三峡水库“水华”成因初探

2004年3月、5月、7月、8月、10月和2005年5月对长江干流29个站点进行了5次调查。2004年3月（旱季）在三峡库区坝前（秭归）发现藻类“水华”，藻类密度达2.73×106 cells/L，优势种类为拟多甲藻。2004年8月（雨季）和2005年4月（旱季）沿香溪河下游及河口区以及香溪河口到三峡大坝干流江段进行了2次6个断面分层调查，两次调查中在香溪河下游以及香溪河口区发现了严重的藻类“水华”，藻类密度高达1.87×107 cells/L 和1.67×107 cells/L，优势种分别为蓝隐藻（1.84×107 cells/L）和美丽星杆藻 (1.34×107 cells/L)。相关分析结果表明：三峡库区干流藻类数量和生物量与水库的出水流量有着显著的负相关(Spearman，r=-1.000, r=-0.900, p<0.05)，而与可溶性营养盐（NO3 N, PO4 P, SiO3 Si）的浓度无显著的相关性；在2004年7~8月（雨季）香溪河下游及河口区浮游植物生物量与主要营养盐（NO3 N, PO4 P,SiO3 Si）的浓度呈显著负相关（Spearman,p<0.01, p<0.05,p<0.01, n=21）；在2005年4月（旱季）该河段藻类密度与主要营养盐（NO3 N N,SiO3 Si）呈显著负相关 (Spearman, p<0.05，p<0.01,n=28)，但与PO4 P无显著的相关性。香溪河口到秭归的坝前库区河段藻类数量与主要营养盐（NO3 N, PO4 P,SiO3 Si）没有显著相关性(Spearman, │r│<0.2, n=20)。然而香溪河下游及河口区主要营养盐（NO3 N, PO4 P, SiO3 Si）浓度却低于长江干流。可以推断三峡库区蓄水后干流和支流发生“水华”的最主要原因是筑坝后库区内水动力条件的改变而非营养盐浓度较高。随着三峡工程的全面完工，库区内水体滞留时间的进一步延长，三峡库区水体富营养化趋势将会进一步加剧。     

防控三峡水库支流水华的生态约束型优化调度

三峡水库蓄水后支流水华频发，严重影响了库区支流的水环境，开展水库生态调度，改变干支流水体之间的水动力条件，能有效的防控水库支流水华的发生。提出了嵌套水华预测模型的水库生态约束型调度模型，以水位（H）、水位变频(HF)、水位变幅(HR)为水华预测模型的输入量，水体中的叶绿素浓度为预测输出量，采用BP神经网络（BNN）构建了水华预测模型；将水华预测模型嵌入到水库调度模型中，以水体中的叶绿素值为约束构建了防控支流水华的生态调度模型，并以离散型动态规划法（DDDP）对调度模型进行了求解。结果表明：构建模型的预测验证相关性为R=0.8536，能较好的预测水体叶绿素含量；在极端水华100%控制保证率的生态约束条件下，生态调度发电量较实际调度发电量损失了0.89%，三峡水库开展生态调度在保证整体经济效益不亏损的情况下能有效的控制支流极端水华的暴发。     

三峡水库175 m蓄水运行后鱼类汞污染风险研究

三峡水库的生态安全受到高度关注，三峡水库成库后是否会出现汞等重金属生态风险增加的“水库效应”，不仅是需要论证的科学命题，也是关系到库区人民身体健康的重要问题。2011年在三峡库区忠县至秭归段选择“湖沼化”特征最为显著的8条支流采集了鲤、鲢、鳙、鲇、鳜等常见经济鱼类标本，系统分析了库区鱼类标本肌肉中的总汞含量。研究结果表明，三峡库区支流鱼类肌肉中总汞含量最高为109.6 μg/kg，最低为30.5 μg/kg，平均含量为56.4 μg/kg。与蓄水前的调查结果相比，蓄水运用10 a后库区鱼类肌肉总汞水平尚未明显增加。但是，不同营养等级鱼类之间，肌肉总汞浓度水平随营养等级增加有明显增高，三峡水库水生食物链表现出显著的汞的生物累积。值得注意的是，底层鱼类汞的生物累积强度明显高于上层鱼类，暗示水库底栖过程的“汞活化”依然是需要关注的潜在生态风险     

