中国东南丘陵山区水质良好水库现状与天目湖保护实践

东南丘陵山区是我国水库分布最为集中的区域之一,这些水库在保障区域供水安全方面具有极其重要的作用,应该优先保护.然而,水库水环境保护正面临丘陵山区开发强度持续增加,开发方式和空间布局不合理,氮、磷污染及富营养化趋势严峻,缺乏完善监测和管理体系等众多问题.本文以2000年以来天目湖水库保护实践过程为例,从库体水环境治理、流域污染物削减和综合管理3个方面介绍天目湖沙河水库保护的措施和成效,在此基础上提出良好湖库优先保护的建议:建立具有部门协调能力的水库管理机构,实行基于湖库水生态目标的水质目标管理,治理丘陵山区茶果园的面源污染,注重流域生态系统整体的恢复,禁止上游水源涵养区和临湖地带的开发,划定生态保护红线,明确禁止和限制的开发类型与规模,加强湖库及流域的监测和预警,开展必要的水库水体治理工程,并针对性地制定湖库管理条例.天目湖十几年的保护实践中有效地解决了流域开发与水库水质保护之间的矛盾,使天目湖水质由快速恶化转为稳步好转,为东南丘陵山区经济发展过程中水库的环境保护探索了一条道路.     

太湖水质变化趋势及其保护对策

通过对１９８０￣１９９４年太湖水质监测资料的分析,研究了太湖水质现状及其变化趋势,探讨了太湖水质污染原因及太湖富营养化的成因机制,提出了太湖水质保护及富营养化防治的对策、措施与建议。     

于桥水库风季流场的计算与分析

本文依据水流运动的基本理论,并考虑风对水体的剪切作用,应用改进的移步ADI法,建立了风作用下流场的数值模似系统,其结果与连续四年的实测资料验证相吻合。计算预报了于桥水库三个典型水文年定常风不同风速、风向的流场,并由计算机绘制出彩色流场图。文中还针对计算应用成果进行了分析。     

西南峡谷型水库的季节性分层与水质的突发性恶化

选择西南云贵高原乌江流域的百花湖水库进行了气象、水温度和水化学(DO、FeⅡ和MnⅡ)的连续监测(13个月).结果表明,由于气候等原因,百花湖水库的水体在夏季形成分层,但是没有典型分层湖泊的温跃层变化,这种水体温度结构可以在4-10月保持稳定;这种"不显著的"温度分层结构,有效限制了上下水团的混合,形成显著的水体溶解氧分层,氧化/还原界面可达到水深8m左右.20世纪90年代初以来,贵州多座水库频繁出现的季节性水质恶化现象,与水库水体混合期(多为夏末初秋),水体分层结构失稳有关.上下层水体的垂直交替,使下层水体中的还原性物质带入上层湖水,造成表层水体缺氧和表观浑浊,鱼类窒息死亡.在百花湖水库的研究表明,西南地区深水水库,可以在夏季出现一定的水体温度分层结构,并导致显著的水体水化学(如溶解氧)分层,进而影响水库水环境质量.     

于桥水库风季流埸的计算与分析

本文依据水流运动的基本理论,并考虑风对水体的剪切作用,应用改进的移步ADI法,建立了风作用下流场的数值模似系统,其结果与连续四年的实测资料验证相吻合。计算预报了于桥水库三个典型水文年定常风不同风速、风向的流场,并由计算机绘制出彩色流场图。文中还针对计算应用成果进行了分析。     

我国水库渔业对水质的影响及其生态控制对策

我国水库资源丰富,水质优良,是极佳的淡水养殖水体;实施科学合理的渔业可降低水库氮磷营养负荷,是合理利用水面和生物资源的需要.我国水库渔业自1950年代起步,1979年后快速发展,水库养殖面积迅速扩大、养殖产量显著增加、养殖品种多样化,先后发展形成6种不同的渔业模式.由于片面追求水库渔业的产量,大量施肥和投饵带来过量外源氮、磷等营养元素导致水库水体的富营养化,水质下降,有的水库甚至暴发了蓝藻水华.针对库区水质保护的要求,数项生态控制对策被提出以降低水库渔业对水质的负面影响.     

