领域的研究热点和前沿课题(Argerich et al., 2011;Baker et al., 2011;Claessens et al., 2010;Wagenschein et al., 2008; Weigelhofer et al., 2012).尽管国内已开始有学者关注源头溪流、农业排水沟渠氮磷迁移转化机制(王岩等，2010；袁淑芳等，2012；王吉苹等，2009)，但相关研究还相当少，特别是还鲜有从暂态存储层面解析氮磷养分滞留特征和滞留机制.因此，本研究拟以巢湖西半湖北侧的合肥地区为例，针对城市、乡村和城郊结合部的不同类型源头溪流，筛选4个典型溪流段.在现场示踪实验的基础上，利用OTIS模型及其模拟计算结果，开展暂态存储能力和氮磷养分滞留特性的分析和对比，以期为源头溪流氮磷养分的削减和调控提供依据.

十五里河源头段位于合肥市政务新区天鹅湖水体的下方，渠道两壁为块石修葺而成的规则沟渠，属典型的城市渠道化形态.该渠段下切深度达6~7 m，水面宽约4~6 m，深约15~50 cm，流速约20~30 cm · s^-1，平均流量约为0.30 m³ · s^-1.由于河道整治过程中底泥清淤和施工机械碾压，造成沉积物缺乏、河床异常板结.但河床底部深潭-浅滩等地貌形态较为丰富，两者约占河床面积的70%左右.而且，河床上散乱地残存一些渠道修砌时丢弃的块石，增大了河床地形的复杂性.在该源头段选取一长约300 m的平直渠段，开展现场示踪实验.该渠段右侧现为住宅用地，左侧原为江淮化肥厂和红四方化工集团(原为合肥化肥厂)用地，现已经或正在开发为住宅建设用地.渠道滨岸两侧没有林木，水中也没有大型水生植物存在.背景浓度调查发现，该渠段水体氨氮(NH₄⁺-N)、溶解反应性磷酸盐(SRP)浓度相当高，平均值分别为27.50、2.50 mg · L^-1.

二十埠河是南淝河中游的重要支流，是合肥市东部的一条重要的季节性小河流.在北部城郊新蚌埠路与涂山路交叉口附近的二十埠河某一级支流上，选择一长约150 m的普通渠段，开展现场示踪实验.该渠道为典型的自然沟渠形态，水面宽窄和流速大小变化明显，水面宽约0.5~2.0 m，深约15~50 cm，流速约10~20 cm · s^-1，平均流量0.04 m³ · s^-1.该一级支流两侧基本都为露天蔬菜种植用地，渠内水面两侧水花生生长旺盛，水面覆盖度约为30%.渠底深浅不一，底泥深度约为5~10 cm.示踪实验期间，该渠段水体NH₄⁺-N、SRP平均浓度分别为9.66、1.16 mg · L^-1.

在城郊新蚌埠路与新汴河路交叉口附近的二十埠河某二级支流上，选择一长约250 m的渠段开展现场示踪实验.该渠段位于陶冲湖泄水通道与前述一级支流交汇处的下方不远处，渠道地势较为低洼，两侧以林业用地为主.由于滨水林木枝叶的遮挡，水面光线较为不足，渠道中大型水生植物明显较少.该渠道弯曲度和水面宽窄变化较大，水面宽度约1~4 m，水深约20~70 cm，流速约5~30 cm · s^-1，平均流量约为0.07 m³ · s^-1.上部渠段水流速度较大，渠道内有多处由枯枝、废弃物堆积形成的水流障碍；而在中部渠段末端，由于废弃石桥坍塌导致的水流阻拦作用，形成了一长约30 m，宽约4 m，水深达50~70 cm的深潭区.该渠段水流速度较低，底泥沉积物较厚且枯枝落叶成分含量较高.正是由于坍塌石桥和枯枝落叶的阻挡和拦截作用，在中、下游渠段之间形成一个高达40 cm的水面落差.下游渠段水面宽度缩减为1.0 m左右，流速达30 cm · s^-1，由于受水流冲刷的影响，渠底沉积物明显较少，主要为粘土底质类型.示踪实验期间，该二级支流水体的NH₄⁺-N、SRP平均浓度分别为7.0、0.73 mg · L^-1.

