南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响及对策研究(Ⅱ)——汉江水华发生的概率分析与防治对策

为了评估南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响,根据汉江水华发生的成因和关键因子的分析结果,对汉江水华发生的概率进行了定性分析;应用水动力学模型和富营养化动力学模型以及随机模拟法对汉江水华发生的概率进行了定量计算,并提出了相应的防治对策。结果表明熏南水北调中线工程145×108m3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极大地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。丹江口水库增加枯水期下泄流量和三峡电站减少枯水期下泄流量的联合调度将减小汉江水华发生的概率。     

南水北调中线不同调水方案下的汉江水华发生概率分析

为评估南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响，从汉江水华的成因机理分析入手，提出了汉江水华发生概率的计算模型．该模型由河流一维水动力学模型、水体富营养化模型以及随机数生成模型组成，它不仅可以模拟汉江水华的发生机理，而且可以对诱发水华的各种因子进行随机抽样组合，从而求出中线调水不同方案实施后汉江水华的发生概率．计算结果表明，在现状情况下汉江水华的发生概率为9．2％，南水北调中线各调水方案（无引江济汉工程）实施后，汉江水华发生的概率将有一定程度的增加，而如果调水方案与引江济汉工程同时兴建将大大减少汉江水华发生的概率．最后提出建议，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，而丹江口水库和引江济汉工程的联合调度将会减小汉江水华发生的概率．     

南水北调对汉江下游藻类生长的影响及对策研究

采用水质生态模型 ,模拟分析因南水北调中线工程导致水量的变化以及河道内营养负荷的改变 ,引起汉江下游水体藻类生长速率的变化 ,并对藻类生长的规律做了分析 ,结果表明 :要有效地控制汉江中下游“水华”的发生 ,在现状水量和营养负荷条件下 ,需削减营养负荷 5 0 %;实施设计方案调水 1 45亿m3且有引江济汉配套工程条件下 ,需削减现状营养负荷 80 %;调水后控制污染负荷至现状的 5 0 %,要消除因调水产生的负面影响 ,则需将引江济汉水量增大 30 %。由此可减轻因南水北调中线工程对汉江中下游造成的负面影响 ,但“水华”发生机率仍比不调水年程度严重且历时长久。因此 ,首先必须治污 ,控制沿江的污水排放 ;其次在藻类大量繁殖的春季 ,结合丹江口水库和引江济汉工程的合理调度 ,确保汉江中下游工农业生产和生态环境需水。     

汉江中下游冬春季硅藻水华成因研究

文章通过研究冬春季硅藻水华发生前后汉江中下游水质、水文及气象因素的变化,分析了环境因素对汉江中下游硅藻水华形成的影响。根据研究,汉江中下游硅藻水华发生时,浮游植物中以硅藻门种类最多,且以硅藻门的小环藻生物量最大。统计分析表明,汉江中下游冬春季硅藻生物量与平均气压、p H值、透明度呈显著负相关关系,而与化学需氧量、总氮指标呈显著正相关关系,说明早春季节特有的气候条件(气压值较低)、水文水质条件(枯水期水体流速缓慢、COD及氮含量略高、透明度较低)可能给硅藻生长繁殖创造了适宜条件,是汉江中下游硅藻水华发生的重要影响因素。     

南水北调中线工程调水前后汉江下游水生态环境特征与响应规律识别

随着我国南水北调中线工程（简称“中线工程”）于2014年底正式通水运行,科学识别调水前后汉江下游水生态环境特征与响应规律,是国家重大水利工程优化调度的迫切管理需求.基于系统收集的2010—2017年汉江下游水文、气象、水质及水生态数据匹配资料,利用多种数据模型方法识别了中线工程调水前后汉江下游主要环境要素特征和响应规律,探索了导致河流生态退化的关键驱动因子及其贡献.结果表明:①中线工程开通后,受丹江口水库下泄流量减少的影响,汉江下游多年平均流量下降了11.5%,流量年内分配趋于不均匀,流量变幅增大,人类活动对汉江下游径流过程的影响更为显著.②调水后汉江下游ρ（TP）、ρ（TN）减小,武汉段ρ（Chla）和藻密度显著上升,汉江下游水华的发生对水文过程改变更加敏感.③基于GAM模型（广义相加模型）的相关分析,调水前后影响汉江下游藻密度变化的关键因子是流量和ρ（TP）,调水前贡献率分别为27.7%和20.5%,调水后贡献率分别为65.4%和20.5%,调水后汉江下游流量对藻密度变化的贡献率显著升高,说明上游调水引起的汉江下游流量减小对水华暴发的影响十分明显,而TP等营养盐的影响相对减弱.      

汉江中下游水质模拟与预测--QUAL2K模型的应用

南水北调中线工程计划实施后,对汉江中下游的社会经济和生态环境都将产生影响.本文运用美国环保局最新推出的QUAL2K模型,探讨了汉江中下游的水质变化趋势.QUAL2K模型进行了部分修改,以克服QUAL2E的缺陷.将QUAL2E和QUAL2K都应用到研究河流的同一河段并比较模拟结果发现,QUAL2K比QUAL2E能更好的拟合野外观测数据.水质预测为2010年,南水北调中线工程从汉江年调水145×108m3,汉江中下游水质变化情况,预测因子为BOD,结果表明:BOD在汉江中下游江段普遍升高,这说明汉江中下游的水质总体下降,最大浓度变化分别为19.8%和21.8%.     