稳定分层水库水质的季节性变化特征及扬水曝气水质改善

为了解深水型水库水体的热分层结构、水质特征及扬水曝气系统对水质的改善情况,对水温、溶解氧、pH、叶绿素a、营养盐、溶解性有机碳浓度等水质指标进行为期一年的监测,探讨各项指标的季节性变化规律.结果表明,黑河水库水体呈单循环混合模式,在3-10月形成自然热分层,水体的热分层导致相应水库水质明显分层.黑河水库为偏碱性水体,叶绿素a、总磷、总氮、铵态氮和溶解性有机碳浓度平均值分别为2.21 μg/L、0.022 mg/L、1.32 mg/L、0.20 mg/L和2.93 mg/L,表明黑河水库处于中-富营养状态.热分层期底部水体溶解氧浓度在0～7.9 mg/L之间,平均值为2.9 mg/L,氮磷质量比在41～100之间,表明黑河水库是一个底部季节性缺氧、高营养盐型水库.在水库自然热分层末期,应用扬水曝气技术,不仅改善了底部水体的厌氧/缺氧环境,抑制了厌氧/缺氧条件下内源污染物的释放和藻类的增殖,而且还使得水库水体提前混合,实现了强制混合与水体自然混合过程的有机衔接,延长了水质持续改善的作用时效,有效地改善了水环境,保障了安全供水.     

稳定分层水库水质的季节性变化特征及扬水曝气水质改善

为了解深水型水库水体的热分层结构、水质特征及扬水曝气系统对水质的改善情况,对水温、溶解氧、p H、叶绿素a、营养盐、溶解性有机碳浓度等水质指标进行为期一年的监测,探讨各项指标的季节性变化规律.结果表明,黑河水库水体呈单循环混合模式,在3-10月形成自然热分层,水体的热分层导致相应水库水质明显分层.黑河水库为偏碱性水体,叶绿素a、总磷、总氮、铵态氮和溶解性有机碳浓度平均值分别为2.21μg/L、0.022 mg/L、1.32 mg/L、0.20 mg/L和2.93 mg/L,表明黑河水库处于中-富营养状态.热分层期底部水体溶解氧浓度在0~7.9 mg/L之间,平均值为2.9 mg/L,氮磷质量比在41~100之间,表明黑河水库是一个底部季节性缺氧、高营养盐型水库.在水库自然热分层末期,应用扬水曝气技术,不仅改善了底部水体的厌氧/缺氧环境,抑制了厌氧/缺氧条件下内源污染物的释放和藻类的增殖,而且还使得水库水体提前混合,实现了强制混合与水体自然混合过程的有机衔接,延长了水质持续改善的作用时效,有效地改善了水环境,保障了安全供水.     

辽宁省大伙房水库及入库河流水质空间特征与河库水质关系

入库河流与水库存在空间上的连续性,河流污染物输入是水库水质恶化的主要原因,对大伙房水库及其入库支流61个采样点的水质状况进行调查,并运用聚类分析和主成分分析对大伙房水库及入库支流的水质空间特性和主要污染物进行分析.聚类分析显示,按照水质相似性将大伙房水库及入库支流水质可分为上游区、下游区和库区3个典型空间区域.分别对3个区域进行主成分分析,结果显示:入库支流上游区和下游区水质主要影响因素为氨氮、总氮和化学需氧量,库区影响水质的主要因素为温度、p H值、浊度、溶解氧、电导率、氨氮和总氮.对上游、下游和库区水质均有显著影响的因子为氨氮和总氮,上游区、下游区和库区氨氮浓度均值分别为0.06、0.10和0.19 mg/L,总氮浓度均值分别为0.13、0.16和0.26 mg/L.入库河流下游区对水库水质影响较大,受社河和浑河污染物输入的影响,大伙房水库水质在空间上呈现社河入库区水质优于浑河入库区水质.并且库区氨氮和总氮浓度均与距岸边距离呈负相关,溶解氧和p H值均与距入库口距离呈负相关,表明入库河流污染物输入和环库区面源污染均对大伙房水库水质产生一定影响.     

磷矿区新建水库的富营养化趋势与防治

９０年代中期,开始对四川德阳市清平水库修建后的富营养化可能性及防治进行预研究。对水库修建河段设四个断面进行连续５个月水质监测,表明河水中ＴＰ浓度高。对水库蓄水初期的ＴＰ时空水质预测模型和参数率定工作进行了深入的探讨。用模型对大欠坪坝址和枇杷岩两个坝址建库的水质进行了模拟预测,发现两个坝址修建水库的水质都将超过过湖库水质标准,并有可能发生富营养化,其中,大欠坪坝址可以通过防治措施防止水库富营养化,而     

天津于桥水库夏季浮游生物调查及群落结构变化

为了解于桥水库富营养化状况,于2011年7月对于桥水库水质、浮游生物进行了调查.结果表明,于桥水库综合营养状态指数(TLI(∑))为45.8,属于中营养水平.浮游植物共计8门59种,平均丰度为312.40×10⁴cells/L,平均生物量为5.30 mg/L,以蓝、绿藻为主,优势种为铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)和单角盘星藻具空变种(Pediastrum simplex var.duodenarium).浮游动物共计16种,平均丰度为53.2 ind./L,平均生物量为11.58 mg/L,以长额象鼻蚤(Bosmina longirostris)和近邻剑水蚤(Cyclops vicinus)为优势种.依据多样性指数、均匀度指数和丰富度指数对于桥水库浮游生物进行评价,表明于桥水库处于中~重污染水平,这与采用TLI(∑)的评价结果较为一致.与历史同期调查结果对比得出,于桥水库浮游植物丰度、生物量增加,浮游动物种类减少,而生物量增加,于桥水库由硅-蓝藻型水库过渡为硅-绿藻型水库,最终向蓝-绿藻型水库演变.     