关镇河是南淝河下游的重要支流，也是淝河镇境内重要的泄洪排水通道.关镇河支渠是一条与关镇河相通的农村排洪沟渠，位于望城岗南坡，长约1.5 km，渠底坡降较为明显.该渠道横剖面呈梯形形式，土质护坡，护坡上杂草生长茂密，水面宽度约1~3 m，水深约20~30 cm，流速约20~25 cm · s^-1，常态流量约为0.1 m³ · s^-1.渠道内底泥沉积物厚约15~30 cm，水面两侧水草覆盖度达20%~30%.渠道水面距坡顶垂直高度约1~2 m，较高一侧岗地主要为住宅和少量农田用地，并有几户生产豆制品的小作坊，生产污水直接排入沟渠中.在渠道较低一侧，上游为面积达30 hm²左右的大棚蔬菜地，下游为尚未成型的公园用地.由于该侧地势相对较低，地表径流很难直接汇入支渠中.受上游住宅小区化粪池污水影响，关镇河支渠水体氮磷污染较为严重，NH₄⁺-N、SRP平均浓度分别达24.05、2.45 mg · L^-1.

2013年9—10月，针对上述4条源头溪流，分别采用瞬时投加示踪剂的方式(Szeftel et al., 2011;Wörman，2000)，开展现场示踪实验.其中，关镇河支渠以NaCl为保守型示踪剂，以KH₂PO₄为添加营养盐，其它3条溪流则均以NaCl作为示踪剂，以KH₂PO₄和NH₄Cl为添加营养盐进行同步添加.鉴于各溪流的氯离子(Cl^-)、NH₄⁺-N和SRP背景浓度的不同，相应的营养盐和示踪剂投加浓度、投加量也不尽相同.在现场利用溪水将示踪剂和营养盐充分混合，投加点选在水流较急且水深较浅的浅滩上，投加时间控制在15 s以内.在所研究的溪流河段上大致均匀地布设3~4个采样点位，从上游到下游依次记为A、B、C和D.而且，投加点O距离采样点A足够远，以确保示踪剂与溪流充分混合.

在每一次实验过程中，利用100 mL塑料瓶采集水样.考虑到示踪剂和添加营养盐从投加点流到各采样点需要一定的时间过程，故此对采样点A、B、C或D分别设定不同的开始采样时间，并以相同的时间间隔取样.鉴于溪流流速的不同，将关镇河支渠和十五里河的时间间隔设为0.5 min，二十埠河一、二级支流取1 min.采用人工手动采样，并由专人负责报时.为控制示踪实验进程，同时获得较为完整的示踪剂(营养盐)浓度-时间穿透曲线(BTC)，现场采用KL-138(II)笔式电导率计测定水样电导率，当测定值达到背景值时停止采样.在实验室，将一部分水样利用氯离子选择性电极(参比电极232-01、氯离子电极PCl-1-01)和PXS-215离子活度计，测定水样中Cl^-浓度；另一部分水样经滤膜过滤后，分别以纳氏试剂光度法和钼锑抗分光光度法测定NH₄⁺-N和SRP浓度.

OTIS(One Dimensional Transport with Inflow and Storage)模型是用于描述一维小河流溶质迁移转化特征的数学模型.该模型基于对流扩散方程，并在考虑侧向补给、暂态存储交换、一阶衰减和吸附作用等综合影响后，由主渠道流动水体和暂态存储区两部分水质控制方程耦合而成，其微分方程形式如下(Runkel，1998)：

OTIS模型中，A、A_s、D、Q、q_L和α反映水文过程的影响，称为模型水文参数，可由Cl^-浓度BTC计算得到；而非水文参数过程的影响(如一阶衰减、生物吸附等)，则是借助营养盐的吸收系数λ和λ_s反映，它是在水文参数的基础上根据营养盐浓度数据优化得出的.该模型的求解和参数估值，可以利用Runkel提出的OTIS应用程序和OTIS参数优化程序包实现.

