鄱阳湖流域典型水源水库水华暴发成因及氮污染溯源

富营养化导致的藻类水华是水源地水库面临的主要生态问题之一。探究水源水库中水华暴发成因并开展污染物溯源研究,是预防水华暴发的重要前提。本文选择鄱阳湖流域赣江水系吉安市某典型水源水库为研究对象,通过分析无水华期和水华暴发期水环境特征及其演变规律,探讨了水华暴发的成因及其促发条件,并针对识别出的主要污染因子,开展了同位素溯源研究。结果表明:(1)水库水华暴发的主要原因为水体总氮浓度显著升高(由0.77 mg/L升高至1.57 mg/L),超出了国际公认的水华暴发总氮阈值(0.5~1.2 mg/L),加之夏季高温(32℃)、水库库容量较低,促进了水华暴发;(2)无水华期,水库表层水总氮主要赋存形态为硝酸盐氮(占比>90%),水华暴发期,表层水总氮主要赋存形态由硝酸盐氮转变为有机氮(占比~86%),氮赋存形态转化的主要原因为藻类同化吸收作用;(3)硝酸盐氮、氧同位素示踪结果表明,水库硝酸盐氮主要来源于上游稻田流失的氮肥(负荷贡献率64.45%),其次为上游山区土壤氮流失(14.08%)、大气沉降(12.35%)和农村生活污水(9.12%),因此水库总氮优先控制污染源为上游稻田流失的氮肥。     

太湖流域水库型水源地硅藻水华发生特征及对策分析

基于溧阳市天目湖沙河水库2009—2014年的硅藻群落结构及水质调查,以及宜兴横山水库等硅藻水华期藻类和水质调查数据,分析了太湖流域水库中硅藻水华群落结构特征及受气温、水位、营养盐等环境条件的影响.结果表明,太湖流域硅藻水华的主要发生期为5—7月,快速生长期发生在气温为16~26℃期间,当气温超过26℃时,硅藻的生物量开始下降.硅藻的优势属包括针杆藻、曲壳藻、小环藻和颗粒直链藻.其中沙河水库和横山水库中针杆藻是主要危害,其生物量主导了硅藻总生物量.大溪水库有时以针杆藻为主,有时以颗粒直链藻为主.当总氮浓度低于1.0 mg/L的Ⅲ类水上限时,水体氮浓度能大大限制硅藻生物量,当总磷浓度低于0.025 mg/L的Ⅱ类水上限时,也可能对硅藻生物量产生限制.高于此营养水平,硅藻水华的严重程度主要受气温、降雨等因素影响.研究表明,对于处于中营养水平的太湖流域水库而言,硅藻生物量既受气温、降雨、水位等气象水文条件的控制,又受氮、磷、硅等营养盐供给的影响.硅藻水华的防控既要关注气候和气象条件,也要尽量削减氮、磷营养盐入湖通量,维持较低营养盐水平是确保硅藻水华不形成危害的关键.     

天目湖沙河水库水质对流域开发与保护的响应

利用长期水质监测资料,对苏南地区天目湖沙河水库十多年来的开发与保护工作的水库水质影响情况进行了分析.结果发现:大规模放养鳙鱼等不合理的渔业开发对水库硅藻、蓝藻等浮游植物异常增殖有较大的促进作用;在营养盐处于中富营养水平下,利用不同食性鱼类的组合调控,能够较快地抑制浮游植物的异常增殖,但当浮游植物生物量下降到一定程度以后,其控制能力下降,营养盐和气候因子的影响变得更为重要;流域的旅游开发和农业开发都对水库营养盐、透明度等水质指标产生较大影响,特别是坡地大规模茶叶种植等农业开发对水库氮的影响十分明显;春季少雨等气候变化因子对水库氮等营养盐浓度影响较大,但影响是短时段的.研究表明,合理调控水库渔业养殖,控制流域农业、旅游等开发活动强度,减少农业化肥施用量,恢复和扩大湿地等流域营养盐削减途径,是沙河水库水质保护的关键,也对同类水库水质保护具有示范价值.     

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.     