输水对于桥水库水质时空变化的影响

研究输水对水库水质时空变化的影响有助于科学预测水体富营养化及防控水华暴发.本文以于桥水库为例,基于2011-2015年实测资料分析入库水质——水温、总氮（TN）、总磷（TP）与流量的相关关系;并以2012年为典型年,运用平面二维"水动力-水质"数学模型模拟库区水质变化随入库流量的响应关系.研究表明：（1）11月-次年4月水库水温受气温控制,入库与库区水温差异不明显;5-10月,非输水期库区上游水温最高,输水期入库温差随流量增大呈线性升高趋势,库区上游水温明显降低且出现谷值;（2）营养物（TN、TP）浓度变化规律全年基本一致,非输水期入库TN浓度高、TP浓度低,营养物在果河段汇集,库区营养物衰减浓度降低且浓度梯度平缓;输水期入库TN浓度随流量增大呈幂函数降低趋势、TP浓度呈线性升高趋势,营养物被输移至库区上游导致库区TN、TP浓度升高且浓度梯度增大;（3）库区水温谷值及TN、TP浓度峰值均滞后于果河流量变化,且库区南岸比北岸更易受果河来流影响污染更严重.     

天津于桥水库沉积物磷赋存特征及其环境意义

研究天津于桥水库沉积物中磷形态的空间分布特征和垂直分布特征对了解水源型水库富营养化现状及其过程具有重要的现实意义.利用抓斗式采泥器及柱状采泥器分别采集表层沉积物样品及柱状沉积物样品,采用Psenner提出的连续提取法对沉积物磷形态进行分级测定,揭示整个水库沉积物各形态磷的空间分布特征以及不同区域垂直方向上的分布规律.结果表明:于桥水库表层沉积物总磷(TP)含量为303.7~997.8 mg/kg,各形态磷含量大小顺序依次为:钙结合态磷(Ca-P)铁结合态磷(Fe-P)残渣态磷(Res-P)铝结合态磷(Al-P)有机态磷(Org-P)可交换态磷(Ex-P).表层沉积物中Fe-P、Al-P、Ca-P与TP含量由东至西逐渐递减,主要受到黎河河水夹带的外源性磷输入的影响;Res-P含量由东至西逐渐递增,与活性磷的分布规律相反,表明水库下游比上游的水质更好.垂直分布上,南部区域底层与表层沉积物相差不大,说明从1960s以来磷的沉积量就比较大;西部区域沉积物中Fe-P和Org-P含量较高,随深度的增加有明显降低的趋势;中心区域的各形态磷和TP含量均较低,且随着深度增加逐渐降低,现阶段沉积物中的磷以滞留为主,释放潜力较小.     

1990—2018年于桥水库流域氮磷浓度变化趋势及影响因素

基于1990—2018年于桥水库流域入库河流与水库的逐月总氮(TN)和总磷(TP)监测数据,整理并分析了1990-2002、2003—2014和2015—2018年3个时段TN、TP浓度和氮磷比(TN/TP)的时空变化特征,探究流域内点面源污染削减、调水、氮磷滞留等对营养盐浓度变化的影响。结果表明,1990—2018年于桥水库TN浓度年均值在1.14～3.74 mg/L之间,水库TP浓度年均值在0.025～0.131 mg/L之间,多年TN/TP平均值为45,远高于淡水磷限氮磷比,是磷限水库。于桥水库流域5个测点中,沙河TN浓度最高,黎河TP浓度最高,入库TN、TP浓度大于库区,水库TP滞留率略大于TN。水库TN、TP浓度在2000s中后期下降,之后出现反弹。原因是2003年水源保护工程实施后,入库营养物浓度降低;2014年底南水北调中线一期工程通水后,于桥水库的引滦水量减少,TN的稀释效应弱化,上游来水TP浓度上升与水库内夏秋两季浮游植物的增殖,导致第三时段水库内TP浓度上升。基于月尺度水质分析,夏季水库TN浓度最低,TP浓度达到峰值,主成分分析表明,历年6—10月的水库Chl.a浓...     

