三峡水库高岚河水华控制实践与探索

为治理三峡水库蓄水后支流库湾的水华,在三峡水库典型次级支流高岚河进行了机械、植物药剂、生物操纵和生态调度控制藻类水华的相关试验,结果表明：利用特制的机械设备和植物药剂可以在一定程度上控制藻类水华的发生和发展,可以用于对藻类水华的应急处置;放流鲢鱼的非经典生物操纵技术对水华具有较好的抑制作用,达到了水环境保护和渔民增收的双重目的;生态调度能够改变水体的水动力学环境,能在一定程度上控制藻类水华。     

水华前后叶绿素a变化及其与水质因子的关系

针对目前关于叶绿素a(Chl-a)与水质因子关系的研究成果多是基于分析水华发生后水质资料的现状,以我国南方某水库2003年2月—2009年12月的水质资料为基础,分析水华(2006年)前后水库Chl-a随时间的变化特征和Chl-a与总氮(TN)、总磷(TP)、pH值、透明度(SD)和溶解氧(DO)的相关关系。结果表明:水华发生前(2003—2005年)叶绿素a峰值主要出现在夏季,水华发生后(2007—2009年)叶绿素a峰值集中在冬季出现,冬季发生水华的可能性增加;水华发生前Chl-a与TN、TP、SD、pH值、DO均无显著的相关关系,水华发生后Chl-a与TP、SD、pH值、DO的相关关系显著增强,表现为直接或间接的线性关系。     

三峡水库典型支流水华机理研究进展及防控措施浅议

支流水华问题已成为三峡水库生态环境目前较为主要的环境问题。通过收集、整理当前三峡水库水华研究成果,系统分析、总结了支流水华暴发机理及主要影响因子,提出了相应对策及措施。结果表明:支流分层异重的产生是三峡大坝建设对水文的最大改变,以此动力背景为基础的支流营养盐补给模式及水体特殊分层是支流水华暴发的重要影响因素。针对这一特点,只有持续开展三峡及上游流域污染综合治理工作,才能从根本上降低三峡水库营养盐、控制水华;而且,通过水库调度改变支流异重流特性来控制支流水华具有可行性。建议深入开展相关研究及示范。     

湖泊等封闭及半封闭性水体水华治理方法

 湖泊（包括天然湖泊和水库）水华一直是水环境治 理中的热门课题。为了对湖泊和河流的水体特征进行比较,先指出湖泊等封闭半封闭水体水 华频发的原因,然后结合实例,介绍相关的水华治理手段,并重点评述几种水华的生态治理 措施。     

淡水藻类生长的环境影响因子分析——以铜绿微囊藻为例

淡水藻类的快速生长易导致水体"水华"。藻类生长受其自身生理特征和外界环境因子共同作用。选取"水华"爆发常见的藻种——铜绿微囊藻为研究对象,通过总结国内外相关实验以及理论研究成果,分析环境因子包括氮、磷营养盐(浓度、形态及氮磷比)、光照(强度和周期)、温度、pH、盐度及水力扰动对其生长的影响。基于上述讨论分析总结藻类生长的适宜环境条件,提出抑制藻类"水华"的必要控制措施和相关技术构想。     

河流水华防控生态调度技术

技术介绍 针对河流水华预警预报不准确、生态需水量核算困难、防控水华的流量(流速)需求不明确等问题,研发了河流水华预测预警技术、河流水华生态需水核算技术和抑制河流水华的生态调度技术.     

HJ-1B和Landsat卫星蓝藻水华监测能力评估——以洱海为例

蓝藻水华是富营养化湖泊共同面临的问题。遥感技术为快速、大范围水华监测提供了可能,选取遥感数据应首先明确不同卫星的水华监测能力。以洱海为例,对比分析HJ-1B和Landsat卫星在内陆中小湖泊水华监测的时间和空间监测能力,评价两者在水华监测中的适用性及优势。结果表明:两者均能有效识别水华,提取水华分布细节信息,相比MODIS更适合用于中小湖泊水华监测;进一步分析表明,综合两者数据监测蓝藻水华,可以更加客观统计水华时间特征,描述水华空间分布发展规律,对于其它中小湖泊利用遥感手段辅助水华监测具有参考意义。     

