第39卷第13期2008年7月
文章编号:1001-4179(2008) 13-0001-04
人 民 长 江
Y angtze River V ol. 39,N o. 13
July , 2008
三峡库区支流富营养化状况普查
邱光胜 涂 敏 叶 丹 陈水松郭文思平
(长江水利委员会)
摘要:三峡水库135m , 监测, , :, 春、夏两季营养水平较高, ; 库区水华频发区域主要集中在香溪河等受干流回水顶托影响的河, 、夏季为水华高发期, 水华优势种表现出由河流型硅藻类向湖泊型蓝、绿藻类的演变趋势。关 键 词:富营养化; 水华; 水质安全; 三峡水库中图分类号:X 524 文献标识码:A
三峡水库蓄水后, 库区水位提高、水流减缓、水体扩散能力
减弱、库湾和支流污染物的滞留时间延长, 水域环境发生了变[1]
化。特别是因受水库回水顶托, 库湾和部分支流污染加重, 局部水域已出现富营养化现象, 因而受到了社会的广泛关注和高度重视。水华是水体富营养化的典型特征之一。在三峡水库蓄水以前, 库区支流未观测到水华发生。自2003年6月三峡水库实施135m 蓄水, 香溪河、大宁河等库区支流局部水域首次爆发水华以来, 库区水华现象呈现加重、加大趋势。
本文主要根据三峡水库2005年的监测资料, 对库区支流富营养化状态进行了评价, 并结合以往的资料对水华发生的特点和趋势进行了分析, 并提出了富营养化控制的几点建议, 以期为有效保障三峡水库的水质安全提供科学依据。
法计算综合营养状态指数TSI M 。其计算公式分别为:
TSI M (Chl -a ) =10(2. 7895+1. 3156ln (Chl -a ) )
TSI M (TP ) =10(2. 7895+1. 3156(3. 742+1. 0139Ln (TP ) ) ) TSI M (TN ) =10(2. 7895+1. 3156(0. 5849+
1. 2076Ln (TN ) ) )
TSI M (COD Mn ) =10(2. 7895+1. 3156(-0. 9892+
2. 8192ln (COD Mn ) ) )
TSI M =W (Chl -a ) ×TSI M (Chl -a ) +W (TP ) TSI M (TP ) +W (TN ) TSI M (TN ) +W (COD Mn ) TSI M (COD Mn )
1 材料和方法
三峡库区支流众多, 各支流的自然地理环境和水质污染特性都不尽相同, 为全面了解135m 水位库区富营养化现状, 选取10条流域面积大于1000km 2的一级支流:御临河、龙溪河、龙河、小江、汤溪河、磨刀溪、长滩河、梅溪河、大宁河、香溪河, 开展富营养化相关指标监测。
共布设了34个监测断面。其中, 大宁河和香溪河分别布设了7个断面(河口至回水末端等距离布设) , 御临河和龙溪河各布设了1个断面(河口断面) , 其余6条河流各布设了3个断面(河口、中间、回水末端) 。
系统采样分析分别于2005年的1月(冬季) 、4月(春季) 、7月(夏季) 、10月(秋季) 进行。监测项目包括藻类叶绿素a (Chl -a ) 、高锰酸盐指数(COD Mn ) 、总磷(TP ) 、总氮(TN ) 等30多项指标。水质监测和分析采用国家标准方法或推荐方法, 藻类种类鉴定参照参考文献[2]。
本文选用的营养状态指数(T rophic S tate Index ) TSI M 法[3]对评价研究调查水域的富营养化状态进行评价, 并采用加权平均
其中, TSI M 为综合营养状态指数, W (X ) 为上述4参数的权重, 即W (Chl -a ) =0. 5772, W (TP ) =0. 1593, W (TN ) =0. 0272, W (COD Mn ) =0. 2362。评价标准为:TSI M 50为富营养(其中, 50
TSI M >70为重度富营养) 。
2 结果与讨论
2. 1 富营养化现状
库区支流34个断面的营养状态综合评价结果见表1,10条支流的营养状态综合评价结果见图1。
从表1看出, 库区10条支流34个断面, 年度评价总体上以中营养为主, 占46. 3%, 贫营养占30. 9%, 富营养占22. 8%, 其中轻度、中度、重度富营养状态的比例分别为13. 2%、6. 6%、3. 0%。
断面的营养状态随季节变化较大。以富营养状态所占比重来看, 夏季比重最大, 占53. 0%; 其次为春季,32. 4%; 秋、冬季比重最小, 均为2. 9%。春、夏两季均有断面表现为重富营养状态。
从图1看出, 库区10条支流均处于中—富营养状态。6条
收稿日期:2008-02-29
基金项目:三峡库区支流富营养化状况普查(SX 2004-018和SX 2005-007)
作者简介:邱光胜, 男, 长江水利委员会长江流域水资源保护局水环境监测中心, 工程师。
2 人 民 长 江
表2 2005年三峡库区支流水华情况统计
℃-1酱油色11. 6～13. 78. 5～9. 135. 6
上、中旬大宁河0. 0～15. 0浅绿色或浅酱油色13. 2～14. 68. 4～9. 138. 53月香溪河6. 0～12. 0
3月下旬香溪河3. 0～18. 0酱油色或铁锈红色12. 9～13. 48. 7～9. 14月
19. 923. 049. 540. 57138. 419. 721. 671. 112. 352. 912. 311. 940. 7
2008年
支流为中营养(TSI M 值为38. 5～48. 7) :御临河、龙溪河、龙河、汤溪河、长滩河和梅溪河; 其余4条支流为富营养, TSI M 值为
4]
(TSI M 值为61. 2) 52. 3～61. 2。其中富营养支流中, 香溪河[3、
时间河流
范围3/
水色
水温/
pH
Chl -a/藻类密度/
为中度富营养, 其余3条为轻度富营养。
表1 三峡水库支流断面的营养状态评价
春季夏季秋季冬季年度
营养状态断面/比例/断面/比例/断面/比例/断面/比例/断面/比例/
个
贫营养中营养轻度富营养中度富营养重度富营养合计
12
1144334
%35. 332. 311. 811. 88. 8100
6个
31小环藻和多甲藻[1**********]62. 14. 15. 05. [1**********]93. 527
优势种
小环藻和衣藻小环藻和多甲藻
衣藻小环藻小环藻多甲藻多甲藻和隐藻隐藻多甲藻小环藻和多甲藻多甲藻和衣藻小环藻和多甲藻颤藻和小环藻颤藻颤藻和平裂藻颤藻衣藻
个
511125134
%14. 732. 335. 314. 73. 0100
个
429100%11. 885. 32. 900个
2112100%61. 835. 32. 90个
[1**********]
%30. 946. 313. 26. 月6月7月
8月
大宁河0. 0～12. 0深绿色13. 2～13. 78. 6～8. 8香溪河3. 0～20. 0酱油色18. 2～20. 58. 3～9. 7大宁河0. 0～12. 0深绿色18. 9～22. 58. 3～9. 2梅溪河0. 0～6. 021. 7～24. 520. 0～3. 0922. 73～8. 63. 0浅绿色21. 1～9. 2. 520. 388. 4～8. 96. 0026. 7～26. 98. 2～9. 36. 0～20. 0微带黄绿色22. 8～23. 28. 2～8. 5大宁河5. 0～25. 0酱油色或铁锈红色25. 2～27. 38. 9～9. 1大宁河0. 0～15. 0蓝绿色或浅酱油色27. 8～28. 68. 4～8. 9香溪河0. 0～
20. 0蓝绿色伴有腥臭味25. 9～27.