暂态存储区的溶质滞留能力可以利用溶质在暂态存储区的水力停留时间T_s、在主河道的停留时间T_c、在进入存储区前的平均行迹长度(即水力吸收长度)L_s及单位河段长度的存储区停留时间R_h表示，相应的表达式分别为(Wondzell，2006;Lautz et al., 2007)：

由于F_med的大小与河段长度有关，为便于不同溪流水体的比较，通常取标准长度200 m进行计算，即取F_med²⁰⁰.

现场示踪实验得到4条溪流水体的Cl^-浓度BTC曲线(图 1).可以看出，BTC曲线的规律性较强，均存在一定程度的拖尾现象，而且越往下游曲线变得越为扁平，左侧延展和右侧拖尾现象也越为严重.不仅如此，第1个采样点位的曲线峰值都显著高于第2个采样点位，而第2个采样点位与其后各采样点位BTC峰值变化的剧烈程度明显下降.

图 1(Fig. 1)

图 1 Cl-实测浓度及模拟浓度穿透曲线 Fig. 1 Breakthrough curves of measured and modeled Cl- concentrations

将采样点A作为上游边界条件，根据各采样点位的Cl^-浓度BTC数据信息，结合实测和计算得到的溪流水面宽度、水深、流速、流量等参数值，利用OTIS应用程序和OTIS-P优化程序软件，通过不断调整和优化计算，得到OTIS模型水文参数D、q_L、A、A_s和α值(表 1).

表1(Table 1)

表1 OTIS模型参数估计值 Table 1 Estimates of hydrological parameters in OTIS model

表1 OTIS模型参数估计值 Table 1 Estimates of hydrological parameters in OTIS model 溪流名称 河段 Q/ (m3 · s-1) v/ (m · s-1) qL/ (m3 · s-1 · m-1) D/ (m2 · s-1) A/m2 As/m2 α/s-1 AB 0.112 0.239 2.50×10-5 0.203 0.468 0.109 1.84×10-3 关镇河支渠 BC 0.112 0.297 2.00×10-6 0.011 0.377 0.187 9.73×10-3 CD 0.112 0.250 2.00×10-6 0.010 0.450 0.082 2.58×10-3 二十埠河一级支流 AB 0.035 0.054 1.01×10-6 0.026 0.658 0.262 7.87×10-4 BC 0.040 0.081 1.01×10-4 0.146 0.496 0.004 3.45×10-4 AB 0.064 0.064 2.01×10-5 0.112 0.989 0.251 2.42×10-4 二十埠河二级支流 BC 0.064 0.076 1.00×10-6 0.010 0.834 0.347 2.68×10-3 CD 0.078 0.189 1.78×10-4 0.010 0.414 0.311 7.04×10-3 AB 0.506 0.275 1.00×10-6 0.154 1.840 0.098 2.04×10-3 十五里河源头 BC 0.526 0.237 1.62×10-4 0.223 2.220 2.390 1.12×10-3 CD 0.536 0.289 1.03×10-4 0.010 1.860 0.545 5.10×10-3

从表 1可以看出，4条溪流均存在一定的侧向补给作用，而且空间尺度相对较大的十五里河源头段和二十埠河二级支流侧向补给强度较尺度稍小的关镇河支渠、二十埠河一级支流大.从实地调查的情况看，十五里河源头段下切深度较大，渠边浅滩和护岸块石缝隙地下水渗流补给痕迹明显，甚至在采样期间也发现来自左侧四方化工集团生活区、右侧建筑工地和生活小区暗管排水汇入；二十埠河二级支流位于丘陵岗坡地下方，地势较为低洼，滨岸两侧林地土壤较为潮湿，渗流补给可能性大.二十埠河一级支流渠道下切较浅，两侧菜地的地表水、地下水补给不明显；关镇河支渠属于农村排洪沟渠，虽有上游化粪池和沿途豆制品作坊废水排入，但水量一般并不大，而且实验河段位于岗坡上，地下水补给能力不足.由此，可以认为4条溪流之间q_L值大小关系基本与事实相符.此外，关镇河支渠、十五里河源头段及二十埠河二级支流的交换系数α值大体相近，且较二十埠河一级支流高一个数量级.

