三峡水库支流库湾营养源解析及水体富营养化调控对策研究

支流库湾水体富营养化是三峡水库带来的主要环境问题之一,三峡水库进入常态调度运行后,支流库湾水体富营养化问题日益突出.为厘清易发生水华的支流库湾水体富营养化的驱动力因素,本文以重庆市奉节县梅溪河为典型支流,采用三维水动力与水环境模拟技术解析了支流库湾水动力的驱动机制及营养盐来源及其组成.干-支流水温差导致的密度流是梅溪河...     

三峡库区支流库湾水体富营养化演变特征研究

支流库湾水体富营养化是三峡水库蓄水带来的主要水环境影响特征之一。根据对不同历史蓄水期间三峡库区各支流库湾的水质变化特征及富营养化状态分析表明:三峡水库从试验性蓄水阶段进入常态调度运行后,支流库湾的水动力条件被进一步削弱,入河污染物扩散能力大幅度降低,库湾水质逐渐变差,各支流库湾普遍表现为中、富营养级水平,年内整体表现为春季高于秋季。从三峡库区支流库湾水体富营养化演变特征来看,库湾水动力条件由河流态改变为湖库态是其发生水体富营养化的主驱动力因素,陆域营养盐输入是库湾水体富营养化演变的物质基础     

三峡库区梅溪河河口干支流界面水流特征

通过对三峡库区中部典型支流梅溪河库湾水动力参数及水体温度、浊度数据进行分析,研究水库运行各时期梅溪河河口干支流界面水流特性,探讨其影响因素以及水交换对库湾的影响。结果表明:梅溪河河口双向水流特征明显,在温差异重流、干流惯性作用以及库区水位变动等因素影响下,干支流界面水流强度、进出水体间界面结构及形态在不同运行期有显著差异;由于双向水流结构的存在,尽管梅溪河河口干支流界面净流量较小(多小于100 m~3/s),但是干支流水体的交换量相对显著,介于314.17~535.26 m~3/s之间,可达净流量的4~40倍;在净流量最小的低水位运行期,干流倒灌水体基本能到达支流库湾常年回水区的末端。     

三峡库区香溪河回水区营养状态变化特征与驱动因子

基于2015—2016年香溪河回水区域主要水质参数和营养状态的周年监测数据,分析并探讨三峡库区香溪河库湾回水区营养状态的季节性变化特征及潜在污染来源。结果表明:(1)香溪河回水区TN、TP污染十分严重,在调查时段内,各月份香溪河库湾水体的TN、TP质量浓度均远高于限制值,易发生水体富营养化;(2)香溪河回水区水体营养程度较高,所有月份均达到中营养以上水平,并在2015年8月达到富营养状态。水体营养状态从低到高季节顺序为秋季、冬季、春季、夏季。TN质量浓度是影响香溪河回水区水体富营养化程度最重要的指标;(3)香溪河回水区TN主要来自农业面源污染和城镇生活污水排入,流域上游的磷矿资源开采产生的工业废水以及库湾沿岸的点源污染是水体中CODMn与TP污染负荷的主要来源。水体中Chl-a质量浓度受TN、TP等营养盐的限制较弱,SD受浮游藻类和悬浮物的共同影响。     

三峡库区典型支流氢氧同位素时空分布特征研究

定量分析三峡水库支流库湾中水体组成,研究支流库湾水循环过程,有助于分析支流库湾的环境问题。对三峡水库内的草堂河及其毗邻干流进行了连续1 a的观测,分析了水体中氢氧同位素特征,阐述了在干支流相互作用下,三峡水库支流库湾的水团来源及其组成,探讨了三峡水库蓄水后支流库湾水循环的变化。研究表明:长江干流和支流库湾中δD/δ~(18)O与区域降水线十分接近,表明其水团主要来源为大气降水;同时长江和支流库湾中的氘盈余与建库前有明显不同,说明三峡水库蓄水之后长江干流和支流库湾水体组分发生了一定改变;支流库湾中水体混合比存在明显的时空变化,长江干流水团占的比例为76. 9%~99%。     

