控制汉江中下游春季硅藻水华的关键水文阈值及调度策略

导致汉江水华暴发的主要因素为高营养盐负荷、缓慢的流速、较小的流量、晴好的气候条件等原因。对水华暴发期间的汉江中下游主要水文站点的水文学特性进行了分析,研究提出了汉江中下游春季水华暴发的关键水文阈值,并提出了控制汉江中下游春季硅藻水华暴发的生态调度策略,研究结果可为南水北调中线工程的科学调度提供依据和参考。     

2018年汉江中下游水华成因分析与治理对策

2018年2月汉江中下游再次暴发硅藻水华,从2月8日至3月中下旬,历时30余天,是有资料记载以来最长的一次。自水华暴发后,长江水利委员会及时启动应急预案,利用汉江中下游梯级水库群进行了水量调度,以控制水华的进一步发展,同时在汉江中下游河段设置了6个监测断面进行逐日监测。调查结果显示：此次硅藻水华优势种为汉氏冠盘藻（Stephanodiscus hantzschii）,暴发期其藻密度最高达到了3200万cell/L,水华影响范围从原先的武汉至仙桃段延伸至了兴隆库区。根据调查结果,分析了水华发生的几点原因,包括硅藻优势种种源问题、污染源控制问题以及特殊的水文气象情势等,并提出了严控污染输入、优化水量调度方案、完善管理机制等几点治理对策。但要永久解决汉江水华问题,还需地方各级政府在当前河长制要求下积极作为,全面保护汉江水生态环境,彻底解决流域面源污染问题。     

水动力条件下蓝藻水华生消的模拟实验研究与探讨

蓝藻水华是当今世界共同面临的重大水污染问题之一。通过室内模拟实验,在温度、光照、初始pH值和营养盐等基本条件相同的前提下,模拟水流流速分别为10、20、30、40 cm/s时铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)水华的产生与消亡过程。实验表明,在10~40 cm/s流速区间里藻类生长周期随流速增大而变长,藻类最大现存量在40 cm/s流速下最大,在10 cm/s流速下最小,流速为30 cm/s时藻类比增率最大,较适合藻类生存,在整个水华暴发过程中水体氮磷营养浓度呈下降趋势,水体的pH、DO和Ec变化不大。     

河流水华暴发成因分析及其生态恢复研究初探

湖泊、水库水体富营养化日趋严重,河流水华频繁发生,严重影响了水体的功能,改变了水生态环境.分析认为水华暴发的形成原因主要有以下3个方面:①营养物质相对比较充足;②气候条件相对比较适宜;③水流流态相对比较缓慢.结合水华成因对河流生态恢复的方法做了简单的探讨.通过生态治理,控制水体中COD、BOD、TN、TP等污染物的含量及藻类等的生长,河流的水华可以得到进一步的解决.     

福建省山仔水库富营养化特征

通过水质主要指标的时空变化以及气象、水文条件等因素,研究山仔水库富营养化特征。研究表明,山仔水库1997~2005年年平均质量浓度总氮为0.59~2.89mg/L,总磷为0.035~0.063mg/L,总氮、总磷从1997年开始呈现下降趋势,2001年后又有所回升,水库的进口、支流入口的总磷、总氮、COD、藻类数量相对较高。在1年内藻类种群冬、春季以硅藻为主,其余季节以蓝藻为主,水花微囊藻为优势种群持续的时间最长,每年的春末、秋初有2个藻类生长的高峰期。枯水年份水库水体滞留时间长,水力交换能力差,是导致2000~2004年水库水华频繁暴发的主要原因。     

汉江中下游水质现状及污染趋势分析

通过对1992,1998,2000,2003年汉江4次暴发严重"水华"事件的成因分析,表明汉江中下游频发"水华"的最根本、最直接原因是水体中N,P等营养物含量偏高,是水质恶化与水流、气象等因素共同作用的结果。在对近20年汉江中下游水质监测资料的统计分析基础上,研究了汉江中下游水质污染的现状、特点及变化发展趋势,并对南水北调中线工程实施调水后可能对汉江中下游水环境的影响进行了预测,提出了保护汉江中下游水环境、促进水资源可持续利用的对策措施。     

唐山市南湖水华综合防治初探

1.水华的成因及危害 水华就是淡水水体中的藻类大量繁殖的一种自然生态现象,是水体富营养化的一种特征,主要由于大量含氮、磷元素的污水进入到水体后,蓝藻、绿藻、硅藻等藻类成为水体中的优势种群,在适宜的气候条件下,大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。水华的形成有两个必要因素,二者缺一不可。一是水体富营养化     