汉江下游河流型水华暴发的多影响要素特征识别

水体富营养化通常发生于湖泊和水库等闭合水域,在大型流动性河流中通常较少发生.然而,随着近年来人类活动的干扰,汉江中下游水华事件频繁暴发,给沿岸居民的饮用水安全带来了严重隐患.科学辨识可能导致汉江下游水华暴发的多要素变化特征,是揭示河流水华成因和优化上游水利工程调度的重要依据.基于收集的汉江流域下游气象、水文、水环境和水生态长序列数据,系统检测了可能导致汉江河流型水华暴发的多要素特征和不同时期的变化差异.结果表明:①汉江中下游降雨量（1961-2015年）下降、气温（1961-2012年）显著上升,汉江流域近50年气候逐渐呈现暖干的变化趋势.②1992-2013年汉江中下游径流变化呈显著下降趋势,在水华严重暴发的2008-2011年,汉江干流中下游主要断面年均流量和水位均处于历史上相对较低的一段时期.③2004-2014年汉江下游主要水环境指标变化趋势不显著,但总体水质状况较差,水华年ρ（COD_Mn）和ρ（TP）明显高于非水华年.④汉江水华暴发季节时间自2008年后有明显前移趋势,每年春季的2月中下旬-3月中旬将是水华暴发的重点防控时段.研究显示,汉江下游藻密度的变化相对于营养盐和水文情势要素更加敏感,在不同水华暴发时期的差异也最为显著,是导致河流型水华暴发的主要驱动因素.      

汉江生态经济带水生态环境问题及对策

汉江生态经济带是国家战略水资源保障区、内河流域保护开发示范区、中西部联动发展试验区、长江流域绿色发展先行区,加快区域经济社会发展对于全国地区协调发展具有重要意义.多年的高强度开发和剧烈的人类活动造成汉江生态经济带水生态环境问题严峻,已成为制约汉江生态经济带迈向高质量发展的瓶颈.通过系统剖析发现,汉江生态经济带存在的主要水生态环境问题包括重要水源地丹江口水库水安全保障不足、汉江中下游水生态受损、汉江部分支流水污染严重等.丹江口水库总体水质良好,但水质保障工作存在部分入库支流污染形势依然严峻、支流库湾水华发生风险加剧、库周及上游面源污染未得到有效控制和消落带管理薄弱等不足.汉江中下游存在硅藻水华频发和鱼类资源量大幅减少等水生态问题,同时中下游部分支流水质不达标,严重影响汉江水质.在此基础上,提出相应对策建议,主要包括切实做好丹江口水库水质安全保障、科学开展基于生态流量保障的生态调度、建立生态环境协同保护机制、完善南水北调中线水源地生态补偿机制、加强生态环境保护科技支撑等.      

汉江中下游硅藻水华形成条件及其防治对策

文章总结了汉江中下游五次硅藻水华开始发生的时间、地点及范围、持续时间、浮游植物最高密度以及浮游植物群落结构特点,1992-2000年汉江中下游硅藻水华呈现加重趋势,2000年以后,硅藻水华发生范围有所减小,但发生频度明显增加。在对历次硅藻水华形成的气象条件、水文条件、营养条件和生物条件进行分析的基础上,从控制汉江污染途径、提高汉江中下游硅藻水华预警时效和生态调水方式等方面,提出了防治汉江中下游硅藻水华对策。     

汉江水华的影响因素分析及控制方法初探

从分析汉江水华的状况、影响因素及其水华发生的参数阈值着手,初步探讨了汉江水华的控制方法。     

对汉江两度出现“水华”污染的思考

通过汉江两次“水华”基本情况的调查，根据当时汉江的水文，地质，水温等数据，分析“水华”产生的直接原因，进而提出对南水北调中线工程的环境影响汉江水资源保护的思考。     

汉江富营养化动态模型研究

针对汉江富营养化问题，建立水体富营养化动态模型，其特点是不仅能够较好地模拟浮游植物的变化过程，而且能够提供发生水华的原因和生态机理的解释。最后汉江武汉段1998年发生的水华事件为实例进行模拟，结果表明模型合理可信。     

高藻饮用水系统中羟基自由基降解诺氟沙星

在厦门翔安水厂12000t/d常规饮用水处理工艺的基础上建立了"混凝沉淀-砂滤-·OH/NaClO氧化降解抗生素及消毒-清水池"的处理系统,在九龙江流域高藻爆发期完成了工程化试验.结果表明,当砂滤出水总藻密度为2.04x10³cells/mL时,注入相同氧化剂剂量0.5mg/L处理20s后,·OH将56ng/L的诺氟沙星降解至未检出,而NaClO仅降解至54ng/L.·OH在氧化降解抗生素的同时能杀灭全部藻细胞.根据HPLC-MS/MS检测到的降解中间产物分析,·OH氧化降解诺氟沙星通过进攻哌嗪环、萘啶环和氟原子破坏药效团,直至矿化为CO₂和H₂O.·OH消毒后不产生消毒副产物,检测的106项指标均达到国家《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）,为我国高藻饮用水中抗生素的安全处理提供技术支撑.