千岛湖现状污染负荷分析与限制排污总量研究

根据千岛湖水质现状和水功能区划,确定2015年和2020年千岛湖水质保护目标的污染物浓度,核算现状污染负荷量。将现状CODMn、NH3-N和TP污染负荷量作为千岛湖CODMn、NH3-N和TP的纳污能力,即千岛湖湖区CODMn、NH3-N和TP指标纳污能力分别为16420 t/a、2225 t/a和434 t/a。采用狄龙模型核算千岛湖TN指标的纳污能力,2015年千岛湖TN质量浓度目标值为0.88 mg/L,对应湖区限排总量为3468 t/a;2020年将千岛湖TN质量浓度目标值进一步提高至0.8 mg/L,此时对应湖区TN限排总量为3176 t/a。     

基于flushing time的春季水库优化调度可行性研究

针对三峡水库支流库湾春季水华问题,通过建立三维水动力模型,探讨了利用调峰调度和潮汐式调度促进干支流水体交换的可行性。研究表明,当4月水库实施调峰调度时,整个库湾水体的flushing time较常规调度有所缩短,尤其是库湾上游至中上游区域;当5月水库开始实施潮汐式调度时,水体体积较大的库湾下游区域的flushing time较常规调度方案有所缩短。可见,两种水库优化调度方案对增大干支流水体交换均具有可行性。当水库实施调峰调度和潮汐式调度联合调度时,整个库湾水体的平均flushing time较常规调度方案有不同程度的缩短,表明该联合调度方案更能促进干支流水体的交换。研究成果可为支流库湾水环境问题的防治提供借鉴。     

富营养化水库水环境容量研究

根据富营养化水库水污染防治规划需求,以长寿湖(狮子滩水库)为案例,在水库水质状况和变化特征评价基础上,建立了基于水库水质特征的水环境容量的计算方法,并计算了水库在不同水质控制目标下TN、TP和CODCr的水环境容量;同时根据水库的现状污染物入库量,进行了长寿湖污染物总量控制分析.结果表明:长寿湖现状污染物入库量已经超过控制水质目标下的水环境容量,需对污染物入湖量进行削减.     

长江口水质空间分布现状评价

分析了长江口133 km空间范围内9处河段水体样品的现状水质状况.从影响因素看,影响长江口水质的主要因素为水体总氮(TN)含量和重金属Hg含量,其中TN超标严重,9测点均值达到1.94 mg/L,接近Ⅴ类水质标准上限值2.00 mg/L,水体富营养化趋势严重;Hg超标也较严重,9测点均值达到0.12 μg/L,超过Ⅲ类水质Hg含量限值.从空间分布看,吴淞口水体水质最差,其TN、TP和重金属As、Pb、Cr含量均为9处采样点中最高,且TN、TP含量严重超标,吴淞口水体是长江口水质污染的重要原因.使用水质模糊综合评价方法对长江口水体进行整体评价,结果显示长江口水质现状较差,为Ⅳ到Ⅴ类之间.     

澎溪河春夏季节藻类群落结构与水质状况研究

三峡水库自建成运行以来,澎溪河流域富营养化问题日益突出。本研究在2014年4-7月易发生水华的春夏时期进行,对澎溪河流域藻类群落结构特征及水质状况进行跟踪分析。结果表明:水华发生时,水环境特征发生显著变化,水质状况恶化,藻细胞密度急剧升高,藻细胞密度最高达到1176×104cells/L,水华藻种为角甲藻和铜绿微囊藻,藻种种类单一,藻类多样性显著变低。空间分布上,藻细胞密度从上游向下游呈增高趋势。相关性分析表明:藻细胞密度与TN、TP呈显著正相关,藻类大量增殖爆发与水体营养盐浓度升高具有重要联系,澎溪河流域水华问题的防治有赖于对流域内营养盐排放的有效治理。     

三峡水库汛末蓄水期香溪河库湾倒灌异重流现象及对水华的影响

为研究汛末蓄水过程中，三峡水库干流对支流水体水流、水环境因子影响特征及作用机制，从2007年9月25日开始对三峡水库蓄水过程中香溪河库湾水流速度和水环境因子进行持续监测分析。结果表明2007年秋季三峡水库汛末蓄水过程中，水库干流依次以底部异重流、中层异重流、表层异重流形式倒灌进入库湾，使得香溪河库湾水体在深度方向具有典型的分层流特征，异重流现象是由水库干流与库湾水体之间的温度差和浊度差造成的。2007年秋季香溪河库湾暴发了一定程度的水华，倒灌异重流使得库湾表层水流流速增大，并将库湾表层浮游藻类演进式输运出河口从而降低库湾藻类生物量是本次异重流影响秋季水华的重要机制。     