98. 3～9. 4磨刀溪3. 0～12. 0蓝绿色伴有腥臭味28. 6～30. 58. 3～8. 8小江8. 0～15. 0浅蓝绿色26. 3～28. 58. 2～8. 4香溪河6. 0～12. 0浅绿色24. 8～25. 58. 5～9. 6
注:发生水华区域与河口的距离。
图1 三峡水库部分支流的营养状态评价
御临河、龙溪河、龙河等3条支流的富营养化程度(TSI M 值
为38. 5～41. 0) 总体上低于香溪河等7条支流(TSI M 值为47. 5～61. 2) , 各支流按干流入江口位置排序, 从上至下, 营养水平总体呈上升趋势。
图2 库区支流叶绿素a 含量的年最大值
2. 2 水华的发生与特点
本次采样期间, 三峡库区支流共累计爆发水华18起(不同
支流、不同时间发生的水华, 各计一起) , 相关监测指标的结果详见表2。
由表2可以看出, 调查的10条河流中有7条支流(小江、汤溪河、磨刀溪、长滩河、梅溪河、大宁河和香溪河[5]) 发生了水华, 另外3条支流(御临河、龙溪河和龙河) 目前未观察到水华发生。推测支流库湾水华的发生与其距大坝的距离和受干流回水顶托影响的程度有关, 因为发生水华的7条支流都距大坝相对较近、受干流回水顶托影响相对较大。从图2中各支流叶绿素a 最大测值的分布情况可以看到, 发生水华的7条支流其叶绿素a 最大测值均高于水华发生的底限值10μg/L , 而御临河、龙溪河和龙河等尚未发生水华的支流则均低于10. 0μg/L , 表明叶绿素a 的测值大小与水华的发生有一定的关系。
各支流发生水华的范围也不尽相同。以香溪河为例, 图3描绘了香溪河各断面藻密度的分布情况。从图3可以明显看出, Ⅴ～Ⅶ断面的藻年均浓度要明显高于Ⅰ～Ⅳ断面, 这是由于Ⅴ～Ⅶ断面河段受干流回水的顶托, 在上游来水的挤压下形成滞水区, 而Ⅰ～Ⅳ断面为非滞水区。表明支流的滞水区为水华发生的敏感区。
图3 香溪河藻密度沿程变化
(Ⅰ为河口断面, Ⅶ为回水末端断面, Ⅱ～Ⅵ为间设断面)
根据长江流域水环境监测中心2003～2005年期间对库区
10条支流水华发生的跟踪调查情况(图4) 显示, 支流水华一般在2～9月发生,3～7月水华发生频次相对较高, 其中以3、4月为水华发生高峰期。
另外, 不同河流在水华发生时间和程度上存有差异, 如大宁河在2005年3月和6月发生了严重的水华(见图5) , 而香溪河
第13期邱光胜等:三峡库区支流富营养化状况普查3
却在7月发生当年范围最大、藻类密度高达108cells/L 量级的水华(见图6)
。
类的演变趋势, 表明三峡库区支流的富营养化程度逐步加重。
(2005年, Ⅵ断面)
图4 表3 不同蓄水时段香溪河、大宁河水华优势种分布与演变时期蓄水前蓄水期蓄水后半年期蓄水后1年期蓄水后1年半期蓄水后2年期蓄水后2年半期
时段
2003年6月以前2003年6月2003年7～12月2004年1～6月2004年7～12月2005年1～6月2005年7～12月
大宁河无优势种隐藻硅藻绿藻、硅藻、甲藻甲藻、绿藻、硅藻甲藻、绿藻、隐藻硅藻、甲藻、绿藻
香溪河
无优势种隐藻硅藻硅藻、甲藻甲藻、硅藻、隐藻甲藻、硅藻、隐藻甲藻、蓝藻、绿藻
图5 大宁河藻细胞密度年内变化
(Ⅰ为河口断面, Ⅶ为回水末端断面, Ⅱ～Ⅵ为间设断面)
3 对策
有关三峡蓄水后富营养化问题已有探讨[7], 认为是由工业
废水、生活污水、地表径流和船舶污水、污油等点源和面源污染负荷增加, 水流减缓等原因造成。但大量农田的淹没也是水华形成的不可忽视的重要因素, 部分库湾网箱养鱼也加速了水体富营养化, 春季适宜的温度是水华形成的诱导因素。此外, 风向改变着水华藻类的分布状态, 船舶等在水华藻类的迁移过程中也起了一定作用, 而温度变化及降雨等气候因素同样影响水华藻的种类和水华持续时间。
