三峡水库蓄水后对支流大宁河富营养化特征及水动力的影响

三峡水库蓄水后支流大宁河水华频发,为了揭示水库蓄水以来,大宁河富营养化变化趋势以及水华暴发期间水动力等环境因子的影响特征,自2005年长期跟踪监测大宁河的水质状况,并于2010年针对东坪坝库湾2次典型水华事件,初步探讨了水华暴发期间的主要影响因素.结果表明:2005年以来,大宁河水体处于中度营养状态,水质尚好,但低估了水华敏感期的富营养化状况.东坪坝3月水华暴发期间,叶绿素a浓度与流速呈显著负相关,与pH、DO也呈显著相关,表明在此次水华期间,流速对藻细胞的增殖或聚集产生直接或间接的影响,pH和DO是引起水华暴发的主要水质因子;5月水华暴发期间,叶绿素a浓度与流速呈显著负相关,与流量呈显著正相关,同时与pH、透明度(SD)呈显著相关,表明在这次水华期间,流速和流量都对藻细胞增殖或聚集产生直接或间接的影响,pH和SD成为水质敏感因子.3月和5月水华暴发时间分别处于水库高水位运行期和泄水期,这可能是导致水华影响因子不同的主要原因,但具体机理还有待于进一步研究.本文结果表明在三峡水库调度运行的不同阶段支流库湾水华暴发的机制不同,需要针对不同时段支流库湾水环境特征分别加以调查研究.     

大型深水贫营养水库——新丰江水库浮游动物群落分析

新丰江水库是位于广东省境内的一座大型深水贫营养水库.为了解这一典型贫营养水体的浮游动物群落特征,于2002-2003年对该水库的轮虫和浮游甲壳动物进行了研究.新丰江水库的浮游动物主要为广布性种类,优势类群是桡足类,其幼体的数量高于成体,优势种为舌状叶镖水蚤、温中剑水蚤和微小近剑水蚤.枝角类优势种是长额象鼻溞、短尾秀体溞和角突网纹溞.轮虫优势种为个体较小的螺形龟甲轮虫和彩胃轮虫.优势种的个体体长为50-1450 μm,个体最大的是舌状叶镖水蚤,平均体长为1190 μm,个体最小的是彩胃轮虫,平均体长为80 μm.在12月份,可能由于银鱼的摄食强度较高,导致大个体(主要为舌状叶镖水蚤及其大个体的哲水蚤幼体)的数量和生物量较低.在其余3个采样月份,浮游动物受银鱼影响相对较小,舌状叶镖水蚤的数量和生物量均远高于透明溞,可能与它们临界食物浓度及滤食方式的差异有关.根据对优势种的分析,新丰江水库的浮游动物群落具有典型的贫营养水体特点.     

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.     

峡谷分层型水源水库表层沉积物溶解性有机物光谱特征

结合三维荧光光谱技术（EEMs）与紫外吸收光谱（UV-vis）,并利用平行因子分析（PARAFAC）的方法,对金盆水库表层沉积物中溶解性有机质（DOM）光谱的空间分布特征及来源进行分析,并探讨沉积物DOM的荧光组分与可溶性有机氮（SON）、可溶性无机氮（SIN）之间的相关性.结果表明,金盆水库表层沉积物DOM由3类荧光组分组成,分别是类富里酸C1（235 nm,315 nm/430 nm）、类色氨酸C2（220 nm,275 nm/330 nm）和类胡敏酸C3（265 nm/520 nm）,各组分荧光强度占总荧光强度百分比的平均值分别为43.15%、31.54%和25.31%.表层沉积物DOM浓度在空间上呈现从上游到主库区先减少后增加的趋势.光谱斜率S_275-295、S_350-400和光谱斜率比S_R反映出各采样点陆源与内源占比的差异性.荧光指数、自生源指标和腐殖化指标都表明金盆水库沉积物DOM的来源具有内源与陆源双重特征.相关性分析表明,表层沉积物DOM各组分与SON和SIN均呈显著正相关,说明DOM与氮元素的迁移转化密切相关.     

