南水北调中线工程不同调水方案下的汉江水华发生概率计算模型.pdfVIP

水 利 学 报 2005 年6 月 SHUILI XUEBAO 第36 卷 第6 期 文章编号: 0559-9350(2005)06-0727-06 南水北调中线工程不同调水方案下的汉江水华发生概率计算 模型 1 2 1，3 谢平，窦明，夏军 (1.武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072； 2.郑州大学 河南 郑州 450000；3.中国科学院 地理科学与资源研究所，北京 100101) 摘要：为了评估南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响，在汉江水华发生成因机理分析结果的基础上，对汉 江水华发生的概率进行了定性分析；提出汉江水华发生概率的计算模型，并对汉江水华发生的概率进行了定量计 算。该模型由水体富营养化模型、河流一维水动力学模型以及随机数生成模型组成，它不仅可以模拟汉江水华发 生的机理，而且可以对诱发水华的各种因子进行随机抽样组合，从而求出各方案实施后汉江水华的发生概率。计 算结果表明南水北调中线工程调水方案实施后将增加汉江水华发生的概率，而引江济汉工程的兴建将大大减少汉 江水华发生的概率。汉江自身的水污染治理是减少水华发生概率的最根本措施。丹江口水库和引江济汉工程的联 合调度将减小汉江水华发生的概率。 关键词：南水北调中线工程；汉江；水华；概率；计算模型 中图分类号：X143 文献标识码：A 自20世纪90年代以来，汉江中下游发生过3次严重的水华事件，造成的不良后果直接影响到南水北调 中线工程的调水任务和沿江地市的经济发展和社会稳定。经调查发现，除了气候、水质因素外，3次水华 事件还有其相似的汉江中下游水文要素成因[1]。因此，研究中线调水后汉江流域的水文状况，分析水文变 化对水华发生概率的影响是保证中线工程调水安全的关键问题之一。本文通过对不同调水方案下汉江水华 发生概率的定性分析与定量计算，力图为中线工程的合理调度和水华防治工作提供参考依据。 1 水华发生概率定性分析 通过研究发现，汉江水华主要是下面3个因素共同作用的结果[1]：(1)水质因素。汉江中下游地区排污 量日益严重，藻类生长所需的氮、磷等营养物质严重过量；(2)气候因素。春季气温偏暖致使水温升高； (3)水文因素。出现水华的年份水文情势发生变化，受长江较高水位顶托和汉江流量减少的共同作用，导 致汉江水流速度变缓，流速减小又使汉江水体表现出湖泊特性，为水华的发生提供了必要的环境场所。 自1990年以来，随着汉江中下游沿江地市社会经济的快速发展，排入汉江的污废水中氮、磷污染物含 量很高，经比较发现，这些年的枯水期，汉江水质状况都已基本达到富营养化标准，藻类生长所需的氮、 磷营养指标已远远超过其最大生长速度的需求[1]，因此可以认为，藻类生长的物质基础是饱和的。在水华 发生期间，汉江中下游也出现了气温偏高，光照充足的气候条件，然而在90年代3次水华发生之外的其它 年份或月份，其水温也相对偏高，却并未发生水华现象，考虑到水温受气温的影响，年际间周期性变化比 收稿日期：2004-07-01 作者简介：谢平(1963-)，男，湖北松滋人，博士，教授，主要从事变化环境下的水文水资源及水环境问题研究。 E-mail:pxie@whu.edu.cn 1 水 利 学 报 2005 年6 月 SHUILI XUEBAO 第36 卷 第6 期 较稳定，可认为水温等气候因子不是造成水华发生的关键因子[1]。同时，为了突出中线调水对汉江水华发 生概率的影响，本文在定性分析时，假定已满足水质、气候条件，因此仅比较现状和调水后的水文条件， 即可预知水文变化对水华发生概率的影响。