表 2展示了4条溪流水文参数A、A_s、D、Q和α的平均值大小，以及与国外空间尺度和水文水力条件情况相似的小河流/溪流水体的比较.不难看出，所有参与比较的溪流水体在D、A_s指标方面都非常相近，α值也基本上都处于10^-4~10^-3数量级.

表2(Table 2)

表2 与国外其它代表性小河流暂态存储参数的比较 Table 2 Comparison of transient storage parameters between the studied headstreams and abroad streams

表2 与国外其它代表性小河流暂态存储参数的比较 Table 2 Comparison of transient storage parameters between the studied headstreams and abroad streams 溪流名称 Q/ (m3 · s-1) D/ (m2 · s-1) A/m2 As/m2 α/s-1 来源 关镇河支渠 0.112 0.075 0.432 0.126 4.72×10-3   二十埠河一级支流 0.038 0.086 0.577 0.133 5.66×10-4 本研究 二十埠河二级支流 0.069 0.044 0.746 0.303 3.32×10-3   十五里河源头段 0.523 0.129 1.970 1.011 2.75×10-3   Ball Creek 0.043 0.059 0.390 0.144 2.04×10-3 Webster et al., 2003 Sycamore Creek 0.066 0.203 0.300 0.175 1.36×10-3 Webster et al., 2003 Payne Creek 0.007~0.033 0.088~0.017 0.076~0.300 0.028~0.317 (0.32~3.40)×10-3 Jin and Ward， 2005 Goodwin Creek 0.019~0.055 0.040~0.940 0.410~0.940 0.130~1.040 (1.00~8.00)×10-4 Stofleth et al. 2008 Cherry Creek 0.045 0.590 0.240 0.046 1.29×10-4 Jin et al., 2009 Erpe Creek 0.130~0.607 0.085~1.140 1.020~3.040 0.073~0.848 (4.10~8.90)×10-4 Gucker et al., 2006 Eagle Creek 0.263 0.109 0.860 0.217 2.15×10-3 Webster et al., 2003

达姆科勒数(DaI)常用来评估模型对暂态存储过程的灵敏性和由OTIS-P优化的水力参数的可靠性，其表达式为：DaI=[α(1+A/As)L]/v.当DaI接近1.0 时，参数的不确定性最低，当DaI处在0.1到10之间时，认为参数值是可以接受的(Jin et al., 2005).由表 3可见，4条溪流水体的DaI值绝大部分都处于0.1~10之间，表明本研究所得的模型水文参数值是可靠的.根据模型水文参数值(表 1)，利用公式(3)~(7)计算暂态存储各项指标，结果见表 3.

表3(Table 3)

表3 暂态存储指标值 Table 3 Estimates of transient storage metrics

表3 暂态存储指标值 Table 3 Estimates of transient storage metrics 溪流名称 河段 As/A Tc/s Ts/s Ls/m qs/ (m3 · m-1 · s-1) Rh/ (s · m-1) DaI Fmed200 关镇河支渠 AB 0.233 544 127 130 8.60×10-4 0.972 3.17 14.8% BC 0.496 103 51 31 3.67×10-3 1.672 6.13 33.13% CD 0.182 388 70 97 1.16×10-3 0.728 3.76 13.44% 全部渠段 0.304 345 83 86 1.90×10-3 1.124 4.35 20.46% 二十埠河一级支流 AB 0.398 1271 506 68 5.18×10-4 7.401 2.56 26.94% BC 0.010 2899 25 236 1.71×10-4 0.108 24.36 0.50% 全部渠段 0.204 2085 266 152 3.45×10-4 3.755 13.46 13.72% 二十埠河二级支流 AB 0.254 4132 1048 266 2.40×10-4 3.948 1.51 20.23% BC 0.416 373 155 28 2.24×10-3 5.448 7.42 29.33% CD 0.751 142 107 27 2.91×10-3 3.968 7.20 42.85% 全部渠段 0.473 1549 437 107 1.80×10-3 4.455 5.38 27.61% 十五里河源头段 AB 0.053 490 26 135 3.76×10-3 0.193 11.81 3.90% BC 1.080 893 967 213 2.48×10-3 4.551 1.15 31.67% CD 0.294 196 58 57 9.45×10-3 1.016 7.30 22.03% 全部渠段 0.476 526 350 135 5.23×10-3 1.92 6.75 19.20%