基于水文水动力耦合模型的平原湖区土地利用变化对排涝模数的影响

为准确模拟平原湖区土地利用变化对排涝模数的影响,选取湖北省四湖流域螺山排区作为研究区,利用构建的SCS-MIKE11耦合模型计算不同时期土地利用类型下的排涝模数,分析土地利用变化对排涝模数的影响,并通过设置不同水旱比、水面率和地面硬化率的组合,对土地利用变化条件下的排涝措施进行模拟优化。结果表明:在10 a一遇的1 d暴雨3 d排除和3 d暴雨5 d排除的标准下, 2011年土地利用方式下求得的排涝模数比1994年求得的排涝模数大,分别增加了159.3%和33.6%;在保持水旱比和水面率不变的情况下,地面硬化率每增加1%,1 d和3 d暴雨下排涝模数分别增加0.005 m³/(s·km²)和0.003 m³/(s·km²);在保持水旱比和地面硬化率不变的情况下,水面率每增加1%,1 d和3 d暴雨下排涝模数分别减小0.016 m³/(s·km²)和0.012 m³/(s·km²);在保持水面率和地面硬化率不变的情况下,水旱比每增加0.1,1 d暴雨和3 d暴雨下排涝模数分别减小0.004 m³/(s·km²)和0.003 m³/(s·km²)。因此,除了增加排涝泵站的排涝流量外,减少地面硬化率(例如采用透水路面)、增加水面率和水旱比也是除涝减灾的有效措施。研究成果可为土地利用变化条件下平原湖区排涝模数的确定和排涝措施的制定提供参考。     

流速对藻类生长影响的试验研究

水华的发生除与营养盐、光照等条件有关外,还和水体的流速等水文条件有关.以故宫筒子河为例,分析了推流技术对水体水华的抑制效果,证明增加水体流速可以在一定程度上抑制水华.在此基础上介绍了水体流速对藻类生长影响的试验研究,探讨了水体流速与藻类生长的关系.     

三峡水库香溪河库湾水华水动力调控初步研究

针对三峡水库蓄水运行后支流库湾春季水华频现问题,利用CE-QUAL-W2模型建立了香溪河-三峡库区整体立面二维水动力数学模型,对三峡水电站不同开机数量和春季不同水文条件下的香溪河库湾流速进行了数值模拟。计算结果表明:香溪河上游来流量较小时,滞留区表层流速小于香溪河库湾水华的临界流速0.05 m/s;而香溪河上游来流量增大到合适的值时,香溪河滞留区表层流速可大于0.05 m/s;仅利用三峡电站小幅度日调节对支流库湾流速的改善效果十分有限,而利用干支流水库对香溪河库湾流速的联合调控效果明显,可控制三峡水库香溪河库湾水华爆发。     

温度和光强对4种常见水华藻叶绿素荧光特性的影响

为探寻藻类水华暴发的机理,实现水华的预测预警和防治,深入研究藻类的生理生态学特性十分重要。以4种常见水华藻类(汉斯冠盘藻、小环藻、斜生栅藻和铜绿微囊藻)为研究对象,应用叶绿素荧光技术研究了不同温度梯度和光照强度对4种常见水华藻类叶绿素荧光特性的影响。研究结果显示汉斯冠盘藻对低温有良好的适应性,高温易造成热胁迫,其适宜的生长温度为3~22 ℃;在3~22 ℃条件下,随着光强的增强,其电子传递速率显著增加,表明其具有强的光保护能力和光能利用效率;铜绿微囊藻对高温有着较好的适应性,适宜温度为15~30 ℃,10 ℃以下会受到低温胁迫,光能利用效率随温度上升而升高;小环藻表现出对高温的适应性,3~10 ℃低温导致生长迟滞;相比而言,斜生栅藻对温度的适应范围更广,在22~30 ℃条件下,斜生栅藻具有更高的光能利用效率和光量子产量。研究结果显示了不同藻类生理生态学特性的差异,为水华的预测预警和治理提供参考。     

南水北调中线工程不同调水方案下的汉江水华发生概率计算模型

为了评估南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响，在汉江水华发生成因机理分析结果的基础上，对汉江水华发生的概率进行了定性分析；提出汉江水华发生概率的计算模型，并对汉江水华发生的概率进行了定量计算。该模型由水体富营养化模型、河流一维水动力学模型以及随机数生成模型组成，它不仅可以模拟汉江水华发生的机理，而且可以对诱发水华的各种因子进行随机抽样组合，从而求出各方案实施后汉江水华的发生概率。计算结果表明南水北调中线工程调水方案实施后将增加汉江水华发生的概率，而引江济汉工程的兴建将大大减少汉江水华发生的概率。汉江自身的水污染治理是减少水华发生概率的最根本措施。丹江口水库和引江济汉工程的联合调度将减小汉江水华发生的概率。     