从目前调查分析结果来看, 三峡库区支流水体的富营养化是水华发生的根本原因, 水库蓄水所形成的缓流态是水华发生的直接诱因, 而水温等气候条件则对水华发生时段和表现类型等有一定影响。随着三峡水库进一步蓄水, 库区支流回水水域将进一步扩大, 由此带来支流水华区域进一步扩大。因此, 需要加强对水库敏感水域的富营养化与水华监测和研究, 为采取有效的控制措施提供科学依据。
(1) 继续开展阶段性全面调查工作。前期的调查分析结果显示, 三峡水库蓄水运行两年来, 库区支流水体富营养化程度及水华均呈加重、扩大趋势, 水华优势种亦在发生转变。随着三峡水库蓄水位抬升, 回水水域进一步扩大, 预计库区支流富营养化态势将更加严峻。有必要结合三峡工程蓄水进度, 针对水库不同水位期继续开展富营养化的全面调查工作, 积累系列资料。
(2) 开展机理研究和示范性治理研究工作。水体富营养化是一个因环境受损而引起的资源、环境、生态和社会发展的世界性问题。富营养化过程、水华暴发机理等因时因地而异。有必要在三峡水库典型支流库湾(如香溪河、大宁河、小江等) 开展水域生态系统动态的长期监测, 从多学科综合的角度, 研究三峡水水库富营养化的形成机理和调控对策。选择典型富营养化水域, 采用生物操纵、生态调度等多途径开展富营养化示范性治理
图6 香溪河藻细胞密度年内变化
(Ⅰ为河口断面, Ⅶ为回水末端断面, Ⅱ～Ⅵ为间设断面)
库区支流水华的表现类型不尽相同。在发生过水华的7条调查河流中, 主要有以下几种主要水华类型:①甲藻型—硅藻型—蓝藻型, 以香溪河为代表; ②甲藻型—硅藻型—绿藻型, 以
大宁河为代表; ③甲藻型—硅藻型, 以小江为代表。
由于各种藻类对环境的要求不一样
, 某一个季节的环境条件对某些藻类比较适应, 而对其他的藻类不适应。水体中浮游藻类的组成和数量与季节密切相关。以香溪河为例(图7) , 春季以硅、甲藻为主要优势种; 夏季以蓝、绿藻为主要优势种, 其中
7月以蓝藻为优势种,8月以绿藻为优势种; 秋、冬季藻密度均小
于1. 0×106个/L , 无明显优势种。
一般认为硅、甲藻是中—富营养水体的优势种, 蓝、绿藻是富营养水体的优势种。表3反映了三峡水库自2003年6月蓄水以来大宁河、香溪河水华优势种的演变情况, 由蓄水期的隐藻、蓄水稳定初期的硅藻, 逐步发展为后期的甲藻、绿藻、蓝藻等多种类型, 优势种总体表现出由河流型硅藻类向湖泊型蓝、绿藻
4 人 民 长 江
社,1980.
2008年
研究工作。
(3) 加强库区及上游地区的污染治理。水体氮、磷等营养物质的高含量是产生富营养化、暴发水华的根本原因。防治富营养化与水华, 污染治理是最根本的途径。三峡库区支流水体营养物浓度已经处于较高的水平, 且每年排入库区的工农业废水和城市生活污水等仍呈上升趋势, 有必要进一步加强库区支流点源、面源污染控制。
[3] Carls on R E. A. T rophic state index for lakes. Limnology and Oceanogra 2
phy ,1977,22(2) :361～369.
[4] 叶麟, 徐耀阳, 蔡庆华. 三峡水库香溪河库湾春季水华期间硝酸盐、
磷酸盐的时空分布. 水生生物学报,2006,30(1) :75～79.
[5] 叶麟, 韩新芹, 蔡庆华. 三峡水库香溪河库湾春季水华期间可溶性
碳动力学研究. 水生生物学报,2006,30(1) :80～83.
[6] 韩新芹, 叶麟, 徐耀阳. 香溪河库湾春季叶绿素a 浓度动态变化及
参考文献:
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[2] 胡鸿钧, 李尧英, 魏印心. 中国淡水藻类. 上海:上海科学技术出版
. 1) :84～88.