我国的水库地震及有关成因问题的讨论

本文介绍了我国八个水库地震的概况,总结了水库地震的一般特点,同时讨论了与成因有关的几个问题。指出库水沿周围岩石向深处的渗漏及入渗库水的封闭环境是主要的诱发条件。除构造应力外,岩体的重力可能是另一种更具普遍意义的发震初始应力。水库地震属粘滑机制。它与岩溶密切相关     

云南高原渔洞水库鱼类空间分布格局及主要影响因子

鱼类控藻是常用的生物控藻技术之一,其前提需明确水体中鱼类群落结构及分布特征.为科学调整渔洞水库鱼类群落结构,制定合理的生物操纵策略,2013年7月运用Simrad EY60型分裂波束回声探测仪对该水库进行了水声学探测,在结合多网目复合刺网（网目=8.5、4.0、12.5、2.0、11.0、1.6、2.5、4.8、3.1、1.0、7.5和6.0 cm）取样的基础上,研究了水库鱼类群落结构及其空间分布特征,并初步探讨了影响渔洞水库鱼类空间分布的关键因素.调查中在渔洞水库共采集到鱼类5科12种,其平均密度为638.4±310.2 ind./1000 m³.鱼类在水库中呈不均匀分布,库首、库中、库湾及库尾鱼类密度分别为521.5±371.3、561.9±189.2、653.7±323.7和1137.1±90.4 ind./1000 m³,呈逐渐增大趋势,且库尾鱼类的平均个体要大于库首、库中和库湾;在垂直方向上,97.6%的鱼类都分布在水面以下0~10 m的水层,深度超过10 m的水层,鱼类所占比例只有2.4%;0~20 m水层鱼类的平均目标强度最大（-58.6 dB）,20~40 m水层鱼类平均目标强度最小（-63.9 dB）.MRT预测模型表明影响鱼类空间分布的关键环境因子为水温和水深.基于渔洞水库的鱼类组成和空间分布特征,建议一方面加大鲢、鳙放养量,另一方面从所属水系引进中上层土著肉食性鱼类来调整鱼类群落结构,控制藻类生物量.     

太湖流域典型水源水库藻类水华的促发条件

藻类异常增殖引发的水华是威胁我国水源地水库的主要生态问题之一。探究水源水库中藻类异常增殖的促发因素是防控藻类水华水质问题的前提。本文以太湖流域两个大(Ⅱ)型中营养水库为例,通过周年浮游植物细胞密度、生物量及相关环境因子逐月监测,分析影响水库有害藻类生物量季节性异常增殖特征及其促发条件。结果表明,地处亚热带季风区的两个水源水库均存在蓝藻和硅藻阶段性异常增殖的风险,老石坎水库5月暴发了以曲壳藻为绝对优势种的重度硅藻水华现象,硅藻细胞密度达到6232×10⁴ cells/L,赋石水库则在6和9月均出现了蓝藻细胞数达到水华级别的异常增殖现象。冗余分析表明,总磷、水温和水位是影响水库硅藻、蓝藻异常增殖的关键因素。非线性回归等统计分析表明,两个水库中水体总磷浓度显著影响藻类异常增殖强度的临界值为0.024 mg/L,而水温高于16℃时,硅藻水华事件可能发生,硅藻水华发生的最佳温度为22℃水温高于20℃时,蓝藻水华事件可能发生,蓝藻水华发生的最佳温度为30℃持续低水位或水位快速波动过程中藻类水华暴发的风险较高。研究表明,太湖流域中营养水源水库藻类异常增殖或藻类水华的发生往往是营...     

安徽省河流和湖库型饮用水水源地水质评价

饮用水水源地的保护问题是关系国计民生的重大问题,饮用水水源地的水质问题越来越受到社会的关注.运用单因子标准指数法以及卡尔森指数法对安徽省境内91个县级以上的饮用水水源地的水质状况以及31个湖库型水源地富营养化程度进行了综合评价,并提出相应的防护措施.结果表明,全省91个饮用水水源地中水质达标的有83个,达标率为91.2%,其中,河流型水源地达标率为93.3%,湖库型水源地达标率为87%,地下水型水源地达标率为87%.     

太湖水质时空特性及其与蓝藻水华的关系

以太湖2005-2007年的连续监测资料为基础,运用聚类分析和自相关分析方法,针对总无机磷,总无机氮、水温等环境理化因素与叶绿素a进行时空序列分析,初步归纳了当前太湖水质指标变化的空间特点、时问周期性及其与蓝藻水华暴发的关系.结果表明,太湖水质的空间分布大致分为三个人湖河口、四个湖湾、湖心区、西部湖区、东部湖区等十个区...     