三峡库区典型支流春季特征及其水华优势种差异分析

三峡水库蓄水后,多年来众多支流水华频发引起广泛关注。为研究春季三峡库区不同区域典型支流特征及水华的差异性,选取小江、大宁河、香溪河为研究对象,于2015年春季对三条支流进行监测与分析。结果表明:三条支流回水区长度与宽度有所区别,小江、大宁河、香溪河的蜿蜒度分别为2.151、1.384、1.126;长江干流水体以表层倒灌潜入小江,以中上层倒灌潜入大宁河,由中层倒灌潜入香溪河,越靠近库首,其倒灌影响距离相对越远,分别占研究回水范围的61.9%、69.2%和80.7%;温跃层梯度逐渐减小,水温呈现不同的层化结构,回水区上游水温较下游高;三条支流的光混比变化规律相似,水体中的总氮、总磷含量能够为藻类生长提供丰富的营养条件;春季水华的优势藻种及各优势种的分布区域有所不同,回水区上游更易暴发高强度水华,小江水华优势种主要包括蓝藻、绿藻、甲藻、硅藻;大宁河多发生以绿藻为优势藻种的水华,偶尔伴有甲藻、硅藻和隐藻水华,香溪河春季优势共存的水华类型较多见,多发生硅藻、甲藻水华,有时出现绿藻水华。倒灌异重流是三条支流水华暴发呈现分区的主要原因,水温及水动力条件差异是造成三条典型支流水华优势藻种存在差异的主要因素。     

重庆市“禁磷”绩效评估

国内外研究表明，水体中的磷16％左右来自使用含磷洗涤用品。为保护三峡水库水环境,防止库区水体富营养化，重庆市政府决定，从2003年１月１日起，在全市范围内禁止销售和使用含磷洗涤用品。含磷洗衣粉的磷含量平均为4%，无磷洗衣粉的磷含量平均为0.013%，“禁磷”后洗衣粉的磷削减率平均为99.7%。监测结果表明，“禁磷”前后主城区城市污水排放口总磷浓度平均降幅为15.12%、中等城市为18.36％、县城为33.66％；禁磷前，城市居民洗衣粉磷排放量占城市污水总磷的13.77％，禁磷后只占0.05％；禁磷前，农村居民洗衣粉磷排放量占农村生活污水总磷排放量的30.53％，禁磷后只占0.01％。按城市综合污水总磷浓度变化计算（考虑到城市公建商贸行业的洗涤剂用量），则禁磷后城镇削减磷排放量1 056.2 t/a；农村居民按洗衣粉实际使用量计算，入河生活污水削减磷1 203.8 t/a；城镇和农村共削减总磷排放量2 260 t/a，占重庆市磷污染负荷总量的6.0％。     

澎溪河回水区水体叶绿素a含量与流速相关关系研究

以三峡库区支流澎溪河回水区为特征区域，研究三峡水库回水区水动力条件对水体富营养化的影响。根据三峡水库的调蓄过程，在175 m高水位、小流量、低污染负荷和145 m低水位、大流量、高污染负荷两种设计条件下模拟澎溪河水体断面平均高锰酸盐指数（CODMn）、总氮（TN）、总磷（TP）浓度和叶绿素a（Chl a）含量。研究表明：澎溪河回水段从上游到下游的CODMn、TN、TP浓度有增加的趋势，在接近河口处有趋同于长江水污染物浓度的趋势。145 m低水位的大流量、高污染负荷设计条件下Chl a含量较高，在弯道下游和河道水面开阔的高阳、双江大桥断面的流速减缓区段，出现Chl a含量峰值。拟合澎溪河水体流速及Chl a含量相关关系，在枯丰两种设计条件下建立水体流速(V)与Chl a含量(S)的相关关系式，分别为S=0186 0〖DK〗·V-0353 6(相关系数r2=0838 0)和S=10844 9〖DK〗·V-0293 9(相关系数r2=0825 4)。模拟结果表明：加大水体流速有利于抑制Chl a含量。通过改变水动力条件控制水体富营养化具有可行性     