微囊藻水华暴发的水动力机理与模拟研究进展

微囊藻水华暴发会加剧水质恶化,影响用水安全,破坏水生态系统平衡,威胁人类健康,是全球普遍面临的水生态灾害之一。微囊藻水华暴发的水动力机理与模拟是开展相关水华防治的关键,是当前环境与生态水力学研究的前沿热点与难点。本文对国内外微囊藻水华暴发的水动力机理与模拟研究工作进行了梳理,包括:归纳了微囊藻自主迁移的生物学机制;总结了静水环境下微囊藻个体与群体的垂向迁移机制;梳理了风生流、异重流等典型流态下微囊藻聚集的水动力机理;从粒子模型与连续介质模型角度,阐述了微囊藻迁移分布模拟方法以及应用;凝练了微囊藻水华暴发水动力机理与模拟研究领域未来需要解决的若干关键问题。     

加拿大安大略省藻类水华发生趋势分析

确定藻类水华的优势种是加拿大安大略省环保部应对藻类水华事件的主要措施之一.收集分析了加拿大安大略省1994年以来的水华报告,发现1994 ～2009年藻类水华的发生次数增长明显,并以蓝藻为优势种的藻类水华最为明显.藻类水华的发生具有地理分布和季节性分布特点.     

MBR技术在城市湖泊水华治理工程中的应用

北京市动物园湖是我国第一个采用MBR（膜．生物反应器）处理工艺对湖水进行净化的城市湖泊。本文结合动物园湖的水质特点,首次设计出“MBR＋推流微循环＋管道大循环＋生物系统”的水华综合治理方案,为城市水环境水华治理提供了成功案例。在目前全国各大城市水华频发、水资源短缺的情况下,具有一定的推广价值,对相关部门的投资决策具有重大参考意义。     

基于动态朴素贝叶斯分类器的明渠水华风险评估模型

水华风险不仅是水利工程规划时需要考虑的环境问题,也是水利设施运营时不能忽视的监测项目。为了提高明渠水化风险等级预测的准确率,针对水华成因的不确定性和发展的时序性,基于动态朴素贝叶斯网络分类器提出一种应用于明渠的水华风险评估模型。模型用水华风险等级结点对应藻叶绿素a(Chla)的浓度,并考虑了9项影响水藻生长的因素。采用主成分分析法,处理专家咨询结果,进行参数的设计。在苏州河道北门桥2011年6月初至9月初观测的53例连续监测数据上,与基于朴素贝叶斯网络分类器的评估模型进行比较实验。混淆矩阵显示对中等风险情况的预测识别率提高了15.625%,单尾配对t检验表明在显著性水平0.05时,两模型预测识别率差异显著。考虑了时序特征的基于动态贝叶斯网络分类器的评估模型对明渠中等水化风险的预测识别率提高显著。     

三峡水库大宁河春季水华藻类分布及影响因子

以三峡水库支流大宁河2010年3月中旬的水华调查数据为依据,分析浮游藻类分布规律,并探讨其影响因子。结果表明,在容易暴发水华的库湾开阔地带之外,狭窄的峡谷地带亦会暴发严重水华,并且持续时间更长;河口区域的浮游藻类则表现出比其他区域更好的群落稳定性和生物均匀性。在此次水华的前、中期,浮游藻类的群落稳定性随生物量增大而降低;后期则随其增大而增加。通过对样品的定量分析,共鉴定浮游藻类7门24属,主要为绿藻和甲藻,第一优势种为拟多甲藻,占到总藻类的38%,其次为小球藻和衣藻。观察到藻类群体有垂直迁移现象,可能因藻类有趋光性所致。拟多甲藻水华的暴发会降低水体氮磷比,而随着水华的消退,水体氮磷比会较迅速地恢复到一个较高水平。在水华前期,总磷与浮游藻类群落稳定性呈现高度负相关,在中、后期其相关性减弱。     

河湖水华预测方法研究

以水华预测研究方法的发展为主线,着重从机理生态建模和智能方法建模两方面对水华预测方法进行总结。通过对国内外常用预测模型的建立思路和应用实例进行分析和描述,比较了机理模型和智能模型的优缺点和使用范围。最后,针对目前水华预测存在的问题进行了分析,指出机理建模和智能方法的有机结合将为准确预测水华提供有效的途径。     