研究表明，较长的水力停留时间有利于溶质与生物或底部基质的充分接触，这对可生化降解污染物的去除是有利的(Peterson et al., 2001).一般地，T_s数值小，意味着溪流存储区对于溶质的调控能力差，暂态存储区对于溶质的截留、净化作用较弱.由表 3可以看出，4条溪流各渠段T_c基本都显著超过T_s，意味着这些溪流水体的溶质滞留效应可能主要来自主渠道流动水体，而不是暂态存储区.而且，二十埠河一级支流中主渠道的可能贡献尤为突出，十五里河暂态存储区的贡献水平似乎也较大.当然，不同溪流水体主渠道流动水体与暂态存储区的相对滞留贡献水平如何，还需要结合溶质种类及其理化性质，以及溪流中生物因素和非生物条件等综合确定.这里，二十埠河二级支流的T_s平均值最大，十五里河源头段次之，关镇河支渠则为最小；从T_c来看，二十埠河一、二级支流都显著高于十五里河和关镇河，而且后两者大小较为接近.综合考虑T_c、T_s、L_s和R_h等指标，得到4条源头溪流暂态存储能力排序为：二十埠河二级支流＞二十埠河一级支流＞十五里河源头段＞关镇河支渠.

表4(Table 4)

表4 NH4+-N和SRP吸收系数 Table 4 Uptake rates of NH4+-N and SRP

表4 NH4+-N和SRP吸收系数 Table 4 Uptake rates of NH4+-N and SRP 溪流名称 河段 λ-SRP/s-1 λs-SRP/s-1 λ-NH4+/s-1 λs-NH4+/s-1 关镇河支渠 AB 2.37×10-5 4.40×10-4 ― ― BC 5.92×10-4 2.22×10-4 ― ― CD 5.20×10-4 3.34×10-5 ― ― 全部渠段 3.79×10-4 2.32×10-4 ― ― 二十埠河一级支流 AB 1.59×10-4 1.23×10-5 -2.33×10-5 -1.31×10-6 BC 1.01×10-6 6.42×10-7 -1.01×10-4 -1.41×10-5 全部渠段 7.98×10-5 6.49×10-6 -6.22×10-5 -7.71×10-6 二十埠河二级支流 AB 9.76×10-5 1.22×10-4 2.18×10-4 6.01×10-7 BC 4.32×10-5 1.05×10-5 1.53×10-4 5.73×10-7 CD 6.72×10-8 6.03×10-8 -2.90×10-4 -1.90×10-4 全部渠段 4.69×10-5 4.42×10-5 2.70×10-5 -6.30×10-5 十五里河源头段 AB 5.89×10-4 7.69×10-6 7.52×10-7 8.21×10-9 BC -1.01×10-4 -2.01×10-4 9.91×10-7 9.80×10-5 CD 2.81×10-6 2.66×10-4 -2.01×10-4 -2.81×10-4 全部渠段 1.64×10-4 2.42×10-5 -6.70×10-5 -6.10×10-5

A_s/A比值常被作为暂态存储区相对大小的度量，其在数值上相当于存储区停留时间与整个停留时间的比值.总的来看，十五里河源头段、二十埠河二级支流的A_s/A值相对较高，二十埠河一级支流则相对最低.Runkel(2002)通过对不同用地类型小河流、溪流、沟渠等小尺度水体的研究，得到F_med²⁰⁰的变化范围为0.12%~68%.本研究中，4条溪流相应的F_med²⁰⁰变化范围为0.50%~42.85%，与国外相似尺度小河流水体大体相当.溪流单位长度存储区的地下水交换通量可根据q_s=αA粗略估算(Lautz et al., 2007)，结果见表 3.