(编辑:常汉生)
・简讯・
2008年6月13日在长江委入川抗震救灾最后一批专家即将凯旋之际, 长江委主任蔡其华在唐家山堰塞湖抢险指挥部接受记者专访, 畅谈唐家山堰塞湖科学除险的历程, 并高度评价长江委专家为抗震救灾作出的重要贡献。
蔡其华说, 唐家山堰塞湖科学除险的历程主要分为三个阶段:
第一阶段是应急处置工程方案的制定以及方案的实施, 首先是应急处置工程的方案制定。通过实地查勘, 以及水文、地质资料分析, 我们决定利用堰塞体右侧的天然垭口, 扩挖成泄流渠, 泄流渠过流后, 在高速水流作用下, 利用水流的水力挟带能力, 逐步冲刷、扩大泄流渠的断面加速泄流, 达到降低坝前水位、减小水头、减少蓄水量的目的, 从而最大限度地减免对下游群众造成的影响。其次是对可能造成的溃坝洪水进行风险分析。对溃坝计算, 考虑了三种模式, 也就是对三分之一溃坝、二分之一溃坝和全溃方案进行了推演计算, 同时, 针对这三种溃坝方式所形成的淹没范围和对下游地区所产生的影响, 协助地方政府, 作出了具体的淹没范围的划分, 对淹没的人口避险方案进行了安排。第三是上山指导施工。长江委有10多位专家, 包括72岁的徐麟祥大师、近70岁的蒋乃明总工多次上山指导。杨启贵同志, 带着几位中青年专家,10多天驻守在唐家山工地, 住帐篷、啃干粮, 风餐露宿, 昼夜奋战, 到现场为施工人员进一步动态优化施工方案, 现场解决施工技术难题, 收到了非常好的效果, 获得了施工人员的好评。
第二阶段工作是对已完成施工的泄流渠进行风险分析, 并提出相关建议和意见。我们分析了三种可能性。第一种可能情况, 当遇到强降雨、强余震和大滑坡等极不利的情况, 依然存在短时间三分之一溃坝甚至于全溃的可能性, 这是极不利的情况。第二种可能情况, 由于降雨不大, 泄流渠已经形成的这条泄流通道, 将长时间小流量和较高水位运行, 这种情况将对今年汛期的度汛安全带来不利, 同时, 也长期影响下游地区的转移避险人员的生产生活, 这是最困难的一种情况。以上两种情况都是我们不愿意看到的, 同时我们又分析了第三种情况, 也就是在现有的蓄水量情况下, 再加上即将要发生的一场降雨, 使短时间内泄流渠受到高速水流的冲刷, 在水力挟带能力的作用下, 我们设计的断面, 按设计所期望的溯源、淘刷, 逐步扩大断面, 从而, 形成一
条峡谷型河道, 这是最理想的一种状态。我们不仅分析了这三
种情况, 也对这三种情况所要采取的对策包括抢险和避险的对策提出了建议和意见。
第三阶段是泄流渠泄流过程中, 以及形成了峡谷型河道以后, 对泄流渠本身和剩余的堰塞体的稳定性的评估分析。整个泄流和淘刷过程, 正是我们以上所分析的第三种最理想的情况发生了, 首先泄流过程是这样的, 唐家山堰塞湖泄流渠从6月7日的7∶08开始泄流, 到6月10日中午, 出现了最高水位最大洪峰流量, 最高水位达到了743. 1m , 最大流量在5600～6500m 3/s 之间, 超过了50a 一遇洪水标准。6月11日晨, 泄流渠上口宽度已达145～235m , 渠底最低点高程约710m , 已形成相对稳定的河槽, 唐家山堰塞湖险情已排除。整个泄流过程完全符合我们当初的设计思路。其次是对工程进行评价。6月10日下午的16∶00左右, 我又和我们长江委的专家组, 飞抵唐家山堰塞坝, 去看我们的设计方案在高速水流的作用下, 是否达到了预期的效果。在现场我们看到, 渠道右侧由右岸山坡下游坡脚的岩石组成, 渠道的底部和渠道的左侧也都是滑坡下来被挤压了的碎裂岩。因此, 我们分析认为, 这条渠道, 以及剩余的堰塞体抗滑稳定以及渗透稳定, 整个剩余堰塞体处于整体稳定的状态。第三, 如何确保下一步安全度汛。我们会商分析后, 向当地有关部门提出建议, 在今年的汛期期间, 要进一步加强雨情、水情和工情的监测, 特别是对大坝的渗透变形, 稳度变形, 都要进一步的加强监测, 同时, 要落实好防汛责任、防汛抢险以及避险的预警预报机制, 确保安全度汛。
蔡其华指出, 唐家山堰塞湖科学除险, 完全贯彻了温家宝总理“安全、科学、快速”的重要指示, 是按照主动、及早除险的要求来完成的。
蔡其华强调, 这次唐家山堰塞湖的应急处置工程使我们积累了丰富的、宝贵的资料, 我们要充分利用这些资料, 各单位、各部门、各专业都要认真组织、深入分析研究, 出一批宝贵成果, 包括优秀论文, 为今后溃坝洪水的计算, 为堰塞湖抢险规范和标准编制贡献我们的力量, 为今后我们更好的保护和治理好长江做出新的更大的贡献!
(长江)
106 人 民 长 江2008年
I ndustrial structure characteristics of TGP reservoir area
and research on its adjustment
LU Yuan -quan Y ANG Dan LIU Jian -feng
(1. C ommercial and Administrative C ollege of Chongqing University , Chonqing 400030, China ;2. Rear -service department of Chongqing F oreign Language C ollege ,Chonqing 400031, China )
Abstract : The regional industrial structure adjustment and optimization im portant growth and de 2
velopment. Based on quantitative analysis approach and by using M oore structure correlative
coefficient of industry structure , this paper analyzes the ev olution structure and structure rate of 3industries. In the light of present and , and hom ogeneity in the reserv oir area , s ome policy suggestions are ev ; ; TG P reserv oir area K ey w G eneral investigation of eutrophication
for tributaries in TGP reservoir area
QIU Guang -sheng TU Min YE Dan CHEN Shui -song
G UO Wen -Si ZANG Xiao -ping
(Water Environment M onitoring Centre of Y angtze River Basin , Changjiang Water Res ources C ommission , Wuhan 430010, China )
Abstract : The m onitoring on eutrophication and alga bloom condition in 10tributaries in the TG P reserv oir area was conducted during 135
m operation of TG P in 2005, and combined with previous m onitored data , it is concluded that the water state of the tributaries is mainly in middle eu 2trophication , m ore severe in spring and summer as well as in relative near tributaries from the TG P dam. The frequent occurring area of alga bloom mainly centralized in backwater effected tributaries , such as the X iangxi river ; the spring and summer are frequent occurring period of alga bloom ; the advantage genus of alga bloom shows a variation tendency from river -type genus of diatom to lake -type genus of blue -green algae. eutrophication ; alga bloom ; water quality safety ; TG P reserv oir K ey w ords :
R egarding on comprehensive regulation
of Wuhan reach of the Yangtze river
HU Chun -yan
(Design Institute , Changjiang Water Res ources C ommission , Wuhan 430010, China )
Abstract : The Wuhan reach of the Y angtze river is from Shamao of Wuchang county to Y angluo town of X inzhou county , totalling 70. 3km
in length , passin through Wuhan city. The river regulation of Wuhan reach is an in frastructure w orks concerning economic development of Wuhan city , inv olving flood control along the river , river regime control , shoreline and shoal utilization , water ecological environment protection etc. . In the light of the ev olution characteristics and tendency of Wuhan reach before and after TG P operation and according to the requirement of flood control safety , river regime stability , water environment protection , the urban development , the tentative plan and suggestions on com prehensive regulation of Wuhan reach are put forward.
