鄱阳湖水利枢纽工程对水质环境影响初步研究

鄱阳湖水利枢纽工程的建设,将改变湖内水动力特性,进而影响鄱阳湖的水环境质量。采用水深平均的二维水动力-水质模型对鄱阳湖现状水动力和水质进行模拟验证,水陆边界模拟采用动边界技术,摸拟“高水湖相,低水河相”的湖泊水域变化特征,水质特性为枯水期水质较差,丰水期水质较好,靠近入湖河口的湖区劣于湖心水质,北部出湖水质较好的现状。根据水利枢纽工程“控枯不控洪”的调度原则,模型模拟预测在现状外部入流边界和现状污染负荷条件下,三种不同运行方式下,鄱阳湖湖流的时空形态相应发生的变化和相应水质变化。计算结果表明,枯水期大部分区域的水质浓度下降,但尾闾等部分区域有所升高,开闸泄水期前后,水质较现状水质下降,敞泄期的大部分时间,较现状水质基本相似,蓄水期水质变化不大。水动力特性综合水质浓度的改变,增加了局部水体的富营养化风险。研究结果为枢纽的有效建设提供了科学依据。     

鄱阳湖水利枢纽调度对鄱阳湖水资源利用的影响

根据鄱阳湖水利枢纽项目建议书中的调度方案,构建了鄱阳湖二维水动力模型,并设置了20个工况进行了水动力情景模拟;同时,定量分析了鄱阳湖水利枢纽调度对水资源利用的影响。结果表明:调度初期,水利枢纽的影响范围最大;随着调度水位的降低,水位影响程度由北向南减小;干旱年、特大干旱年,取水口外水位可以基本满足取水的要求。研究成果可为鄱阳湖的综合治理提供科学依据。     

拟建鄱阳湖水利枢纽对湖区水环境容量的影响

采用水动力水质模型模拟了鄱阳湖在极端退水年(2016年)和一般退水年(2017年)两种退水工况下拟建鄱阳湖水利枢纽建设前后的水动力水质过程,并构建湖区水环境容量模型评估了鄱阳湖拟建水利枢纽对湖区水质和水环境容量的影响。模拟结果表明：枢纽建设运行能显著增加鄱阳湖的水体体积,每月最大可增加77%;在退水初期主要降低湖泊中部的TP质量浓度,在极端退水年的退水后期会导致闸上TP质量浓度升高,在一般退水年则会导致闸上TP质量浓度降低,但对COD_Mn和NH₃-N质量浓度空间分布无明显影响;在极端退水年,枢纽建设运行会导致COD_Mn、NH₃-N和TP质量浓度增大,而在一般退水年则会导致TP的质量浓度降低;枢纽建设运行能显著提升COD_Mn和NH₃-N的水环境容量,在一般退水年会增大TP的水环境容量,但在极端退水年TP的水环境容量可能降低。     

鄱阳湖水利枢纽工程关键技术研究

本文针对鄱阳湖水利枢纽工程修建后将发挥的作用和可能产生的影响,采用现场调研、实测资料分析和数学模型计算等研究手段,从鄱阳湖流域水资源演变趋势及开发利用状况,三峡水库运用对长江中下游河道冲淤变化及江湖关系的影响,枢纽工程对水资源、防洪、湖区水环境和鱼类的影响,枢纽工程合适的下闸蓄水时期和蓄水位,工程闸门型式及鱼道建设等方面进行了研究,试图为鄱阳湖水利枢纽工程项目立项和规划设计提供科技支撑。     

对鄱阳湖水利枢纽工程的认识和思考

2008年9月笔者曾带队考察江西鄱阳湖区,主要察看正在规划论证之中的鄱阳湖水利枢纽工程相关的一些控制节点、河道、湖泊、蓄滞洪区以及自然保护区,江西省水利厅和长江水利委员会的专家详细介绍了枯水期湖区水情和鄱阳湖水利枢纽工程的基本情况,江西省人大常委会副主任胡振鹏同志介绍了鄱阳湖水利枢纽工程的历史沿革、思路演变、方案要点以及需要进一步研究的问题,使笔者对这一问题有了初步了解和认识.下面结合考察情况,就鄱阳湖水利枢纽工程谈谈粗浅认识和个人思考.     