丹江口水库浮游植物及其演变

1992年12月至1993年9月对丹江口水库进行四季调查,共采集到浮游植物60属,年平均密度为42.18×10~4个/L,生物量为0.71mg/L。浮游植物种类和现存量在库区的分布均表现为汉江库区较丹江库区丰富。本文还根据1958年、1986～87年和1992～1993年丹江口水库库区的三次调查资料,分析丹江口水库蓄水前后以及建库26年以来浮游植物群落结构(包括密度、生物量、种类组成和优势种)的主要变化。以秋季丹江口水库坝前和汉江库区的肖川为代表,浮游植物密度从每升几万个增加到每升几百万个,生物量每升毫克数增加了数十倍。种类组成由河流型硅藻占优势逐步演化为硅藻—甲藻—蓝藻型。1993年浮游植物种类数显著低于1987年。年数量变动曲线由1987年的夏季高峰向后推移至秋季。     

三峡水库香溪河流域梯级水库浮游植物群落结构特征

于2005年10月、2006年1、4、7月对三峡水库香溪河流域3座水库(古洞口一级水库、古洞口二级水库和香溪河库湾)组成的梯级水库的浮游植物种类组成、优势种、群落结构、密度和生物多样性指数进行了周年调查研究.共鉴定出浮游植物7门58属121种(含变种),以绿藻和硅藻种类最多,绿藻有26属49种,占40.50%;硅藻14属41种,占33.88%;其次是甲藻,3属11种,占9.09%;蓝藻5属7种,占5.79%;隐藻3属7种,占5.79%;其它藻类仅占4.96%.浮游植物在古洞口一级水库共有25属31种,古洞口二级水库29属40种,香溪河库湾46属81种.优势度分析显示:古洞口一级水库藻类优势类群为硅藻门、绿藻门,古洞口二级水库为硅藻门、隐藻门和甲藻门,香溪河库湾为绿藻门、硅藻门、甲藻门和隐藻门.3座水库浮游植物年均密度分别为1.110×106、4.837×105和1.734×106 cells/L;其中,最高密度出现在香溪河库湾(4.87×106 cells/L),最低密度出现在古洞口二级水库(5.76×105 cells/L).运用主成分分析对梯级水库进行水质分析,表明沿着水库的梯度水质逐渐恶化.Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数在3座水库间无明显差异,而香溪河库湾Margalef丰富度指数显著大于古洞口一级、二级水库.前两个指数与浮游植物优势种的评价结果显示,香溪河流域梯级水库处于中污染状态.     

天目湖沙河水库溶解氧分层的季节变化及其对水环境影响的模拟

溶解氧(DO)是水体能否维持生态平衡的重要指标,是湖泊初级生产力与水动力条件的综合反映.研究DO及其分层的季节变化对认识湖库的富营养化过程有重要意义.本研究以天目湖沙河水库为例,运用西澳大学开发的三维水动力水质模型——ELCOM-CAEDYM对天目湖的水温、DO和总磷(TP)进行了为期1年的数值模拟.结果表明,模型较好地模拟出了水体温度和DO分层过程以及TP的时空分布,3个指标在水体表层、中层和底层的模拟值与实测值拟合良好,均方根误差分别在1.8℃、1.8 mg/L和0.003 mg/L以内,Nash-Sutcliffe有效性系数均在0.7以上,相对误差均低于10%.沙河水库不同季节的DO垂向分层与温跃层协同变化:冬季垂向混合;春季(4月)温跃层开始发育,底部出现氧不足;夏季(7月)温跃层位于4~10 m之间,同时底部低氧区(DO<2 mg/L)面积达35%;秋季(9月末)低氧区随着温跃层的消失而消失;冬季再次垂向混合.全湖DO和TP的时空分布表明,南半库区磷的来源主要是外源输入,而北半库区磷的来源主要是由水体底部低氧导致的磷内源释放.DO季节分层还有可能通过影响藻类活动而对水环境造成影响.     

三峡水库典型支流上游区和回水区营养状态分析

2006年3、5、8月,对三峡水库成库后5条支流的上游区和回水区水质参数及营养因子分布进行了初步研究.研究结果表明,支流高锰酸盐指数范围在1.00-2.50mg/L、COD范围为6.00-26.5mg/L,上游区与回水区有机物含量差异不大,支流目前未受到有机物污染影响.NH_4~+-N范围为0.039-0.367mg/L,各支流含量均为丰水期最大.TN范围在0.58-1.67mg/L,TP范围在0.005-0.133mg/L,支流回水区TN和TP含量均远高于水体发生富营养化的最低限制值,水体存在发生富营养化的风险.大多支流N/P比值处于适宜藻类生长范围.Chl.a浓度范围为0.94-28.9mg/m~3,各支流回水区Chl.a浓度均为5月最大河流回水区Chl.a浓度高于上游区,上游区、回水区Chl.a含量有显著差异.选用修正的Carlson营养状态指数(Trophic State Index)TSI_M法,评价了支流水体营养状态,TSI_M指数范围在36.0-64.2,上游区除龙河、澎溪河5月达到富营养水平外,其余支流均为贫-中营养水平.回水区各支流均达到中-富营养水平.支流回水区营养状态指数均高于上游区,但各支流增加幅度不同.支流回水区水体营养状态明显受三峡水库蓄水水体流速减缓的影响.Chl.a与COD(n=15,P0.01)呈极显著正相关,与其它营养因子无明显相关关系.三峡水库完工后,支流回水区水体流速减缓,富营养化趋势可能加重.     

