三峡水库水质移动监测指标筛选方法研究

三峡水库水质移动监测体系构建对提升库区整体水质监测能力具有重要意义,其基础工作是科学筛选适合移动监测的水质指标。从三峡水库水质监测现状出发,分析三峡水库水质移动监测需求,并根据其水环境状况与移动监测特点,制定三峡水库水质移动监测指标选取原则。通过分析目前指标筛选的经典数学方法,并根据其不同特点与适用性,选用德尔菲法对水质移动监测指标进行初次筛选、主成分分析法进行第二次筛选,构成一套将定性筛选与定量筛选相结合的方式作为三峡水库水质移动监测指标选取方法,并以三峡库区长江干流典型断面江津大桥为例,用上述方法筛选出该断面移动监测指标为总氮、总磷、溶解氧、氟化物、铜、pH、COD、BOD、高锰酸盐指数、石油类、氨氮、汞、挥发酚与砷。研究结果可为三峡水库水质移动监测工作提供前期基础和理论支撑     

三峡水库水质模型的选取和系统集成

水环境信息系统与水质模型在水环境保护中具有互为补充的作用,将它们有机结合,对水环境的预测和管理具有重要意义。根据三峡水库水污染控制的特点和水环境管理的需要,选取了5个不同的水质模型,在讨论水质模型不同集成模式的基础上,采用半紧密内嵌集成模式实现了所选水质模型与三峡水库水环境管理信息系统的有效连接。最后以分层三维模型为例,通过开发水质模型的前处理模块、后处理模块以及计算模型接口模块,完成了模型与三峡水库水环境管理信息系统的集成,并将集成后的水质模型成功应用于三峡水库万州段水流及水质的预测模拟。结果表明,通过GIS、数据库、图形界面等技术手段,实现了水质模型数据准备的自动化和计算结果快速分析,它不仅增强了系统的水质预测和分析能力,还强化了水质模型的易用性,提高了模型的应用范围和预测效率,为库区的水污染控制和水环境保护提供了有力的技术支持。     

三峡水库175 m蓄水运行后鱼类汞污染风险研究

三峡水库的生态安全受到高度关注,三峡水库成库后是否会出现汞等重金属生态风险增加的“水库效应”,不仅是需要论证的科学命题,也是关系到库区人民身体健康的重要问题。2011年在三峡库区忠县至秭归段选择“湖沼化”特征最为显著的8条支流采集了鲤、鲢、鳙、鲇、鳜等常见经济鱼类标本,系统分析了库区鱼类标本肌肉中的总汞含量。研究结果表明,三峡库区支流鱼类肌肉中总汞含量最高为109.6 μg/kg,最低为30.5 μg/kg,平均含量为56.4 μg/kg。与蓄水前的调查结果相比,蓄水运用10 a后库区鱼类肌肉总汞水平尚未明显增加。但是,不同营养等级鱼类之间,肌肉总汞浓度水平随营养等级增加有明显增高,三峡水库水生食物链表现出显著的汞的生物累积。值得注意的是,底层鱼类汞的生物累积强度明显高于上层鱼类,暗示水库底栖过程的“汞活化”依然是需要关注的潜在生态风险     

基于Mann-Kendall法的三峡库区长江干流入出库断面水质变化趋势分析

三峡大坝对三峡库区水生态环境的影响广受国际关注,水质问题关乎三峡库区生态环境安全和社会经济发展。基于中华人民共和国生态环保部发布的2004～2017年三峡库区长江干流入库断面(重庆朱沱)和出库断面(湖北宜昌南津关)水质因子(DO、高锰酸钾指数和氨氮)监测数据,采用Mann-Kendall非参数统计检验法分析水库水质变化趋势。结果表明:入库和出库断面DO均保持Ⅰ级水质标准,均呈不显著下降趋势;入库断面高锰酸钾指数呈上升趋势,氨氮呈下降趋势,近年均保持Ⅱ级水质标准;出库断面高锰酸钾指数和氨氮呈显著下降趋势,近年保持Ⅰ级水质标准。相对于入库断面,出库断面水质在逐步改善,近年出库断面水质优于入库断面。突变趋势分析结果表明:入库断面各项水质因子均存在不显著的突变,突变时间主要发生在2005年和2008年;出库断面水质因子无突变,表明出库断面水质维持状况比入库断面平稳。库区水体中DO、高锰酸钾指数和氨氮含量与水情特征和库区生产生活方式密切相关;水库水位抬高,水流速度下降和泥沙沉积,有利于污染物沉入底泥。三峡水库水质维持及改善需要控制和削减农业面源污染、工业污水排放、城镇生活污水排放和船舶污染排放。     