三峡水库汛末175 m试验蓄水过程对香溪河库湾水环境的影响

为研究解决三峡库区支流水华问题,实现三峡水库生态调度,需探明现行三峡水库175 m蓄水方案对库区支流水环境的影响。基于2008~2010年三峡水库开展的汛末175m试验性蓄水工作,及香溪河库湾2008~2010年野外监测数据,从库湾水华暴发程度、营养盐水平及水动力特性方面分析了2008~2010年三峡水库汛末175 m试验性蓄水对香溪河库湾水环境的影响。结果表明：分两阶段蓄水时间提前方案有利于库湾中上游上层水体的交换和紊动,降低库湾中上游水体表层营养盐浓度,破坏了浮游植物赖以生存较稳定的环境,抑制藻类的生长,降低水体表层叶绿素a的浓度,减少水华暴发频次、持续时间以及强度,有利于库湾水环境的改善     

次级河流回水区叶绿素a与影响因子的多元分析——以临江河为例

为了对次级河流回水区富营养化进行深入研究，把长江次级河流之一的临江河回水区为研究对象，根据2007年10月至2008年9月临江河回水区中游叶绿素a含量及其水质理化指标的监测数据，分析了临其叶绿素a浓度的时间分布，对叶绿素a浓度及影响因子进行相关分析，找出与叶绿素a显著相关的环境因子并建立多元逐步回归模型。结果表明：临江河回水区叶绿素a浓度峰值主要集中在5月上旬至9月下旬，变化范围为227～661 mg/m3。临江河回水区叶绿素a浓度变化受多个环境因子共同影响，与水温、流速、透明度、COD、总磷之间显著相关，而与总氮相关性不显著。经过叶绿素a及其影响因子的相关分析，建立了以水温、流速和总磷为自变量，叶绿素a浓度为应变量的逐步线性回归模型，模型初步验证结果表明：多元逐步回归模型可以用来描述临江河回水区叶绿素a浓度的变化。通过对临江河回水区叶绿素a及其影响因子的分析，控制临江河回水区水体中磷含量应是其富营养化防治工作的重点，防治工作应主要在春末和整个夏季，尤其是在5、6月份。     

三峡库区支流富营养化及水华现状研究

三峡水库蓄水以来，库区支流水体营养状态、藻类生物量及群落结构发生明显改变，对不同蓄水阶段研究表明：库区支流富营养化程度加重，且时空差异显著，春、夏季富营养化程度严重，秋、冬季节相对较轻.整体上由蓄水前的贫 中营养状态转变为中 富营养状态。由于库区支流营养盐浓度高且蓄水前后相对稳定，对藻类生长不形成限制，因此支流富营养化加重的原因是蓄水后库区支流流速减缓，使得透明度增加，水体透光性增加，藻类生长环境改善，从而使生物量大幅度增加，库区支流藻类水华频繁发生，且优势种类趋向于多样化，硅藻、甲藻、隐藻、蓝藻、绿藻都可成为水华优势种，且整体组成呈现硅藻、甲藻下降，蓝藻、绿藻、隐藻上升的态势，演替趋势总体上由河流型向湖泊型转变。但随着蓄水位的上升，水华发生比率总体上有所降低     

隔河岩水库水质富营养化状况调查及评价

隔河岩水库位于湖北省境内长江支流清江上，是湖北省重点保护的水源地和旅游胜地。根据1992—2000年间隔河岩水库的水质监测数据，对隔河岩水库的水质现状进行分析发现，隔河岩水库中的总氮浓度、BOD5浓度和CODMn浓度均呈现逐年增加的趋势。此外，还建立了隔河岩水库的富营养化评价标准，用该标准对隔河岩水库的富营养化现状进行评价后得到以下结论：隔河岩水库的总磷、透明度、叶绿素a、CODMn和BOD5这五项指标均处于贫营养状态和贫—中营养状态，只有总氮浓度在各个断面都超过了富营养化标准，这与隔河岩水库库区的农业面源污染较为严重有关。总体来看。隔河岩水库的水质状况良好，库区水质基本属于贫—中营养状态，其营养状态是磷控制型的。     