丹江口水库上游武当山剑河水质空间差异性分析

丹江口水库是国家南水北调中线工程的水源地,水质是决定工程成败的关键因素之一,而始终困扰着水库水质的是入库河流的水污染治理问题.本文以丹江口水库上游的武当山剑河流域为研究对象,在水环境调查基础上,选择有代表性的水质参数及人为干扰因子对剑河进行水质空间差异性分析.根据河流地理特征,将剑河划分为上游、中游、下游和太极湖河段调查单元,其水环境管理目标分别为地表水Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅲ类标准(GB/T 3838 2002).结果表明:在投肥养鱼、污水管网缺损和污水处理率低等因素的影响下,剑河全河段总氮(TN)超标比较严重,4个调查单元均达不到水环境管理目标要求.总磷(TP)、化学需氧量(COD_Cr)、氨氮(NH₃-N)在上游、中游河段分别达到地表水Ⅱ类和Ⅲ类管理要求,但在下游分别只有64%、64%和18%达到Ⅳ类水质要求,在太极湖河段Ⅲ类水质达标率分别为71%、29%和0.污染物浓度整体呈现下游 >太极湖河段 >上游 >中游的趋势,其中TN的污染最为严重,浓度范围为2.27~13.51 mg/L,其次为NH₃-N(0.25~13.31 mg/L)、COD_Cr(7.0~95.5 mg/L)和TP浓度(0.01~0.79 mg/L)相对较低,并不构成剑河的核心污染.通过水质空间差异性分析,提出了针对性的污染源削减方案,可以为河流水污染控制和丹江口水库水质管理提供科学依据.     

基于湖库水质目标的流域氮、磷减排与分区管理——以天目湖沙河水库为例

湖库水环境保护在保障生产与生活用水、维系生态平衡、发展旅游等方面发挥着重要的作用.水质目标管理是保护湖库水质的最佳管理办法.本文以天目湖地区沙河水库及其流域为研究区域,建立模型模拟沙河水库流域的水文与水质,评估入库污染通量和主要来源;依据水质目标测算氮、磷污染的容量和减排量,结合土地的生态保护与开发适宜性评估,提出氮、磷污染分区减排和土地管控的对策和措施.研究结果表明,沙河水库氮、磷污染物入库通量分别为206.01和3.29 t/a,面源总氮和总磷分别占总入库量的85.7%和67.5%.不同土地利用类型氮、磷输出强度有显著差异,总氮输出强度依次为茶园 >耕地 >建筑用地 >裸地 >草地 >退耕地 >林地 >河湖漫滩,总磷输出强度与地表覆盖度有关,依次为裸地 >建筑用地 >茶园 >耕地 >草地 >退耕地 >林地和河湖漫滩.从氮、磷输移过程来看,沙河水库流域总氮排放量为321.64 t/a,进入河流的为255.53 t/a,在河道输送过程中损失19.4%,最终有206.01 t/a进入水库;沙河水库流域总磷排放量为13.42 t/a,进入河流的为7.90 t/a,在河道输送过程中损失58.3%,最终有3.29 t/a进入水库.不同分区河流氮、磷滞留降解率有很大的差异,中田河总氮、总磷滞留降解能力最强,分别为34.71%和84.31%.2009年的通量计算结果显示,沙河水库总氮达到Ⅳ类水质目标需要的入湖减少量为32.01 t/a,入湖削减比例为15.50%,总氮达到Ⅲ类水质目标需要的入湖减少量为59.66 t/a,入湖削减比例为29.00%;总磷达到Ⅲ类水需要的入湖减少量为0.682 t/a,入湖削减比例为20.70%,总磷达到Ⅱ类水需要的入湖减少量为1.479 t/a,入湖削减比例为44.90%.为了实现基于土地利用的面源污染减排管控,选定植被覆盖度、水源涵养能力、地形坡度、土地利用、氮磷分区贡献量、与道路和村落距离等指标综合评估生态保护价值和开发适宜性,并划定禁止开发区、限制开发区和保护性开发区3个管理分区,最终确定各分区的开发强度限制和管控方式.