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。     

水库潮汐式调度对支流水动力影响研究——以三峡库区支流小江为例

三峡水库蓄水运行后,库区支流在春夏季时有水华暴发,对水质造成了一定影响。大量研究表明,通过水库调度改变库区支流水动力条件,抑制水华发生是可行的。采用Delft3D模型对三峡库区支流小江渠马-双江大桥段进行模拟研究,以探明潮汐式调度对库区支流水动力的影响,为抑制库区支流水华发生进行生态调度提供理论支撑。研究结果表明：三峡水库开展潮汐式调度对小江的水流具有扰动作用,整体趋势表现为水位抬升期回水区中、下游段流速值均有所减小,水位下降时流速值有所增加,基本与河口水位变化的步调保持一致;调度期水位变幅越大,流速的扰动越大;水位抬升期表现为流速减小幅度随调度水位变幅的增加而增加,水位下降期表现为流速增加幅度随调度水位变幅的增加而增加。     

ECO-HYDRAULICS TECHNIQUES FOR CONTROLLING EUTROPHICATION OF SMALL SCENERY LAKES-A CASE STUDY OF LUDAO LAKE IN SHANGHAI

The Ludao Lake with an area of 0.86 km2 and 50% water surface ratio, was taken as an example to study the eco-hydraulics techniques for preventing lake eutrophication. Besides external water inflow and outflow, the term related to internal local flow circulation was added in the continuity equation of two-dimensional horizontal hydrodynamic model, and further the hydrodynamic model was calibrated by the scenario of no water exchange. The velocity of 0.2 m/s was suggested to be the critical velocity of controlling algal bloom. To achieve the critical velocity in the whole lake, three factors were analyzed, which are wind, artificial external inflow augmentation and internal local flow disturbance by pump circulation. It is found that the role of wind can be disregarded. For the eco-hydraulics technique of external lake water inflow augmentation, the water flowing route should be firstly optimized, further, the lake inflow has a critical value under specified water level due to the narrow inlets, so the whole lake is difficult to reach the critical velocity to prevent algal bloom, and a combination of external inflow augmentation and internal local flowing disturbance should be considered. Simulation results show that the combination of external water inflow augmentation and internal local flow disturbance requires less eco-flow to achieve the global critical velocity than the sole internal local flow disturbance, for the Ludao Lake, the former requires total eco-flow of 25 m3/s, which reduces by 50% than the latter requiring total eco-flow of 52 m3/s.     

基于MODIS的滇池蓝藻水华时间序列变化趋势及气象影响因素分析

在全球气候变化大环境下，为探究滇池近十年来的蓝藻水华趋势及其主要影响因素，本文利用2010-2019年的MODIS 遥感数据以及气象环境监测数据，计算出滇池FAI 阈值为0.011 22 并对水华进行鉴定，进一步分析其在时间序列下的变化规律。结果表明：滇池在2010-2019 常年有蓝藻水华现象，且在秋冬季表现较为显著，甚至出现水华面积占比接近40%的大面积暴发现象，可见该时段的蓝藻水华治理需要得到更多的关注。在影响滇池的气象因素中，风速、日照时长和水温与水华暴发有明显相关性。其中：风速与水华暴发程度整体上呈现较明显的负相关关系，且多数蓝藻水华大规模暴发事件与区间内风速变化的极值有对应关系；日照时长也与蓝藻水华暴发整体上呈现较明显的负相关关系；水温在秋季与蓝藻水华暴发整体上具有较明显的单峰关系，其他季节则与水温的突变有关。     

调水对巢湖市河道水质的改善效果及对浮游藻类的影响

以巢湖市封闭河道为研究对象,采用水动力模型和生态动力学模型方法,结合野外围隔试验,探讨了调水对河道水质改善和水华抑制的作用效果,并通过调水试验对模拟结果进行了验证。计算出最优的调水周期,提出了合理的涵闸工程改造与科学的引排结合的措施。结果表明:调水能够使河道的水动力条件得到显著提高,平均流速均大于0.10 m/s,高于浮游植物生长临界流速,换水频率在21 d以内。通过一次调水试验表明模型的计算结果比较合理,科学合理的调水能达到抑制有害蓝藻水华在夏季暴发的目的。     

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。