K ey w ords : river bed ev olution ; flood control safety ; river regulation ; Wuhan
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文章编号:1001-4179(2008) 13-0001-04
人 民 长 江
Y angtze River V ol. 39,N o. 13
July , 2008
三峡库区支流富营养化状况普查
邱光胜 涂 敏 叶 丹 陈水松郭文思平
(长江水利委员会)
摘要:三峡水库135m , 监测, , :, 春、夏两季营养水平较高, ; 库区水华频发区域主要集中在香溪河等受干流回水顶托影响的河, 、夏季为水华高发期, 水华优势种表现出由河流型硅藻类向湖泊型蓝、绿藻类的演变趋势。关 键 词:富营养化; 水华; 水质安全; 三峡水库中图分类号:X 524 文献标识码:A
三峡水库蓄水后, 库区水位提高、水流减缓、水体扩散能力
减弱、库湾和支流污染物的滞留时间延长, 水域环境发生了变[1]
化。特别是因受水库回水顶托, 库湾和部分支流污染加重, 局部水域已出现富营养化现象, 因而受到了社会的广泛关注和高度重视。水华是水体富营养化的典型特征之一。在三峡水库蓄水以前, 库区支流未观测到水华发生。自2003年6月三峡水库实施135m 蓄水, 香溪河、大宁河等库区支流局部水域首次爆发水华以来, 库区水华现象呈现加重、加大趋势。
本文主要根据三峡水库2005年的监测资料, 对库区支流富营养化状态进行了评价, 并结合以往的资料对水华发生的特点和趋势进行了分析, 并提出了富营养化控制的几点建议, 以期为有效保障三峡水库的水质安全提供科学依据。
法计算综合营养状态指数TSI M 。其计算公式分别为:
TSI M (Chl -a ) =10(2. 7895+1. 3156ln (Chl -a ) )
TSI M (TP ) =10(2. 7895+1. 3156(3. 742+1. 0139Ln (TP ) ) ) TSI M (TN ) =10(2. 7895+1. 3156(0. 5849+
1. 2076Ln (TN ) ) )
TSI M (COD Mn ) =10(2. 7895+1. 3156(-0. 9892+
2. 8192ln (COD Mn ) ) )
TSI M =W (Chl -a ) ×TSI M (Chl -a ) +W (TP ) TSI M (TP ) +W (TN ) TSI M (TN ) +W (COD Mn ) TSI M (COD Mn )
1 材料和方法
三峡库区支流众多, 各支流的自然地理环境和水质污染特性都不尽相同, 为全面了解135m 水位库区富营养化现状, 选取10条流域面积大于1000km 2的一级支流:御临河、龙溪河、龙河、小江、汤溪河、磨刀溪、长滩河、梅溪河、大宁河、香溪河, 开展富营养化相关指标监测。
共布设了34个监测断面。其中, 大宁河和香溪河分别布设了7个断面(河口至回水末端等距离布设) , 御临河和龙溪河各布设了1个断面(河口断面) , 其余6条河流各布设了3个断面(河口、中间、回水末端) 。
系统采样分析分别于2005年的1月(冬季) 、4月(春季) 、7月(夏季) 、10月(秋季) 进行。监测项目包括藻类叶绿素a (Chl -a ) 、高锰酸盐指数(COD Mn ) 、总磷(TP ) 、总氮(TN ) 等30多项指标。水质监测和分析采用国家标准方法或推荐方法, 藻类种类鉴定参照参考文献[2]。
本文选用的营养状态指数(T rophic S tate Index ) TSI M 法[3]对评价研究调查水域的富营养化状态进行评价, 并采用加权平均
其中, TSI M 为综合营养状态指数, W (X ) 为上述4参数的权重, 即W (Chl -a ) =0. 5772, W (TP ) =0. 1593, W (TN ) =0. 0272, W (COD Mn ) =0. 2362。评价标准为:TSI M 50为富营养(其中, 50
TSI M >70为重度富营养) 。
2 结果与讨论
2. 1 富营养化现状
库区支流34个断面的营养状态综合评价结果见表1,10条支流的营养状态综合评价结果见图1。
从表1看出, 库区10条支流34个断面, 年度评价总体上以中营养为主, 占46. 3%, 贫营养占30. 9%, 富营养占22. 8%, 其中轻度、中度、重度富营养状态的比例分别为13. 2%、6. 6%、3. 0%。
断面的营养状态随季节变化较大。以富营养状态所占比重来看, 夏季比重最大, 占53. 0%; 其次为春季,32. 4%; 秋、冬季比重最小, 均为2. 9%。春、夏两季均有断面表现为重富营养状态。
从图1看出, 库区10条支流均处于中—富营养状态。6条
收稿日期:2008-02-29
基金项目:三峡库区支流富营养化状况普查(SX 2004-018和SX 2005-007)
作者简介:邱光胜, 男, 长江水利委员会长江流域水资源保护局水环境监测中心, 工程师。
2 人 民 长 江
表2 2005年三峡库区支流水华情况统计
℃-1酱油色11. 6～13. 78. 5～9. 135. 6
上、中旬大宁河0. 0～15. 0浅绿色或浅酱油色13. 2～14. 68. 4～9. 138. 53月香溪河6. 0～12. 0
3月下旬香溪河3. 0～18. 0酱油色或铁锈红色12. 9～13. 48. 7～9. 14月
19. 923. 049. 540. 57138. 419. 721. 671. 112. 352. 912. 311. 940. 7
2008年
支流为中营养(TSI M 值为38. 5～48. 7) :御临河、龙溪河、龙河、汤溪河、长滩河和梅溪河; 其余4条支流为富营养, TSI M 值为
4]
(TSI M 值为61. 2) 52. 3～61. 2。其中富营养支流中, 香溪河[3、
时间河流
范围3/
水色
水温/
pH
Chl -a/藻类密度/
为中度富营养, 其余3条为轻度富营养。
表1 三峡水库支流断面的营养状态评价
春季夏季秋季冬季年度
营养状态断面/比例/断面/比例/断面/比例/断面/比例/断面/比例/
个
贫营养中营养轻度富营养中度富营养重度富营养合计
12
1144334
%35. 332. 311. 811. 88. 8100
6个
31小环藻和多甲藻[1**********]62. 14. 15. 05. [1**********]93. 527
优势种
小环藻和衣藻小环藻和多甲藻