Reservoir-type water source vulnerability assessment: a case study of the Yuqiao Reservoir,China

ABSTRACT

In this study, we developed a method to assess reservoir-type water source vulnerability (WSV) and adapted the method to the Yuqiao Reservoir (in Tianjin in North China). First, we identified the factors that influence reservoir vulnerability and selected suitable indexes for vulnerability assessment. Second, the CRITIC, AHP and integrated weighting methods were applied to quantify the index weight. Third, the information diffusion method was applied to process the index data. Finally, the vulnerability of the Yuqiao Reservoir was assessed, and the results showed that the vulnerability of the Yuqiao Reservoir is high, with social factors (i.e. the road traffic system, automatic management control system, potential menace in evaluation scope, destructive man-made accidents, emergency management plan, and per capita water consumption) being the main reasons.     

基于多源卫星数据的小型水体蓝藻水华联合监测——以天津于桥水库为例

近年来水体富营养化呈扩张趋势,蓝藻水华不仅在太湖等大型湖泊频发,水面面积较小的天津于桥水库等也形势严峻,亟需加强卫星遥感监测.但是,以往在太湖等业务化使用非常成功的MODIS等卫星数据(约500 m),由于空间分辨率较低,难以满足小型水体的监测要求;而Landsat-8等空间分辨率较高的卫星数据(30 m),通常重返周期较长,无法满足水华高频监测需求.本文以天津市于桥水库(面积约80 km2)为研究区,针对常用的卫星数据,从空间、时间、光谱范围和数据可获取性共4个方面,评价不同卫星数据蓝藻水华监测能力和算法,同时对不同卫星监测结果一致性进行评估.结果表明:(1)筛选出国产HJ-1A\B CCD、GF-1 WFV和美国Landsat-8 OLI这3种卫星波段合适,空间分辨率较高,适用于桥水库蓝藻水华监测,但考虑到其重返周期较长,建议多星联合观测;(2)各个卫星监测结果与卫星影像目视解译结果基本一致,均方根误差和相对误差均分别控制在0.78 km2和4.9%以内;(3)不同卫星监测结果一致性良好,一致性精度达到99.5%;(4)根据历史影像结果,发现于桥水库2016年水质开始呈富营养化,藻华现象在夏、秋两季最为严重.研究表明,针对小型水面水体蓝藻水华监测,利用较高分辨率数据联合监测,是一种有效的替代策略,今后可在更多小型水域推广.     

引水结构变化对天津于桥水库磷滞留的影响分析与生态水量估算

2014年南水北调中线一期工程通水后,天津市的水源结构发生变化,由单一滦河水源变为双水源.引水结构变化导致于桥水库入库水量变化,从而影响水库的总磷(TP)滞留.一般认为,入库总磷负荷随入库水量减少而降低,且水力停留时间越长,将越有利于总磷滞留,从而水库TP浓度降低.但根据统计数据发现,南水北调通水后于桥水库入库水量降低,TP负荷反而升高,水库TP浓度升高.何种TP滞留机制造成了这样的结果?本文通过分析2001-2018年间入库水量(W_IN)、入库总磷负荷(TPL_IN)在南水北调通水前后的变化规律,采用Vollenweider模型推求水库TP浓度和磷滞留量(R_P),探讨水力停留时间(T)对库区总磷滞留量的影响机制,并估算双水源新情势下控制于桥水库磷滞留量的生态水量.结果表明:TPL_IN随W_IN呈先降低后升高趋势;引水期τ与R_P之间存在显著的正相关关系,随着τ增加,正相关性下降,但同时考虑非引水期和引水期τ时,R_P受较小的TPL_...     

三峡水库童庄河浮游植物及其与水质的关系

通过对三峡水库支流童庄河库区的浮游植物进行调查,共检出浮游植物132种,其中蓝藻门23种,隐藻门2种,甲藻门3种,硅藻门55种,裸藻门3种,绿藻门46种.其中硅藻门的种类居首位,甲藻和隐藻则在数量上占优势.主要优势种为飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella)和隐藻一种(Cryptomonas sp.).浮游植物的种类和数量随季节和水域不同而呈现差异.应用水质理化指标、污染指示种和污染指示群落评价童庄河水质,显示其水质为Ⅴ类,为β-中污型水体.     

栅格新安江模型在天津于桥水库流域上游的应用

栅格新安江模型是在概念性新安江模型的理论基础上,以栅格为计算单元,结合地形地貌和下垫面特性构建出来的水文模型.在于桥水库流域上游的水平口流域应用栅格新安江模型,研究该地区洪水要素的空间变化以及洪水形成过程,讨论洪水模拟效果来验证模型在半湿润地区的适用性.选取水平口流域1978-2012年的洪水进行模型计算,模拟结果较好地反映了流域产流面积的时空变化,且均达到乙级以上精度.初步表明栅格新安江模型在半湿润地区有较好的适用性.