根据表 1的水文参数D、q_L、A、A_s和α值，结合各采样点位的添加营养盐BTC数据信息，利用OTIS应用程序和OTIS-P优化程序软件，计算得到氮磷营养盐的一阶吸收系数λ-SRP、λ_s-SRP、λ-NH₄⁺和λ_s-NH₄⁺，具体见表 4.这里，局部渠段出现了λ或λ_s＜0的情况，意味着NH₄⁺-N或SRP不是处于吸收状态，而是出现了释放现象(Haggard et al., 2005).就NH₄⁺-N来看，二十埠河一级支流的整个实验段全都处于释放状态，且λ-NH₄⁺较λ_s-NH₄⁺高1个数量级；十五里河λ-NH₄⁺与λ_s-NH₄⁺数值大小基本相当，且总体上处于释放状态；二十埠河二级支流的λ-NH₄⁺与λ_s-NH₄⁺处于同一数量级，但主渠道总体上处于吸收状态，而暂态存储区则处于释放状态.就SRP而言，关镇河支渠λ-SRP与λ_s-SRP处于同一数量级10^-4，二十埠河二级支流λ-SRP与λ_s-SRP则同处于10^-5数量级；十五里河源头段和二十埠河一级支流的λ-SRP则均较λ_s-SRP高1个数量级，且仅有十五里河的BC渠段λ-SRP与λ_s-SRP处于负值状态.不难看出，在主渠道流动水体与暂态存储区NH₄⁺-N和SRP滞留特征方面，不同类型源头溪流存在很大的差异性.

事实上，国外学者也发现，在不同营养盐水平或底质构成情况下，溪流氮磷养分吸收系数可能表现出较大的变化性.如McKnight等(2004)在对冰川融雪溪流营养盐吸收模拟中发现，主渠道流动水体SRP的吸收系数达1.4×10^-4~3.8×10^-4 s^-1，而暂态存储区的吸收系数则可忽略不计，也就是说SRP的衰减几乎都是来自主渠道水流作用.Argerich等(2011)在对人工调控渠道研究中发现，在渠道底质为鹅卵石和砂子时，主渠道和暂态存储区SRP的吸收系数分别为2.1×10^-3~2.4×10^-3、6.0×10^-5~1.3×10^-3 s^-1，NH₄⁺-N的吸收系数分别为3.5×10^-3~4.4×10^-3、1.1×10^-6~1.3×10^-6 s^-1；而在底质为淤泥时，主渠道和暂态存储区SRP的吸收系数分别是1.4×10^-3、2.8×10^-3s^-1，NH₄⁺-N吸收系数分别是3.7×10^-3、4.5×10^-3 s^-1.

一般来说，河床透水性较好的溪流，其潜流带就大，暂态存储区对于溶质的滞留影响潜力也就越大；而透水性较差的溪流水体，不仅潜流带和暂态存储区几何尺度较小，而且其相应的F_med²⁰⁰也不会很大(Jin et al., 2005;Runkel，2002).但溪流暂态存储能力是多种因素综合作用的结果，在这些因素中，溪流地形和河床地貌特征的影响不容忽视(Wagenschein et al., 2008; Baker et al., 2011; Orr et al., 2006; Wondzell，2006).尽管十五里河的河床较为板结、沉积物较少，但F_med²⁰⁰值依旧较为可观，笔者以为这可能与两方面的因素有关：一是十五里河源头段虽为城市渠道化河段，河床沉积物相当少，但该源头段的河床地貌形态却颇为丰富，特别是成片相连的“深潭-浅滩”分布特征，加之河床上大量散落的大块石，对于增加渠道的溶质暂态存储潜力有很大帮助；二是该源头段两侧暗渠和地下水侧向补给作用较为活跃，这都在很大程度上增加了暂态存储的影响.