衣藻小环藻小环藻多甲藻多甲藻和隐藻隐藻多甲藻小环藻和多甲藻多甲藻和衣藻小环藻和多甲藻颤藻和小环藻颤藻颤藻和平裂藻颤藻衣藻
个
511125134
%14. 732. 335. 314. 73. 0100
个
429100%11. 885. 32. 900个
2112100%61. 835. 32. 90个
[1**********]
%30. 946. 313. 26. 月6月7月
8月
大宁河0. 0～12. 0深绿色13. 2～13. 78. 6～8. 8香溪河3. 0～20. 0酱油色18. 2～20. 58. 3～9. 7大宁河0. 0～12. 0深绿色18. 9～22. 58. 3～9. 2梅溪河0. 0～6. 021. 7～24. 520. 0～3. 0922. 73～8. 63. 0浅绿色21. 1～9. 2. 520. 388. 4～8. 96. 0026. 7～26. 98. 2～9. 36. 0～20. 0微带黄绿色22. 8～23. 28. 2～8. 5大宁河5. 0～25. 0酱油色或铁锈红色25. 2～27. 38. 9～9. 1大宁河0. 0～15. 0蓝绿色或浅酱油色27. 8～28. 68. 4～8. 9香溪河0. 0～
20. 0蓝绿色伴有腥臭味25. 9～27.
98. 3～9. 4磨刀溪3. 0～12. 0蓝绿色伴有腥臭味28. 6～30. 58. 3～8. 8小江8. 0～15. 0浅蓝绿色26. 3～28. 58. 2～8. 4香溪河6. 0～12. 0浅绿色24. 8～25. 58. 5～9. 6
注:发生水华区域与河口的距离。
图1 三峡水库部分支流的营养状态评价
御临河、龙溪河、龙河等3条支流的富营养化程度(TSI M 值
为38. 5～41. 0) 总体上低于香溪河等7条支流(TSI M 值为47. 5～61. 2) , 各支流按干流入江口位置排序, 从上至下, 营养水平总体呈上升趋势。
图2 库区支流叶绿素a 含量的年最大值
2. 2 水华的发生与特点
本次采样期间, 三峡库区支流共累计爆发水华18起(不同
支流、不同时间发生的水华, 各计一起) , 相关监测指标的结果详见表2。
由表2可以看出, 调查的10条河流中有7条支流(小江、汤溪河、磨刀溪、长滩河、梅溪河、大宁河和香溪河[5]) 发生了水华, 另外3条支流(御临河、龙溪河和龙河) 目前未观察到水华发生。推测支流库湾水华的发生与其距大坝的距离和受干流回水顶托影响的程度有关, 因为发生水华的7条支流都距大坝相对较近、受干流回水顶托影响相对较大。从图2中各支流叶绿素a 最大测值的分布情况可以看到, 发生水华的7条支流其叶绿素a 最大测值均高于水华发生的底限值10μg/L , 而御临河、龙溪河和龙河等尚未发生水华的支流则均低于10. 0μg/L , 表明叶绿素a 的测值大小与水华的发生有一定的关系。
各支流发生水华的范围也不尽相同。以香溪河为例, 图3描绘了香溪河各断面藻密度的分布情况。从图3可以明显看出, Ⅴ～Ⅶ断面的藻年均浓度要明显高于Ⅰ～Ⅳ断面, 这是由于Ⅴ～Ⅶ断面河段受干流回水的顶托, 在上游来水的挤压下形成滞水区, 而Ⅰ～Ⅳ断面为非滞水区。表明支流的滞水区为水华发生的敏感区。
图3 香溪河藻密度沿程变化
(Ⅰ为河口断面, Ⅶ为回水末端断面, Ⅱ～Ⅵ为间设断面)
根据长江流域水环境监测中心2003～2005年期间对库区
10条支流水华发生的跟踪调查情况(图4) 显示, 支流水华一般在2～9月发生,3～7月水华发生频次相对较高, 其中以3、4月为水华发生高峰期。
另外, 不同河流在水华发生时间和程度上存有差异, 如大宁河在2005年3月和6月发生了严重的水华(见图5) , 而香溪河
第13期邱光胜等:三峡库区支流富营养化状况普查3
却在7月发生当年范围最大、藻类密度高达108cells/L 量级的水华(见图6)
。
类的演变趋势, 表明三峡库区支流的富营养化程度逐步加重。
(2005年, Ⅵ断面)
图4 表3 不同蓄水时段香溪河、大宁河水华优势种分布与演变时期蓄水前蓄水期蓄水后半年期蓄水后1年期蓄水后1年半期蓄水后2年期蓄水后2年半期
时段
2003年6月以前2003年6月2003年7～12月2004年1～6月2004年7～12月2005年1～6月2005年7～12月
大宁河无优势种隐藻硅藻绿藻、硅藻、甲藻甲藻、绿藻、硅藻甲藻、绿藻、隐藻硅藻、甲藻、绿藻
香溪河
无优势种隐藻硅藻硅藻、甲藻甲藻、硅藻、隐藻甲藻、硅藻、隐藻甲藻、蓝藻、绿藻
图5 大宁河藻细胞密度年内变化
(Ⅰ为河口断面, Ⅶ为回水末端断面, Ⅱ～Ⅵ为间设断面)
3 对策
有关三峡蓄水后富营养化问题已有探讨[7], 认为是由工业
废水、生活污水、地表径流和船舶污水、污油等点源和面源污染负荷增加, 水流减缓等原因造成。但大量农田的淹没也是水华形成的不可忽视的重要因素, 部分库湾网箱养鱼也加速了水体富营养化, 春季适宜的温度是水华形成的诱导因素。此外, 风向改变着水华藻类的分布状态, 船舶等在水华藻类的迁移过程中也起了一定作用, 而温度变化及降雨等气候因素同样影响水华藻的种类和水华持续时间。
从目前调查分析结果来看, 三峡库区支流水体的富营养化是水华发生的根本原因, 水库蓄水所形成的缓流态是水华发生的直接诱因, 而水温等气候条件则对水华发生时段和表现类型等有一定影响。随着三峡水库进一步蓄水, 库区支流回水水域将进一步扩大, 由此带来支流水华区域进一步扩大。因此, 需要加强对水库敏感水域的富营养化与水华监测和研究, 为采取有效的控制措施提供科学依据。
(1) 继续开展阶段性全面调查工作。前期的调查分析结果显示, 三峡水库蓄水运行两年来, 库区支流水体富营养化程度及水华均呈加重、扩大趋势, 水华优势种亦在发生转变。随着三峡水库蓄水位抬升, 回水水域进一步扩大, 预计库区支流富营养化态势将更加严峻。有必要结合三峡工程蓄水进度, 针对水库不同水位期继续开展富营养化的全面调查工作, 积累系列资料。
(2) 开展机理研究和示范性治理研究工作。水体富营养化是一个因环境受损而引起的资源、环境、生态和社会发展的世界性问题。富营养化过程、水华暴发机理等因时因地而异。有必要在三峡水库典型支流库湾(如香溪河、大宁河、小江等) 开展水域生态系统动态的长期监测, 从多学科综合的角度, 研究三峡水水库富营养化的形成机理和调控对策。选择典型富营养化水域, 采用生物操纵、生态调度等多途径开展富营养化示范性治理
图6 香溪河藻细胞密度年内变化
(Ⅰ为河口断面, Ⅶ为回水末端断面, Ⅱ～Ⅵ为间设断面)
库区支流水华的表现类型不尽相同。在发生过水华的7条调查河流中, 主要有以下几种主要水华类型:①甲藻型—硅藻型—蓝藻型, 以香溪河为代表; ②甲藻型—硅藻型—绿藻型, 以
