基于流域富营养化模型的水库水华主要诱发因素及其防治对策.pdfVIP

水 利 学 报 SHUILI 2009年4月 XUEBAO 第40卷第4期 文章编号：0559．9350(2009)04．0391．07 基于流域富营养化模型的水库水华主要诱发因素及防治对策 吴挺峰，高 光，晁建颖，秦伯强 (中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室，江苏南京210008) 摘要：将计算流域非点源负荷的SWAT模型与一个垂向二维富营养化水体模型相集成，构成了适用于狭长河流型 水库的流域富营养化模型。运用此模型，对富春江水库蓝藻水华主要诱发因素进行了计算分析，结果表明水文因 素是导致2004年水库水华的最敏感因子。基于此，提出采用生态调水手段防治富春江水库水华的措施，并对2006 年环境条件下，调水方案的可行性进行了计算分析，结果发现，径流量与藻类生物量间存在一个函数关系。且当水 库日均径流量维持在600m3／s以上时，能有效的防止水库出现水华。此外，为论证模拟成果的合理性，通过设置室 内藻类培养实验对不同换水周期与藻类生长状况进行对比研究，结果表明当换水周期小于3d，可以很好的抑制藻 类生长，此结论与借助流域富营养化模型计算得结果相近。从而证明依据此模型所得的有关富春江水库水华的研 究成果较为可靠，可供水库管理部门参考。 关键词：富营养化；模型；水库；水文因素；水华 中图分类号：X524 文献标识码：A 目前，国内外已有不少运用模型研究富营养化问题的报道…，但有关浅水湖泊的研究成果较多，水 库富营养化研究成果较少，而且已有的水库富营养化研究大多只关心水体本身的生化特征，很少有关统 筹考虑流域负荷时空输移及水体生态演变的研究报道。国内只有王建平等怛1曾在密云水库做过研究， 其所采用的流域负荷模型是SWAT，水体模型是由EPA发布的三维数学模型EFDC。但三维模型计算工 作量过大，并不适用于狭长深水的河流型水库富营养化问题研究。且其研究仅考虑了不同营养盐削减 方案下的水库生态响应，但对于某些水库而言，营养盐并非是其水华的主要诱发因素。同时，虽然外源 性负荷是导致水体富营养化的根本原因，但若想通过控制外源来防治水库水体富营养化在很多情况下 却并不切实际。因此，本文在大量实际调查资料的基础上，开发了一个适用于狭长的河流型水库富营养 化模拟计算的流域富营养化模型，该模型主要由流域营养盐负荷模型(swAT)及适用于狭长的河流型水 库特点的垂向二维水体生态动力学模型集成。借助该模型，本文对一个河流型水库(富春江水库)水华 诱发因素及可行的防治对策进行了研究，其成果对河流型水库水华研究及防治具有参考价值。 1流域富营养化模型的构建 一个完整的富营养化模型应该至少包括流域负荷模型及水体模型两个部分。流域负荷模型是用于 模拟陆域面上各类物质负荷(水、泥沙、营养盐等)的产及汇的过程；水体模型是用于评价这些物质负荷 在进入邻近水生生态系统之后水体所产生的生态响应。本文所建流域富营养化模型同样由流域负荷模 型及富营养化水体模型构成。 1．1 陆面及支流河道汇流过程 污染物在进入水库水体之前的迁移转化过程包括陆面上各类物质负 收稿日期：2008．03．21 ’ 大科技攻关项目(2005C13001) 作者简介：吴挺峰(1981一)，浙江金华人，博士生，主要从事环境水文学研究。E—mail：ffwu@niglas．∞．eh 一391— 万方数据 荷随地表径流，壤中流及地下径流汇入邻近河道的过程及支流河道汇流进入水库的过程。本文使用 SWAT模拟各类物质负荷在进入水库之前的迁移转化过程。 SWAT是一个流域尺度的分布式水文膜型，由Jeff 署(ARS)开发的分布式环境水文模型，主要用于预测和评估复杂大流域在不同的土壤、土地利用和管理 条件下，土地管理方式对水、泥沙沉积、农业化学物质的长期影响”】。 1．2水库汇流过程SWAT作为一个完整的流域水文环境评价工具，其水库、池塘及河道汇流部分也 自带了富营养化模块，可以用于流域