鄱阳湖水利枢纽工程与自然保护区关系研究

鄱阳湖冬陆夏水、水位变幅巨大,是造成目前湖区洪涝旱灾频繁发生的主要原因。为了改变这些制约鄱阳湖湖区经济发展的重要不利因素,计划兴建鄱阳湖水利枢纽工程,但在兴建水利工程的同时,必须考虑鄱阳湖候鸟栖息环境是否受到影响的问题。以最近实测的地形资料和多年实测水文资料以及保护区实际管理实践为依据,对工程修建后候鸟栖息地受影响情况进行了分析。结果表明,由于保护区四周高沿地形和建筑物的存在,每年11月至次年3月候鸟栖息期间,自然保护区内水位不受鄱阳湖水位的影响,保护区内水位完全取决于人类活动的影响。鄱阳湖水利枢纽工程冬季运行水位可以提高,以取得更大效益。     

拟建鄱阳湖水利枢纽工程对水龄的影响模拟分析

鄱阳湖水利枢纽工程的建设运行必然会改变鄱阳湖的水情。本文利用EFDC水龄模块模拟了鄱阳湖的水龄分布,并分析研究拟建的水利枢纽工程在丰、平、枯等典型年份对水龄的影响,结果表明:受"五河"来流流量以及长江顶托倒灌作用的影响,鄱阳湖水龄在赣江入湖三角洲和入江水道较小,平均水龄分别是16.6 d和23.2 d,而在东北湖湾较大,平均水龄为119.4 d;水利枢纽工程的建设会减小鄱阳湖枯水期的流速,从而增大水龄,主要影响区域是北部过江水道区域以及中心湖区西侧的赣江入湖三角洲区域,尤其是过江水道的东侧,水体有明显滞留;水利枢纽工程增加了整个湖体的水力更换时间,在枢纽调控方案的补偿调节期和低枯水期水力更换时间增加了20%左右。研究结果可为鄱阳湖水利枢纽工程的建设提供参考。     

鄱阳湖水利枢纽工程对鱼类的影响及对策

鄱阳湖水利枢纽工程的兴建与运行将季节性地阻隔鱼类的江湖交流。为维持鄱阳湖与长江鱼类资源的正常交流,通过分析鄱阳湖鱼类资源和长江、鄱阳湖鱼类交流现状,研究鄱阳湖水利枢纽工程兴建后造成的江湖阻隔、水文调控等对湖泊鱼类“三场”以及江湖鱼类交流的影响;为有效消减工程对鱼类的影响提出相应的对策。     

鄱阳湖水利调控对湖区典型丰枯水年水动力水质影响研究

鄱阳湖水利枢纽工程的修建会在一定程度上阻拦长江与鄱阳湖的江湖连通性,湖区水流情势将发生改变。本研究采用有限体积法求解非结构网格下的二维浅水水动力水质模型,根据初定的枢纽工程水位调度方案,研究典型丰枯水年湖区水动力与水质条件变化。结果表明,枢纽工程建成后,丰水年星子站年平均水位抬升1.49 m,枯水年星子站年平均水位抬升1.88 m,枯水年水利枢纽工程对湖泊水位抬升变幅值、流速变幅值和工程影响的持续时间均高于丰水年。工程后丰水年枯水期水面面积增加15.3%,水量增加29.2%,枯水年枯水期水面面积增加22.8%,水量增加54.1%。选用示踪剂模型研究工程后湖区物质输运条件的改变,发现湖区物质输运过程明显减慢。典型丰水年水力滞留时间增幅为1~2 d,典型枯水年水力滞留时间增幅2~9 d;典型丰水年示踪剂传输时间增加值1~9 d,典型枯水年示踪剂传输时间增加值1~20 d。     

鄱阳湖水利枢纽工程的作用及其影响研究

本文针对鄱阳湖水利枢纽工程修建后将发挥的作用和可能产生的影响,采用现场调研、实测资料分析和数学模型计算等研究手段,从鄱阳湖流域水资源演变趋势及开发利用状况,三峡水库运用对长江中下游河道冲淤变化及江湖关系的影响,枢纽工程对水资源、防洪、湖区水环境、鱼类的影响,枢纽工程合适的下闸蓄水时期和蓄水位、工程闸门型式及鱼道建设等方面进行了研究,试图为鄱阳湖水利枢纽工程项目立项和规划设计提供科技支撑。     

鄱阳湖湖区三站点水质评价及其变化特征研究

应用模糊综合定量评价法对鄱阳湖星子站、都昌站、棠荫站区域的水质进行了评价,以3个指标(氨氮、高锰酸盐指数、总磷)作为评价因子,建立评价矩阵,计算出因子权重,得出特征指数,最后评价出水质级别,该方法能够得到其它方法难以达到的客观性和综合性。水质监测数据和评价结果表明:2003-2008年鄱阳湖3站点水质状况尚属良好,大部分时期在Ⅱ、Ⅲ类水平,但也有部分时段超标;在劣于Ⅱ类水的情况下,3个站点所在区域枯水期水质均比丰水期和平水期差。     