三峡水库蓄水后的浮游植物特征变化及影响因素

根据2003年10月和2004年4月的水生生物调查,对三峡库区二期蓄水后的浮游植物组成与分布变化进行研究,探讨水力学与营养盐条件变化对库区浮游植物结构与数量的影响。结果表明,库区浮游植物以硅藻类为优势种,2003年10月数量介于2.02×104~31.6×104个/L之间,与未蓄水前相比无明显变化,2004年4月浮游植物种类与数量发生较大变化,部分断面浮游植物数量显著增加,总体介于3.18×104~16 288×104个/L之间。通过对浮游植物与水力学条件、营养盐水平的关系分析,发现蓄水前后水动力学条件的变化与所形成的空间差异是造成浮游植物变化的关键因素,而偏高的营养盐水平则为浮游植物的生长创造了有利条件。为此,根据流速差异将库区水体划分为河流型水体、过渡型水体、湖泊型水体三种类型,对比分析表明过渡型水体和湖泊型水体的浮游植物数量在二期蓄水后增加较多,它们是三峡库区富营养化暴发的敏感区域。     

三峡水库水质保护与渔业利用关系探讨

捕捞渔业和不投饵养鱼对水体不会造成污染,并在一定程度上具有抑制藻类生长、减缓和控制富营养化发生的功能。投饵养鱼和施肥养鱼可增加富营养化发生的几率,但通过控制网箱的数量和布局,限定养殖种类和密度,提高低污染饲料质量,采取科学的投喂方式等措施,可减少对水体的负面影响。适度发展渔业是利用三峡水库水、土地和生物资源的有效途径之一,不仅可促进库区产业发展,增加库区移民就业和收入,而且对水库水生态环境有一定的保护作用。 要做到有序利用水面资源,必须尽快制定科学的渔业发展规划,加强渔业管理指导渔业生产,使渔业生产与环境保护、移民安置和水库其他功能相协调。     

三峡水库蓄水前库区水质状况研究

采用单因子评价法,对长江三峡库区1996～2001年的水质监测资料进行水质状况分析,结果表明三峡库区江段水质状况总体良好,参与评价的各项指标多年均值均符合Ⅱ类水体标准;部分水质参数测值超Ⅱ类水体标准,其中高锰酸盐指数、总铅、氨氮为库区江段的主要污染因子;汛期水质劣于非汛期水质。采用PWQTrend水质污染发展趋势分析专业软件,对长江三峡库区6年来的水质监测资料进行水质趋势分析,结果显示库区江段水质参数浓度及污染物输送率趋势均以无显著变化为主,表明库区江段总体水质状况6年来保持基本稳定。     

红枫湖水质变化趋势及原因分析

红枫湖是贵阳市重要的饮用水源地,自2007年集中治理以来,水质不断好转,基本达到预期目标。对红枫湖流域7个断面及4条入湖支流水质进行监测,研究2003~2012年10年的水质变化趋势和2013年年内变化趋势,并对引发水质变化的原因进行分析。结果表明,从2003年到2007年红枫湖水质急剧恶化,从Ⅲ类降到劣Ⅴ类;经过6年的集中治理,水质提升至目前的Ⅲ类、局部Ⅱ类,整体处于中营养状态,但受内源污染和外源生活污染等影响,部分断面仍存在TP、NH3-N、COD等超标现象。湖库水质季节性变化明显,受降雨及气温影响,在6月和7月出现轻度富营养化,其余月份均处于中营养状态。红枫湖4条入湖支流水质受到不同程度的污染,2011年后水质状况好转,但支流水体呈现受生活污染源污染的显著特征,主要表现为BOD5、粪大肠菌群超标。因此,对影响水质的污染源还需要增加处理设施,加强管理,以达到水源地水质的要求。     