大宁河为代表; ③甲藻型—硅藻型, 以小江为代表。
由于各种藻类对环境的要求不一样
, 某一个季节的环境条件对某些藻类比较适应, 而对其他的藻类不适应。水体中浮游藻类的组成和数量与季节密切相关。以香溪河为例(图7) , 春季以硅、甲藻为主要优势种; 夏季以蓝、绿藻为主要优势种, 其中
7月以蓝藻为优势种,8月以绿藻为优势种; 秋、冬季藻密度均小
于1. 0×106个/L , 无明显优势种。
一般认为硅、甲藻是中—富营养水体的优势种, 蓝、绿藻是富营养水体的优势种。表3反映了三峡水库自2003年6月蓄水以来大宁河、香溪河水华优势种的演变情况, 由蓄水期的隐藻、蓄水稳定初期的硅藻, 逐步发展为后期的甲藻、绿藻、蓝藻等多种类型, 优势种总体表现出由河流型硅藻类向湖泊型蓝、绿藻
4 人 民 长 江
社,1980.
2008年
研究工作。
(3) 加强库区及上游地区的污染治理。水体氮、磷等营养物质的高含量是产生富营养化、暴发水华的根本原因。防治富营养化与水华, 污染治理是最根本的途径。三峡库区支流水体营养物浓度已经处于较高的水平, 且每年排入库区的工农业废水和城市生活污水等仍呈上升趋势, 有必要进一步加强库区支流点源、面源污染控制。
[3] Carls on R E. A. T rophic state index for lakes. Limnology and Oceanogra 2
phy ,1977,22(2) :361～369.
[4] 叶麟, 徐耀阳, 蔡庆华. 三峡水库香溪河库湾春季水华期间硝酸盐、
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碳动力学研究. 水生生物学报,2006,30(1) :80～83.
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. 1) :84～88.
(编辑:常汉生)
・简讯・
2008年6月13日在长江委入川抗震救灾最后一批专家即将凯旋之际, 长江委主任蔡其华在唐家山堰塞湖抢险指挥部接受记者专访, 畅谈唐家山堰塞湖科学除险的历程, 并高度评价长江委专家为抗震救灾作出的重要贡献。
蔡其华说, 唐家山堰塞湖科学除险的历程主要分为三个阶段:
第一阶段是应急处置工程方案的制定以及方案的实施, 首先是应急处置工程的方案制定。通过实地查勘, 以及水文、地质资料分析, 我们决定利用堰塞体右侧的天然垭口, 扩挖成泄流渠, 泄流渠过流后, 在高速水流作用下, 利用水流的水力挟带能力, 逐步冲刷、扩大泄流渠的断面加速泄流, 达到降低坝前水位、减小水头、减少蓄水量的目的, 从而最大限度地减免对下游群众造成的影响。其次是对可能造成的溃坝洪水进行风险分析。对溃坝计算, 考虑了三种模式, 也就是对三分之一溃坝、二分之一溃坝和全溃方案进行了推演计算, 同时, 针对这三种溃坝方式所形成的淹没范围和对下游地区所产生的影响, 协助地方政府, 作出了具体的淹没范围的划分, 对淹没的人口避险方案进行了安排。第三是上山指导施工。长江委有10多位专家, 包括72岁的徐麟祥大师、近70岁的蒋乃明总工多次上山指导。杨启贵同志, 带着几位中青年专家,10多天驻守在唐家山工地, 住帐篷、啃干粮, 风餐露宿, 昼夜奋战, 到现场为施工人员进一步动态优化施工方案, 现场解决施工技术难题, 收到了非常好的效果, 获得了施工人员的好评。
第二阶段工作是对已完成施工的泄流渠进行风险分析, 并提出相关建议和意见。我们分析了三种可能性。第一种可能情况, 当遇到强降雨、强余震和大滑坡等极不利的情况, 依然存在短时间三分之一溃坝甚至于全溃的可能性, 这是极不利的情况。第二种可能情况, 由于降雨不大, 泄流渠已经形成的这条泄流通道, 将长时间小流量和较高水位运行, 这种情况将对今年汛期的度汛安全带来不利, 同时, 也长期影响下游地区的转移避险人员的生产生活, 这是最困难的一种情况。以上两种情况都是我们不愿意看到的, 同时我们又分析了第三种情况, 也就是在现有的蓄水量情况下, 再加上即将要发生的一场降雨, 使短时间内泄流渠受到高速水流的冲刷, 在水力挟带能力的作用下, 我们设计的断面, 按设计所期望的溯源、淘刷, 逐步扩大断面, 从而, 形成一
条峡谷型河道, 这是最理想的一种状态。我们不仅分析了这三
种情况, 也对这三种情况所要采取的对策包括抢险和避险的对策提出了建议和意见。
第三阶段是泄流渠泄流过程中, 以及形成了峡谷型河道以后, 对泄流渠本身和剩余的堰塞体的稳定性的评估分析。整个泄流和淘刷过程, 正是我们以上所分析的第三种最理想的情况发生了, 首先泄流过程是这样的, 唐家山堰塞湖泄流渠从6月7日的7∶08开始泄流, 到6月10日中午, 出现了最高水位最大洪峰流量, 最高水位达到了743. 1m , 最大流量在5600～6500m 3/s 之间, 超过了50a 一遇洪水标准。6月11日晨, 泄流渠上口宽度已达145～235m , 渠底最低点高程约710m , 已形成相对稳定的河槽, 唐家山堰塞湖险情已排除。整个泄流过程完全符合我们当初的设计思路。其次是对工程进行评价。6月10日下午的16∶00左右, 我又和我们长江委的专家组, 飞抵唐家山堰塞坝, 去看我们的设计方案在高速水流的作用下, 是否达到了预期的效果。在现场我们看到, 渠道右侧由右岸山坡下游坡脚的岩石组成, 渠道的底部和渠道的左侧也都是滑坡下来被挤压了的碎裂岩。因此, 我们分析认为, 这条渠道, 以及剩余的堰塞体抗滑稳定以及渗透稳定, 整个剩余堰塞体处于整体稳定的状态。第三, 如何确保下一步安全度汛。我们会商分析后, 向当地有关部门提出建议, 在今年的汛期期间, 要进一步加强雨情、水情和工情的监测, 特别是对大坝的渗透变形, 稳度变形, 都要进一步的加强监测, 同时, 要落实好防汛责任、防汛抢险以及避险的预警预报机制, 确保安全度汛。
蔡其华指出, 唐家山堰塞湖科学除险, 完全贯彻了温家宝总理“安全、科学、快速”的重要指示, 是按照主动、及早除险的要求来完成的。
蔡其华强调, 这次唐家山堰塞湖的应急处置工程使我们积累了丰富的、宝贵的资料, 我们要充分利用这些资料, 各单位、各部门、各专业都要认真组织、深入分析研究, 出一批宝贵成果, 包括优秀论文, 为今后溃坝洪水的计算, 为堰塞湖抢险规范和标准编制贡献我们的力量, 为今后我们更好的保护和治理好长江做出新的更大的贡献!
(长江)
106 人 民 长 江2008年
I ndustrial structure characteristics of TGP reservoir area