鄱阳湖区水资源安全问题分析

采用定性分析和定量计算相结合的手段,分析了鄱阳湖区所面临的水资源安全问题。结果表明,鄱阳湖流域天然水资源情势未发生显著性趋势变化,枯期湖区水位偏低造成湖区存在季节性、工程型缺水,三峡水库汛后集中蓄水、清水下泄等造成湖区枯期提前,加剧了湖区水资源供需矛盾。     

鄱阳湖流域水分盈亏时空变化特征分析

根据1960~2014年鄱阳湖流域13个气象站点的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith法、Mann-Kendall趋势检验法和相关分析法,研究鄱阳湖流域水分盈亏量时空分布变化趋势及其与气象因子的关系。研究结果表明:鄱阳湖流域近55 a来水分盈亏量多年平均盈余为565.88 mm,空间上呈由西北向东北和由西南向东北逐渐递增的趋势;水分盈亏量年内分布呈秋季亏缺,其他季节盈余,水分盈余量表现为春季夏季冬季秋季;在研究时段内流域各地水分盈余量均呈增加趋势,但各季节水分盈余量变化存在一定的差异性,其中春季和秋季呈减少趋势,但趋势不明显,而夏季和冬季均呈显著的增加趋势(p0.05)。鄱阳湖流域水分盈亏量与降雨、日照时数和日最高气温关系密切,流域年水分盈余量的增加是由于夏季和冬季降水量的增加、日照数和风速的减少。     

水利工程建设对洞庭湖及鄱阳湖湿地的影响

随着三峡水利工程建成运行以及长江上游干流梯级 水库的规划建设,水利工程对两湖(洞庭湖、翻阳湖)湿地的叠加累积影响正逐步显露,其主 要表现为泥沙对两湖湿地演化的影响,水文变化对两湖生物、生境的影响。对生物及生境的 影响,两湖湿地表现较为一致,为此,主要论述了对滩地、植被、越冬珍稀水鸟、鱼类的影 响等。大型水利工程建设对湿地演化的影响,两湖湿地表现出的差异性则较大：对洞庭湖, 长江干流水利工程减缓了湿地正向演化的速度,但却加重了湿地正向演化最终的萎缩程度; 对鄱阳湖,长江干流水利工程破坏了现有的泥沙冲淤准动态平衡过程,大大加速了湿地的正 向演化的速度,此外鄱阳湖控制工程将使鄱阳湖湿地迅速萎缩。     

鄱阳湖水质时空变化及其影响因素分析

为研究鄱阳湖水质时空变化规律及其影响因子,连续多年对鄱阳湖的TN、TP、NH4+-N、COD、BOD等水质指标进行监测。运用水质综合模糊评价方法对其水质参数进行分析,运用污染物通量和SPSS软件研究自然因素和人为因素对水质的影响。结果表明:鄱阳湖区综合水质评价指数枯水期高于丰水期,平水期介于二者之间;从1999年开始鄱阳湖水质呈逐渐恶化的趋势,水质优于Ⅲ类的面积由1999年的85.9%下降至2006年57.8%,劣于Ⅲ类的面积从2002年至2006年扩大了近50倍;鄱阳湖区污染物出湖通量明显高于入湖通量,说明湖周边的污染物是鄱阳湖污染物的重要来源之一;鄱阳湖水体受人类活动影响大,水质与各个产业的相关系数均大于0.807;随着城市人口密度的增大,生活和生产污水以及工业废水的78%直接排入河流最终汇入鄱阳湖,对鄱阳湖水质造成严重影响。指出应重视工农业生产中对废弃物和废水的排放指标值和排放量的限制,以及渔业养殖生产中对水质指标值的限制。     

鄱阳湖水质时空相关性及其因素分析

利用2011年鄱阳湖监测点全年的水环境参数数据,基于相关系数法,对鄱阳湖污染物时空相关性及时空变化规律进行了研究。结果表明,鄱阳湖水质存在时空相关性,枯水期空间分异性较大,1月份TR值最大,这与鄱阳湖水位变化相关;鄱阳湖南北湖区空间分异性从主湖区都昌处沿远离都昌方向分别向北部、南部地区随着距离的增大而逐渐减少,其中监测点L7的PR值最小,这主要受到周溪地区珍珠蚌类水产养殖的影响。