瀑河水库蓄水后水质变化预测

瀑河水库拟作为南水北调中线的一个调蓄水库。在瀑河水库淹没区内布10个采样点，分别采集0－20、20－40、40－60cm深度的土壤，实验室中模拟水库蓄水淹没情景，连续监测“库水”水质，试验表明：蓄水初期土壤中营养物质溶出对库水水质有一定影响，且随着时间的推移，各营养物质溶出的速度及浓度变化不同，蓄水16天后浓度趋于平稳，库水水质达到地表水环境质量Ⅱ类标准，将模拟值作为初始值，利用WQRRS模型进行运行期水质预测，得到结论为：（1）当调水水质为Ⅰ和Ⅱ类标准值的中值、流域汛期径流水质为Ⅱ－Ⅴ类时，预测库水水质为Ⅱ－Ⅲ类；（2）当调水水质为Ⅱ类标准值的下限值、流域汛期径流水质为Ⅱ－Ⅴ类时，预测库水水质大多为Ⅲ类，部分情况下为Ⅳ类，且N、P超标；（3）当调水水质为Ⅰ和Ⅱ类标准值的中值、流域径流水质为Ⅱ类时，在2010、2020和2030水平年水库水质全部为Ⅱ类；当调水水质为Ⅱ类标准值的下限值时库水水质则为Ⅲ类。     

三峡水库汛末175 m试验蓄水过程对香溪河库湾水环境的影响

为研究解决三峡库区支流水华问题,实现三峡水库生态调度,需探明现行三峡水库175 m蓄水方案对库区支流水环境的影响。基于2008~2010年三峡水库开展的汛末175m试验性蓄水工作,及香溪河库湾2008~2010年野外监测数据,从库湾水华暴发程度、营养盐水平及水动力特性方面分析了2008~2010年三峡水库汛末175 m试验性蓄水对香溪河库湾水环境的影响。结果表明：分两阶段蓄水时间提前方案有利于库湾中上游上层水体的交换和紊动,降低库湾中上游水体表层营养盐浓度,破坏了浮游植物赖以生存较稳定的环境,抑制藻类的生长,降低水体表层叶绿素a的浓度,减少水华暴发频次、持续时间以及强度,有利于库湾水环境的改善     

基于WebGIS三峡干流水质模拟平台研究

三峡蓄水成库后仍属于典型的河道型水库,其总体水流、水质运动特性符合一维水流水质运动规律。针对三峡库区总体水流、水质运动特性,采用一维水流水质模型对三峡库区水流和水质进行了模拟。以该模型为核心,利用Web Services技术开发并在互联网上发布了模型服务,在此基础上采用成熟的WebGIS和富客户端Flex等技术构建了适用于三峡库区的干流水质模拟平台;能够实现包括各计算断面流速、流量、水位以及污染物浓度时空过程在内的三峡库区干流流速场和浓度场的数值模拟。以库区干流清溪场至十里铺断面内的江段作为模拟实例,利用该平台模拟计算江段内水流和水质状况,并以水文水质同步观测数据对模拟结果进行验证,结果表明其具有较好的模拟效果;为三峡库区污染物总体输移扩散特性研究提供了有利工具,同时也为国家和地方政府进行库区水环境决策提供了技术支持     

三峡库区水源涵养重要区生态系统格局动态演变特征

利用三期遥感分类数据为基础数据源,结合野外地面核查和生态空间分析方法,对三峡库区水源涵养重要区2000~2010年生态系统格局时空动态变化进行了分析。结果表明:研究区内各类生态系统空间分布差异较大,以森林和农田为主体生态系统;10a间,由于三峡水库蓄水淹没了大量农田和林地,导致森林生态系统和农田生态系统分别向湿地生态系统转化了179.99km2和191.27km2;其他生态系统(主要是人工表面)面积在时段内增加了506.63km2,主要是城镇建设占用部分森林和农田转换而来;时段内森林生态系统总的面积未发生较大减少主要是由于近年退耕还林、森林工程等生态工程的实施获得了大量补充;研究区后期的生态系统转化强度在逐渐增强,生态系统动态类型相互转化强度也显示出研究区生态系统类型的转化总体变差。     

三峡库区支流富营养化及水华现状研究

三峡水库蓄水以来,库区支流水体营养状态、藻类生物量及群落结构发生明显改变,对不同蓄水阶段研究表明：库区支流富营养化程度加重,且时空差异显著,春、夏季富营养化程度严重,秋、冬季节相对较轻.整体上由蓄水前的贫 中营养状态转变为中 富营养状态。由于库区支流营养盐浓度高且蓄水前后相对稳定,对藻类生长不形成限制,因此支流富营养化加重的原因是蓄水后库区支流流速减缓,使得透明度增加,水体透光性增加,藻类生长环境改善,从而使生物量大幅度增加,库区支流藻类水华频繁发生,且优势种类趋向于多样化,硅藻、甲藻、隐藻、蓝藻、绿藻都可成为水华优势种,且整体组成呈现硅藻、甲藻下降,蓝藻、绿藻、隐藻上升的态势,演替趋势总体上由河流型向湖泊型转变。但随着蓄水位的上升,水华发生比率总体上有所降低     