三峡水库小江夏初水华暴发特征及原因分析

2013年5月对三峡水库小江回水区的水华发生过程进行了连续的动态监测与分析,以期了解水华过程中浮游植物群落结构的变化情况、小江夏初水华暴发特征及其主要的影响因素。期间共鉴定出浮游植物8门80属136种(含变种),以绿藻类为主(35属48种),蓝藻类(10属31种)和硅藻类(18属30种)次之,水华发生后期浮游植物及其蓝藻类的种类数少于初期和中期。浮游植物群落组成表现为蓝藻-绿藻型,且蓝藻门微囊藻占绝对优势,细胞丰度最高可达90%以上。浮游植物数量最高达10⁷cells/L以上,表层水体大于中层和底层水体。水华过程中,总氮处于重富营养水平,总磷处于轻-中富营养水平,不同水层的流速变化规律不同,其中中层与底层水体理化因子的变化特征基本一致,与表层水体有显著差异。冗余分析结果表明,浮游植物细胞总数与蓝藻数量及其微囊藻数量密切相关,与溶解氧、氮磷比等呈正相关,与总磷、流速等呈负相关,氮磷比及流速是水华发生的主要环境影响因素。     

三峡水库入库污染负荷研究(Ⅰ)--蓄水前污染负荷现状

分析蓄水前三峡水库入库污染负荷,包括库区污染负荷,如城市生活污水、工业废水、农业面源、船舶流动污染源;主要干支流长江、嘉陵江、乌江的入库背景污染负荷,包括上游天然背景负荷和上游污染贡献负荷,为三峡水库水污染防治提供理论依据。研究表明：①进入三峡库区的污染源主要来自长江、嘉陵江、乌江上游输入的背景负荷,包括上游贡献负荷和天然背景负荷,其中：CODCr的天然背景负荷与上游污染贡献负荷较为接近,BOD5、NH3-N的上游贡献负荷略大于天然背景负荷;TP的上游贡献负荷远大于天然背景负荷。因此,“三江”上游区域的污染治理工作应为今后三峡水库水污染防治的重点;②库区内排放的主要污染物是TP、BOD5、TN、CODCr等有机污染物,其累计等标污染负荷比达到98%以上。库区内的主要污染源为农田径流,其等标污染负荷比为77.85%;其次为城市污水,其等标污染负荷比为19.45%,工业废水的等标污染负荷比只占1.62%。因此,农田面源将是今后库区污染防治的重点。     

三峡库区不同退耕还林模式水土流失特征及其影响因子

三峡库区为国家水土保持重点防治区，土地利用/覆盖变化（LUCC）与水土流失的关系已成为水土流失治理研究的关注重点之一，退耕还林工程的水土保持效益对于库区生态环境的建设具有重要意义。通过对库区典型退耕还林模式的水土流失的监测，分析其不同降雨条件下水土流失特征及影响因子，结果标明：（1）退耕还林后库区的水土流失问题得到了有效控制，退耕还林后各土地利用类型的年地表径流量下降了70%~95%，泥沙流失量则比农田降低了97%以上，其中乔木林和竹林对水土保持的效果最为理想；（2）退耕还林后各土地利用类型年地表径流量与降雨量呈较好的指数关系，随着降雨量的增加而增加。除农田和板栗林外，各土地利用类型年地表径流量与雨强关系不显著；（3）泥沙流失量与降雨量和降雨强度的关系均不显著；（4）各土地利用类型地表径流的80%以上，泥沙流失量的95%以上都是发生在暴雨条件下，暴雨事件成为库区水土流失的主要气候影响因素；（5）凋落物层盖度是控制退耕还林各模式地表径流的主要因素，各土地利用类型的年地表径流量均随着凋落物层盖度的增加而显著降低     