基于生物操纵的富营养化湖库蓝藻控制实践

介绍了复旦大学研究团队负责实施的基于生物操纵的3个湖库蓝藻控制成功案例,总结了取得成功的共性理念和关键技术,重点涉及"内外共生源"的概念及其放大作用、控制蓝藻水华对治理湖库富营养化的作用、经典和非经典生物操纵技术的协同作用、从冬季开始的生物持续控藻在富营养化湖库水华控制中的作用、食藻动物的科学投放,以及滤食鱼类粪便二次污染控制的重要性等。     

基于水龄抑制蓝藻水华的供水水库取水方案优选

水体交换年龄称为水龄。水龄长是水库富营养导致蓝藻水华的重要因子。水龄也是环境水体混合过程分析中最佳的示踪指标,可描述水团的混合和更新、污染物的混合和消解等,故常用于研究湖库水体被外源水置换的能力。采用基于染色模拟的水龄模拟方法,改进了EFDC模型,以优选太仓二水厂供水水库取水泵房位置为例,建立了三维数学模型,模拟了不同布置方案对供水水库环流结构和水龄的影响,从而优化供水水库的水龄分布,抑制蓝藻水华。由于水库的氮磷营养盐输入量、水深、气温等自然条件难以控制,通过优化取水泵房位置可以改变水库环流特性,改善水库水体水龄分布,减少水龄、抑制蓝藻生长,从而降低水库富营养化的风险。     

水动力条件对藻华的影响

水动力条件在湖泊富营养化及藻华爆发的过程中起着决定性的作用.研究了水动力条件对藻类生长的影响,从而找出控制藻类生长的关键因素和相关参数.对于防治藻华具有重要意义.     

Spatial and temporal variations in algal blooms in the coastal waters of the western South China Sea

Algal blooms occur frequently in the coastal waters of the western South China Sea (SCS). This paper reports spatial and temporal variations of algal bloom events in these waters from 1993 to 2007. Twenty-five algal bloom events occurred in summer in the coastal waters of South and Central Vietnam where they were associated with wind-induced, coastal, nutrient upwelling and river discharges; a further eight events occurred in the coastal waters of North Vietnam. A greater number of algal bloom events were observed in 1999 and 2002, and were accompanied by several previously unobserved species for the study period. These events may be related to the El Niño events of 1998 and 2002. Furthermore, the bloom-causative species Trichodesmium erythraeum (Cyanophyta) entirely dominated the phytoplankton community of algal blooms during 1993–1999 whereas the species Phaeocystis globosa (Haptophyta) dominated blooms after 2002. This study establishes a basis for further long-term research of algal bloom event variations, and provides a compiled scientific reference that may be used for later prediction of Harmful algal blooms (HABs).     

Simulation of harmful algal blooms using a deterministic Lagrangian particle separation-based method

Algal blooms (red tide) are often observed in Hong Kong's coastal waters. These algal blooms can cause discoloration of the marine water, and may result in severe dissolved oxygen depletion and fish kills; most harmful algal blooms (HAB) are caused by diatoms and dinoflagellates. Diatoms are non-motile algae relying on water turbulence for suspension and nutrient supply. Dinoflagellates, on the other hand, can undergo diel vertical migration. At night, the algal cells swim down the water column to uptake nutrient and store it as internal nutrient reserve (cell quota). During daytime, they ascend to the water surface to carry out photosynthesis using the nutrient reserve. Diel vertical migration is an important adaptive strategy of dinoflagellates to form blooms in stratified waters.In this paper, the vertical migration behaviour of dinoflagellates is modelled using a simple deterministic Lagrangian model based on a NEighbourhood Separation Technique (NEST). The method is based on relative diffusion concepts, and simulates the diffusion process via an equivalent macroscopic motion; it uses far less number of particles than that required in random walk methods. The Lagrangian cell quota based algal dynamics is incorporated in a one-dimensional model to predict the vertical structure of water quality. Dinoflagellates are represented by a number of particles, with algal growth dependent on its nutrient reserve and the available light intensity. Swimming behaviour is simulated by the corresponding advective translocation of the particle. The model is applied to study species competition, resulting in a simple bloom prediction criterion based on nutrient availability and vertical diffusivity. In addition, the changes in water quality during an observed dinoflagellate bloom in Hong Kong coastal waters are well supported by field data; the role of stratification and diel vertical migration on the bloom formation and the signature of dissolved oxygen are discussed.