汛末蓄水期香溪河库湾倒灌异重流现象及其对水华的影响

为研究三峡水库汛末蓄水过程中,干流对支流水体水流、水环境因子的影响特征及其作用机制,从2007年9月25日开始对三峡水库蓄水过程中香溪河库湾水流速度和水环境因子进行持续监测分析。结果表明,2007年秋季三峡水库汛末蓄水过程中,水库干流水体依次以底部异重流、中层异重流、表层异重流形式倒灌进入库湾,使得香溪河库湾水体在深度方向具有典型的分层流特征,异重流现象是由水库干流与库湾水体之间的温度差和浊度差造成的。2007年秋季香溪河库湾暴发了一定程度的水华,倒灌异重流使得库湾表层水流流速增大,并将库湾表层浮游藻类演进式输运出河口从而降低库湾藻类生物量是本次异重流影响秋季水华的重要机制。     

沙颍河(河南段)水污染的时空分布规律

对沙颍河流域(河南段)的沙河、颍河、贾鲁河水质进行监测,分析沙颍河水污染的时空分布规律特征。结果显示:①流域内主要支流沙河、颍河、贾鲁河水体TN浓度均超过Ⅴ类地表水质量标准要求,为劣Ⅴ类。②流域水体CODMn、TP浓度从上游的Ⅳ类到下游的Ⅴ类逐步恶化,部分河段超过Ⅴ类水质要求。周口段贾鲁河和沙颍河NH3-N、TN、TP、CODMn浓度超过Ⅴ类水质标准;沙河、颍河TN、CODMn浓度为Ⅴ类或超Ⅴ类水质标准,NH3-N符合Ⅲ类水质标准,TP符合Ⅳ类水质标准。③沙颍河流域水体TN、TP、CODMn浓度随季节而变,枯水季节的TN、TP浓度明显高于丰水季节,CODMn浓度明显低于丰水期。④沙颍河流域主要污染因子为TN,其次为CODMn和TP。认为流域水污染最严重的河流为贾鲁河,其次为颍河和沙河,该流域水体不仅点源污染严重,还存在明显的面源污染。     

沙源区水库氮磷营养盐时空分布与相关性分析

为揭示典型沙源区水库水体氮磷等营养盐时空分布特征和相关性,以大河口水库为研究区,布置5个监测断面,对水库水质进行采样分析,结果表明:受风沙降尘、上游河流水质和库区底泥影响,在时间分布上,4月水体解冻至6月,各检测断面TN、TP等营养盐浓度总体呈明显持续升高趋势;在空间分布上,从入库口A-A断面和B-B断面至出库EE断面TN、TP浓度逐渐降低;在垂向分布上,水库表层水体和底层水体氮磷浓度高于中层水体;TN、TP在水库中的变化规律一致,呈一定比例存在于水库中;温度是影响TN、TP浓度变化的重要因子;藻类的生长对TN和TP起抑制作用;水库中TN、TP的变化与DO含量基本无关。     

三峡水库香溪河库湾水环境容量研究

三峡水库蓄水后,水库回水区的水文情势发生了显著变化,香溪河库湾受回水顶托,营养物质大量富集,致使该库湾的许多污染指标超标,直接威胁流域生态、经济的可持续发展.欲有效地改善香溪河库湾水环境质量,必须研究库湾的水环境容量,并以此作为污染防治的依据,对主要污染物实行总量控制.通过对香溪河库湾水质野外监测和数据分析,表明主要污染物为PO4、NH4.应用WASP水质模型,对三峡水库香溪河库湾进行水质模拟.根据水质模拟结果,采用解析法、功能区段首控制法定量计算出了香溪河库湾各功能控制区段的水环境容量,各控制区污染物应削减量或可新增加量,并初步地提出了一些相应的污染治理措施.     