三峡库区藻类种群结构与密度变化及其与氮磷浓度的相关性分析

2003年1月~2004年12月对三峡湖北库区江段5个采样点及其一级支流——香溪河流域6个采样点的浮游藻类进行了为期2周年的调查,共采集和鉴定浮游藻类定性和定量水样1 000余个,获得有效数据2 000多个。数据显示,蓄水前（2003年1月~2003年6月）、蓄水1周年（2003年6月~2004年5月）和蓄水1.5年（2004年6月~2004年12月）3个时间段之间,被调查水域的浮游藻类群落结构、细胞密度和水质状况均存在一定的差异。总体而言,藻类的群落结构干流江段以硅藻为主,绿藻次之;支流水域以绿藻占据首位,硅藻次之。被调查水域藻类的细胞密度随蓄水时间的延长呈增长趋势,并显示一定的季节性差异;藻类细胞密度与TP的相关性比与TN的相关性更为密切。目前干流江段和支流水域的水质状况分别为中营养型和中－富营养型,较建坝蓄水前的水质有所下降。在分析导致藻类种群结构和细胞密度变化原因的基础上,建议加强对库区水质的检测和保护,以杜绝和防止库区的水域环境进一步恶化。     

Impact on Mountainous Agricultural Development in the Three Gorges Reservoir Area forced by Migrants of the Three Gorges Project

The Three Gorges Project attracts worldwide attention because of the Three Gorges migrants, and the agriculture of the Three Gorges Reservoir Area is a foundation for the development of the Three Gorges migrants. The Three Gorges Reservoir Area is situated at the mountainous area with bad agricultural development conditions and relatively low levels of development. As a result, the large-scale migration fias special influence on its agricultural development, which has attracted much attention. The paper analyzes influence that the migrants have forced on its agricultural development based on the scientific data, and makes some explorations on the models that are suitable for the development of mountainous agriculture in the Three Gorges Reservoir Area.     

三峡水库水质变化趋势研究

为全面研究三峡水库蓄水之前至175 m蓄水运行期库区水质变化趋势和因蓄水导致水文条件变化后悬浮物、高锰酸盐指数、总磷等主要污染因子变化及其相互关系,通过对2000~2015年三峡水库水体水质状况进行分析,得出如下结论:三峡水库干流水质较好,其受水期及水库蓄水调度影响明显但逐渐减弱。受蓄水导致的水流条件变化、上游来水、支流汇入及沿程点面源污染等因素影响,干流沿程各断面水质变化趋势不完全一致;除清溪场和沱口断面外,从库尾到库首水质评价结果优于Ⅲ类的比例总体呈上升趋势。受蓄水影响,御临河、小江、大宁河及香溪河河口断面水质均呈下降趋势。三峡水库上游来水悬浮物含量变化与水期存在较好相关性,但自2013年开始上游来水各水期悬浮物含量均下降,悬浮物通量较2013年之前平均降低约80%。水库库中、库首断面近年来悬浮物含量在丰水期和平水期下降,其后逐渐趋于稳定,枯水期变化不明显。蓄水后主要支流河口悬浮物含量大部分时段低于库区干流同期,上游支流河口断面悬浮物含量受水期影响较库区中下游支流河口明显。干支流各断面高锰酸盐指数和总磷在各水期变化趋势各异,上游断面丰水期变化较下游断面明显;随着蓄水进程,各断面高锰酸盐指数和总磷在平水期和枯水期之间、断面间差异越来越小。悬浮物含量与高锰酸盐指数、总磷等参数之间存在一定的相关性,但在较长时间范围,不能通过拟合等手段将水样一种状态的测定结果推出样品另一种状态近似检测结果。     

Impact on Mountainous Agricultural Development in the Three Gorges Reservoir Area forced by Migrants of the Three Gorges Project

Abstract

The Three Gorges Project attracts worldwide attention because of the Three Gorges migrants, and the agriculture of the Three Gorges Reservoir Area is a foundation for the development of the Three Gorges migrants. The Three Gorges Reservoir Area is situated at the mountainous area with bad agricultural development conditions and relatively low levels of development. As a result, the large-scale migration has special influence on its agricultural development, which has attracted much attention. The paper analyzes influence that the migrants have forced on its agricultural development based on the scientific data, and makes some explorations on the models that are suitable for the development of mountainous agriculture in the Three Gorges Reservoir Area