三峡库区支流富营养化模型开发研究.pdfVIP

第 16卷 第6期 水 科 学 进 展 Vol.16,No.6 2005年 11月 ADVANCESINWATERSCIENCE Nov.，2005 三峡库区支流富营养化模型开发研究 李锦秀’，禹雪中’，幸治国2 (1中国水利水电科学研究院水环境研究所.北京 100038;2.重庆市环境科学研究院 重庆 400020 摘要:为保护三峡库区水环境，应对库区支流富营养化演变态势进行模拟预测。以受三峡水库蓄水影响显著的代表 性支流大宁河为例，在考虑营养盐、气候条件(包括水温和光照)对藻类生长速率影响的基础上，针对三峡库区特 点，着重研究水动力条件对藻类生长速率的影响规律，进行富营养化模型综合开发研究，并利用三峡水库蓄水后大 宁河回水影响区河段实测资料进行模型验证计算。结果表明，该模型能较好地反映三峡水库蓄水后，库区支流水环 境条件发生显著变化状态下藻类生长繁衍特点，能够用来进行三峡库区富营养化预测，也可为其他类似水域研究 富营养化问题提供参考。 关 键 词:三峡库区;富营养化;模型开发;长江 中图分类号:X524 文献标识码:A 文章编号:1001-6791(2005)06-0777-07 三峡库区生态环境问题一直是社会各界广泛关注和争论的焦点。尤其是水库蓄水后不久，即在一些回水淹 没区的支流，出现了叶绿素浓度升高的富营养化趋向，因而，人们对三峡库区水环境问题的关注范围也由原先 的库区干流扩展到了支流。水库蓄水以后，受干流高水位顶托作用，回水区内支流水流速度迅速减缓，急切需 要对这些水域富营养化演变态势进行预测分析，以便采取有效的防范措施，保障三峡库区水环境安全。随着计 算机技术的飞速发展，数学模型越来越成为人们进行水环境预测管理的重要技术工具。本文以三峡库区典型支 流大宁河为例，通过综合研究三峡水库蓄水以后环境条件与水体藻类生长过程的动态响应关系，进行三峡库区 支流富营养化动力学模型开发研究，为进一步预测三峡库区支流富营养化演变态势提供技术手段。 1 富营养化模型构成及其技术关键 (1)富营养化模型组成框架 自20世纪60年代初人类将富 营养化列为水污染范畴以来，数学模型一直成为人们评估水体 富营养化演变态势的重要技术手段。由于富营养化的显著特征 是水体中某种藻类异常繁殖，因此，研究富营养化问题，实质 上就是探求藻类生长繁衍机理及其主要发生条件。已有分析表 明，藻类生长所必需的环境条件包括:富足的总磷和总氮营养 盐水平、缓慢的水流流态、适宜的气候条件。富营养化模型的 核心即是采用数学方法，描述上述3类环境条件与藻类繁衍过 程的动态响应关系。模型系统组成框架见图10 (2)富营养化模型研究现状 几十年来，富营养化模型从 图1 富营养化模型基本组成框架 早期的单因子、稳态、黑箱模型，发展到今天出现了多因子、 Fig.IBasicframeoftheeutrophicationmodel 收稿日期:2004-07-05;修订日期:2004-09-03 基金项目:国家自然科学基金重大项目资助 “水利工程对重要生物水文与水动力环境的影响” 作者简介:李锦秀(1965一)，女，江苏启东人，中国水利水电科学研究院教授级高级工程师，主要从事水环境研究。 E-mail:jxli@ 778 水 科 学 进 展 第 16卷 非稳态、三维生态动力学模型，进展显著。但是，由于富营养化演变机理十分复杂，可以供富营养化模型进行 参数率定和验证计算的实测资料又十分有限，因而至今为止，富营养化模型还不够成熟，处于不断推进、发展 阶段[2-7l。其主要技术难点集中表现在对环境条件与藻类之间的相互影响作用机理的研究还不够全面，例如， 目前通常只考虑营养盐(包括总磷、总氮)、气候条件(包括气温和光照条件)对藻类生长过程的影响作用，但是 尚未见到有关水动力条件对藻类生长过程影响的研究成果报道。 (3)三峡库区支流富营养化模型技术关键 三峡水库之所以提出富营养化问题，并不是水体本身自然演变 产生的