库区面源氮、 磷污染对于桥水库水质的影响

于桥水库作为天津市唯一的饮用水供水水源地,研究于桥水库周边面源污染对其水质的影响,有助于改善水库水环境,保障供水质量。在分析水库周边面源污染负荷的基础上,运用基于二维浅水方程和对流扩散方程组构建的于桥水库二维水动力和水质耦合模拟模型对2008年雨季(6月-9月)水库TN、TP浓度的空间分布及随时间变化特征进行了模拟分析。结果表明,受果河入库流量和汛期主导风的影响,总体上TN、TP随水流主要沿水库南岸和西北岸向坝前方向扩散,并在库区东形成顺时针大环流和在库区西形成逆时针环流。受环流影响,库心水质受污染影响较小。TP在空间上呈现出东高西低的趋势,TP平均浓度最高值出现在8月份为1.56mg/L;刘相营及五百户镇是TN的主要入库口,TN平均浓度最高值出现在9月份为3.74mg/L。     

台州长潭水库水环境容量分析

通过对浙江省台州长潭水库的污染物特征分析与水环境现状调查,根据吉柯奈尔-迪龙湖泊营养化模型,对台州长潭水库水环境容量进行了计算.通过入库水流水质测验以及向地方政府收集日常生活和农业生产污染物排放资料,对入库污染物总量进行了对比分析,得出各类入库富营养化污染物所属的水质类别,其中BOD5为Ⅰ类,TN为Ⅱ类,TP为Ⅳ类.在此基础上,提出了相应的水质保护措施.     

泉州山美水库水质富营养化评价分析与防治对策

根据山美水库2008-2011年的水质监测资料,通过"卡尔森指数法"对水库富营养化现状进行评价。研究山美水库入库、库中及出库表层的水质特征、富营养化程度及富营养化变化趋势,并进行成因分析。结果表明:从入库、库中至出库的表层水体,TP浓度较高,TN超标最为严重,DO值在2011年相对较低,其他指标均满足水库水质Ⅱ类标准。四年中的水库富营养化程度基本为中营养状态,并有向中富营养转变的趋势。进行了成因分析并提出防治富营养化的相关对策与措施,以改善山美水库的水质情况。     

南水北调中线水源地高水位蓄水水质变化及污染防治对策

丹江口水库水质是决定南水北调中线工程成效的关键性因素之一,大坝加高首次蓄至高水位必然影响水质。通过对丹江口水库库中4个典型断面及支流2个典型断面2017年全年逐月开展总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(COD_(Mn))监测,并与2016年同期水质结果比较,分析大坝加高蓄水后水质变化情况,并从新增消落带污染物的贡献初步讨论蓄水后水质变化原因,最后针对消落带保护和管理提出污染防治对策。结果表明,丹库断面(陶岔和丹库中心)的水质略好于汉库断面(浪河口下和凉水河—台子山),从优到劣基本上为陶岔、丹库中心、凉水河—台子山和浪河口下;蓄水后库中和支流断面的TN、TP和COD_(Mn)等浓度均有不用程度的提高,库中浪河口下和支流断面表现尤为明显;与2016年同期相比,水库水体TN平均高出0.45倍,TP平均高出1.41倍,COD_(Mn)平均高出0.40倍。消落区土壤的"出露—淹没"和支流污染物的汇入可能是造成水库水体水质变差的重要原因。     

三峡水库支流水华机理及其调控技术研究进展

三峡水库自2003年蓄水以来,水库干支流水环境状况及支流水华问题已成为广泛关注的问题,国内外不少科研单位及学者对此进行了大量的研究。本文在介绍三峡水库蓄水以来水库水质状态及支流水华情势的基础上,系统总结了关于三峡水库干支流水动力特征及其环境效应、水华机理及其调控措施的研究发现,并提出了有待进一步研究的内容。主要研究发现包括:(1)三峡水库蓄水后支流库湾普遍存在分层异重流现象,产生的原因是干支流温度差及泥沙浓度差引起的水体密度差,其中水体温度差是主要因素;(2)在分层异重流的驱动下,支流库湾水体呈现"双混斜"及"半U"型特殊水体分层模式,支流库湾营养盐也主要来自于水库干流倒灌;(3)流速变缓只是支流暴发水华的表观原因,分层异重流驱动下的混合层(Zm)与临界层(ZCr)的关系变化才是决定水华生消的关键;(4)水库水位升降可通过影响分层异重流的形态、改变支流水体分层状态进而调控支流水华的生消过程,基于此提出了防控支流水华的"潮汐式"生态调度方法。如何将上述新发现上升为具有三峡水库特色的系统理论与方法,实现支流水华的精准预测预报,开展能够协调水库传统效益和防控支流水华等生态效益的三峡及上游梯级水库群联合多目标优化调度实践,应是今后进一步努力的方向。