Optimal operation of reservoirs for downstream water quality control using linked simulation optimization

A methodology is developed for optimal operation of reservoirs to control water quality requirements at downstream locations. The physicochemical processes involved are incorporated using a numerical simulation model. This simulation model is then linked externally with an optimization algorithm. This linked simulation–optimization‐based methodology is used to obtain optimal reservoir operation policy. An elitist genetic algorithm is used as the optimization algorithm. This elitist‐genetic‐algorithm‐based linked simulation–optimization model is capable of evolving short‐term optimal operation strategies for controlling water quality downstream of a reservoir. The performance of the methodology developed is evaluated for an illustrative example problem. Different plausible scenarios of management are considered. The operation policies obtained are tested by simulating the resulting pollutant concentrations downstream of the reservoir. These performance evaluations consider various scenarios of inflow, permissible concentration limits, and a number of management periods. These evaluations establish the potential applicability of the developed methodology for optimal control of water quality downstream of a reservoir. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

新安江水库(千岛湖)水质时空变化特征及保护策略

为探索新安江水库(千岛湖)水质的变化规律及其影响因素,利用2009-2010年的逐月水质监测数据,结合文献资料,对新安江水库水质时空变化进行了综合分析.结果表明:在时间分布上,透明度、总氮、总磷及叶绿素受水文季节变化过程、浮游生物生长及人类活动等的综合影响,具有明显的季节变化特征,特别是上游街口断面各指标季节差异显著.空间分布上,上游水质明显劣于下游水质,上游水域透明度低,氮、磷及叶绿素含量高,反映出外源供给和人类活动对新安江水库水质的决定性贡献,控制外源污染是新安江水库水质提升的关键.统计分析表明,新安江水库主要感官指标透明度主要受控于藻类生物量,而藻类生物量变化与氮、磷营养盐的含量关系密切.严格控制入库营养盐通量,控制浮游植物生物量的季节性异常增殖已成为解决新安江水库水环境问题的核心.另外,新安江水库经济鱼类赋存量与捕捞量对水质有一定影响,年度捕捞量与水体透明度具有反相关关系,不能排除鱼类密度过高导致的生态系统失调的可能.因此,要进一步开展渔业养殖的水质效应研究,加强渔业管理,确定科学合理养殖模式,保证新安江水库水质的改善.     

基于发展权价值评估的太湖东部水源保护区生态补偿标准

生态补偿是协调环境保护与区域发展机会公平的重要手段.太湖东部湖区是苏州市、嘉兴市和上海市重要饮用水源供给地.本文分析了苏州市滨湖地区水源地水质保护行为与发展权价值损失的关系.应用区域比较法,在地理要素修正的基础上评价了太湖东部水源保护区发展权价值损失,以此作为生态补偿的标准.研究表明,2009年太湖东部地区水质保护行为的发展权损失为42.39亿元,地方财政收入损失占75.88%;农民收入损失占13.58%;城镇居民收入损失占10.53%.为了缩小城乡居民的收入差距,应优先对农民实施生态补偿.水质保护行为产生的外部收益超出了水源供给价值,需要在更大范围内统筹生态补偿问题.     

The free jet as a means to improve water quality: Destratification and oxygen enrichment

Rivers, lakes, and coastal waters are chaotic systems — physical, chemical, and biological parameters influence their development. Each parameter itself is influenced by the system. Human interaction has led to fast eutrophication. Oxygen input and artificial mixing have been considered as tools to overcome the biggest problems of fish kills, algal blooms, and bad odour. The favoured technology for destratification and oxygen input so far is the bubble curtain. This technology has been applied successfully in several cases. But often, this technology could not be implemented because of high investment and operating costs.

Alternatively, the free jet is discussed as an efficient and low investment and operating cost technology. The free jet may transport oxygen-rich water from the surface down into the hypolimnion, thereby destratifying a water system. A free jet entrains on its way down even more oxygen rich and warm epilimnic water. This water will finally — if some mixing with the cold hypolimnic water occurs — be transferred to the metalimnion. The density differences will make this water travel long distances.

The energy input may be very low and the objective must not be to totally overturn a system. A jet started in early spring may help a lake to have a deep enough epilimnion, relatively large in volume in respect to the hypolimnion, and the normal wind will recirculate the water transferring enough oxygen to the deeper part, thus expanding the fish habitat and enabling benthic fauna. Literature also shows that the occurrence of massive algal blooms may be reduced.

The oxygen efficiency can be multifold compared to standard technologies.     

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.