源头溪流具有水深较浅、流量较小、面积/体积比值较大的特点，因此，往往具有比大河流更短的养分吸收长度.在浓度较低时，源头溪流甚至可以在几分钟至几小时、几十米至数百米的时空尺度内将输入的无机氮去除和转化(Peterson et al., 2001).从源头溪流水质背景情况的调查可以看出，本研究的4条源头溪流NH₄⁺-N和SRP浓度都相当高，甚至达到饱和或超饱和状态，更是远远高于国际公认的水体发生富营养化的TN和TP浓度限值(即TN为0.2 mg · L^-1，TP为0.02 mg · L^-1).截至目前，有关源头溪流氮磷养分滞留特征的研究，主要还是集中在欧美发达国家，而且研究对象一般都是针对养分较为贫乏的山地溪流、冰川融雪或荒漠地区小河流(毛战坡等，2006).由于水体氮磷营养盐浓度较低，溪流水体氮磷养分更多地表现为吸收特性，鲜有出现一阶吸收系数为负值的现象，即便是一些城市小河流或农田排水沟渠，其NH₄⁺-N和SRP背景浓度往往也都远低于合肥地区的源头溪流.事实上，合肥地区源头溪流中氮磷高含量情况在国内非常普遍.需要特别指出的是，由于本研究针对每条溪流水体仅是开展了一次示踪实验，还不能从根本上反映各类型源头溪流氮磷滞留的基本特征，因此，其具有的代表性还需进一步检验和论证.

研究表明，溪流氮磷养分吸收效能将会随着溪水氮磷营养盐浓度的增加而降低(Covino et al., 2010; Peterson et al., 2001).本研究中，除关镇河外，其余3条溪流氮磷营养盐吸收系数都不同程度地出现了负值，不难推断，这与水体氮磷养分背景浓度过高，致使溪流水体对N、P的吸收已基本达到饱和状态有很大的关系.在表 4中，不同程度地出现了同一条溪流水体NH₄⁺-N和SRP吸收系数(λ、λ_s)正、负不一样的情况，表明溪流水体对于NH₄⁺-N和SRP起着不一样的“源”或“汇”作用.一些学者对受点源排污或污水处理厂排水影响的小河流氮磷滞留能力的研究中也发现，在部分河段出现了氮磷释放的现象(Sánchez-Pérez et al., 2009; Haggard et al., 2005).就本研究而言，示踪实验开始时，上部渠段溪流中营养盐浓度急速增大，待到添加营养盐瞬时投放结束后，溪水中营养盐浓度很快下降，于是先前吸附在悬浮颗粒物或潜流带表层沉积物上的一部分氮磷营养盐又可能会重新释放出来，并随水流向下游传输，从而导致中下部渠段水体氮磷营养盐浓度的进一步升高，这与氮磷养分背景浓度较低的情况有着很大的不同(Powers et al., 2009)，这也许正是4条溪流负的一阶吸收系数λ和λ_s主要出现在中、下游渠段的缘故.

1)4条溪流水体的α值都处于10^-4~10^-3数量级，其中，关镇河支渠、十五里河源头段和二十埠河二级支流的交换系数α值大体相近，且均较二十埠河一级支流高一个数量级.

2)4条不同类型溪流水体各渠段T_c基本都显著超过T_s，但在程度上存在一些差异，暗示这些溪流水体的溶质滞留效应可能主要来自主渠道流动水体，而不是暂态存储区作用；综合考虑T_c、T_s、L_s和R_h等指标，得到各源头溪流暂态存储能力排序为：二十埠河二级支流＞二十埠河一级支流＞十五里河源头段＞关镇河支渠.

3)在对NH₄⁺-N、SRP的滞留特征方面，不同类型源头溪流主渠道流动水体与暂态存储区之间存在很大的差异性.

4)二十埠河一、二级支流及十五里河源头段，不同程度地出现了氮磷λ或λ_s＜0的情况，表明溪流存在NH₄⁺-N、SRP释放现象，这与过高的N、P背景浓度有很大关系.