and research on its adjustment
LU Yuan -quan Y ANG Dan LIU Jian -feng
(1. C ommercial and Administrative C ollege of Chongqing University , Chonqing 400030, China ;2. Rear -service department of Chongqing F oreign Language C ollege ,Chonqing 400031, China )
Abstract : The regional industrial structure adjustment and optimization im portant growth and de 2
velopment. Based on quantitative analysis approach and by using M oore structure correlative
coefficient of industry structure , this paper analyzes the ev olution structure and structure rate of 3industries. In the light of present and , and hom ogeneity in the reserv oir area , s ome policy suggestions are ev ; ; TG P reserv oir area K ey w G eneral investigation of eutrophication
for tributaries in TGP reservoir area
QIU Guang -sheng TU Min YE Dan CHEN Shui -song
G UO Wen -Si ZANG Xiao -ping
(Water Environment M onitoring Centre of Y angtze River Basin , Changjiang Water Res ources C ommission , Wuhan 430010, China )
Abstract : The m onitoring on eutrophication and alga bloom condition in 10tributaries in the TG P reserv oir area was conducted during 135
m operation of TG P in 2005, and combined with previous m onitored data , it is concluded that the water state of the tributaries is mainly in middle eu 2trophication , m ore severe in spring and summer as well as in relative near tributaries from the TG P dam. The frequent occurring area of alga bloom mainly centralized in backwater effected tributaries , such as the X iangxi river ; the spring and summer are frequent occurring period of alga bloom ; the advantage genus of alga bloom shows a variation tendency from river -type genus of diatom to lake -type genus of blue -green algae. eutrophication ; alga bloom ; water quality safety ; TG P reserv oir K ey w ords :
R egarding on comprehensive regulation
of Wuhan reach of the Yangtze river
HU Chun -yan
(Design Institute , Changjiang Water Res ources C ommission , Wuhan 430010, China )
Abstract : The Wuhan reach of the Y angtze river is from Shamao of Wuchang county to Y angluo town of X inzhou county , totalling 70. 3km
in length , passin through Wuhan city. The river regulation of Wuhan reach is an in frastructure w orks concerning economic development of Wuhan city , inv olving flood control along the river , river regime control , shoreline and shoal utilization , water ecological environment protection etc. . In the light of the ev olution characteristics and tendency of Wuhan reach before and after TG P operation and according to the requirement of flood control safety , river regime stability , water environment protection , the urban development , the tentative plan and suggestions on com prehensive regulation of Wuhan reach are put forward.
K ey w ords : river bed ev olution ; flood control safety ; river regulation ; Wuhan