三峡水库蓄水对香溪河水环境的影响及对策研究

通过监测论证三峡建库后形成香溪河回水库湾水环境条件改变特征,评价表明水质由轻污染至重污染趋势发展。确定库湾周边的工业、生活污染点源、磷矿面源是构成水污染的主要负荷。指出溶解氧沿河道下游沿程逐渐减小,复氧系数降低,是引起水质恶化,破坏库湾生态平衡的主要因素。磷浓度过高将引起三峡水库局部水域富营养化,预测了总磷浓度沿程变化趋势。针对已发生和潜在的水环境污染问题,提出了加强流域非点源污染的管理、实施总量控制、建立污染源在线监测系统、立项建设污染治理工程、开展河湖水域接触氧化直接净化技术的科研究和实践、制定《三峡库区水污染防治法》地方法规、正确处理资源开发与环境保护协调发展的关系、走可持续发展道路等项防治对策与建议。     

水位变动下三峡库区消落带植物群落特征

水位变动是湿地的基本特征之一,对湿地生态系统意义重大。为了解水位变动对三峡库区消落带植物群落的影响,于2010年8月对白夹溪消落带植物群落进行调查,采用TWINSPAN分类法对植物群落进行分类。结果表明:共发现维管植物85种,隶属34科70属;植物群落可划分为18个类型,狗牙根等5种群落为白夹溪消落带代表性植物群落;随着淹水程度的加深,群落组成呈现出由旱生植物到湿生植物的过渡趋势;植物群落香农指数、均匀度指数、丰富度指数和生物量指数随水位梯度呈“∧”型变化趋势,辛普森指数呈“∨”型变化趋势。与156 m蓄水周期相比,植物物种数量、群落类型及组成、多样性均发生改变。水位变动是消落带新生湿地植物群落变化的主要驱动因子     

三峡水库藻类“水华”预测

根据三峡库区江段16条一级支流以及重庆市35座大中型〖JP2〗水库的调查资料，分析天然河流与水库两种不同水流条件下，水体叶绿素a浓度与总磷和透明度的关系。结果发现,在水库环境中，水体叶绿素a的浓度与总磷以及与透明度都具有较好的相关性，但在河流条件下则没有明显的关系。由于三峡库区江段大多数支流的营养水平已达到富营养化状况，当三峡水库建成、水流条件发生变化后，在支流河口等水域存在爆发“水华”的风险。为此，我们根据1998年枯水期，在三峡库区长江江段流域面积大于100 km2的40条支流河口实测的总磷浓度，利用所建立的水库环境中总磷与叶绿素a 浓度的关系，对三峡成库后在局部水域爆发“水华”的可能性和程度进行了分析，并提出了相应的对策。     

三峡工程蓄水运用期库区干流水质分析

分析了三峡库区蓄水前后（1998～2009年）干流水质的变化及原因。结果表明,同蓄水前相比,蓄水后库区干流水质变好,库区干流断面月度达标率均值由蓄水前的623%变为蓄水后的783%,库区干流超标污染物主要为高锰酸盐指数、总磷、铅等。蓄水后水质时空分布出现新的特点,近坝水体悬浮物、浑样高锰酸盐指数、总磷、铅等可吸附污染物浓度显著降低。蓄水后年内悬浮物及浑样高锰酸盐指数、总磷和铅浓度仍然是丰水期＞平、枯水期,但近坝水体不同水期间浓度差别比蓄水前明显减小。蓄水后,库区干流浑样高锰酸盐指数、总磷、铅浓度整体上表现为从库尾至库首沿程下降,尤以丰水期沿程下降最为突出。浑样高锰酸盐指数、总磷、铅浓度以上变化特征主要缘于库区水位抬高后,流速减小导致的澄清作用,即高锰酸盐指数所代表污染物、磷、铅等随泥沙发生了不同程度的沉降。蓄水前后清样高锰酸盐指数和总磷未发生明显变化,156 m蓄水后至今,清样铅浓度明显低于蓄水前。