长江三峡水库水污染控制若干问题

论述了三峡水库几个重要水环境问题,对近年来三峡水库水污染控制科学研究工作进行回顾,评述了一些重要研究成果,就三峡水库水质模拟、水体富营养化、水库泥沙截留淤积和重金属污染等问题进行了深入探讨。基于国际水协会最新推出的河流水质模型,提出了三峡水库水环境模拟研究的观点和方法;基于湖泊（水库）生态动力学模型原理,在对水体中磷元素预测的基础上,从营养盐含量、水深、流速、温度因素等与富营养化非线性映射关系出发,初步建立三峡水库水体富营养化人工神经网络模型,对三峡水库水体富营养化潜势进行研究,分析讨论了一些初步结果;论述了水库泥沙截留淤积及其与水体中污染物,特别是重金属污染的相互作用;建议三峡水库近期内应予以重视的一些重要水环境科学问题。     

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。     

丹江口水质变化及影响因素分析

水库水质变化情况在湖库生态安全的调查与评价中占有重要的地位,同时也为生态安全监测与预警,生态安全保障,以及湖库综合治理方案的发展提供了基础和依据。将高锰酸钾指数,氨氮以及其它一些参数选作为主要的评价因子,并对丹江口水库近年来的水质变化进行分析。同时,对影响水库水质的因素,包括水库的水量,上游来水,农业非点源污染等,以及它们与丹江口水库水质变化的联系也做了探索和分析,并根据分析提出了改善丹江口水库水质的建议。总而言之,丹江口水库的水质近年来通过环境保护和污染控制等逐渐变好,同时也正在向更好的方向改善。丹江口水库水质变化主要与非点源污染相关,另外,水质监测系统需要进一步完善     

三峡水库水质模型的选取和系统集成

水环境信息系统与水质模型在水环境保护中具有互为补充的作用,将它们有机结合,对水环境的预测和管理具有重要意义。根据三峡水库水污染控制的特点和水环境管理的需要,选取了5个不同的水质模型,在讨论水质模型不同集成模式的基础上,采用半紧密内嵌集成模式实现了所选水质模型与三峡水库水环境管理信息系统的有效连接。最后以分层三维模型为例,通过开发水质模型的前处理模块、后处理模块以及计算模型接口模块,完成了模型与三峡水库水环境管理信息系统的集成,并将集成后的水质模型成功应用于三峡水库万州段水流及水质的预测模拟。结果表明,通过GIS、数据库、图形界面等技术手段,实现了水质模型数据准备的自动化和计算结果快速分析,它不仅增强了系统的水质预测和分析能力,还强化了水质模型的易用性,提高了模型的应用范围和预测效率,为库区的水污染控制和水环境保护提供了有力的技术支持。     

基于Mann-Kendall法的三峡库区长江干流入出库断面水质变化趋势分析

三峡大坝对三峡库区水生态环境的影响广受国际关注,水质问题关乎三峡库区生态环境安全和社会经济发展。基于中华人民共和国生态环保部发布的2004～2017年三峡库区长江干流入库断面(重庆朱沱)和出库断面(湖北宜昌南津关)水质因子(DO、高锰酸钾指数和氨氮)监测数据,采用Mann-Kendall非参数统计检验法分析水库水质变化趋势。结果表明:入库和出库断面DO均保持Ⅰ级水质标准,均呈不显著下降趋势;入库断面高锰酸钾指数呈上升趋势,氨氮呈下降趋势,近年均保持Ⅱ级水质标准;出库断面高锰酸钾指数和氨氮呈显著下降趋势,近年保持Ⅰ级水质标准。相对于入库断面,出库断面水质在逐步改善,近年出库断面水质优于入库断面。突变趋势分析结果表明:入库断面各项水质因子均存在不显著的突变,突变时间主要发生在2005年和2008年;出库断面水质因子无突变,表明出库断面水质维持状况比入库断面平稳。库区水体中DO、高锰酸钾指数和氨氮含量与水情特征和库区生产生活方式密切相关;水库水位抬高,水流速度下降和泥沙沉积,有利于污染物沉入底泥。三峡水库水质维持及改善需要控制和削减农业面源污染、工业污水排放、城镇生活污水排放和船舶污染排放。     

苍南县流域水环境评价及污染防治对策

浙江苍南县江南河网地区工农业发达,人口密集,污染日益严重,水环境安全已经成为发展当地经济和保障人民生活的首要问题。根据浙江苍南县环境监测中心1996到2001年对全县平原河道13个监测断面的水质监测数据和基础资料,应用单项指标达标率评价方法对苍南县地表河网水质进行了现状和发展趋势评价。结果表明：横阳支江水系的主要监测断面类别为Ⅱ、Ⅲ类,基本能够保证生活饮用水质量。萧江塘河水系和江南河网、甘宋溪水质类别均为劣V类,由于工业污水直接排放,江南河网地区水质污染尤为严重。最后根据河道水质污染特征和存在问题,从流域水资源保护体制、水环境规划和保护等方面提出了相应综合防治对策。     

三峡水库库首水温监测及初步分析

水温是评价水库水生态系统影响的重要水质参数之一,为研究三峡水库库首水温分布状况,于2011年在距三峡大坝约为3.5km处,对三峡水库建成后各个运行期库首水温进行了详细监测。研究发现:在已确定的三峡工程常规调度运行方式下,12~4月库首底部形成明显的低温区域,3月表层和底部水温之差为全年的最大值2.08℃,最大温度梯度为0.156。5月底部低温区迅速减弱,表层和底部水温之差小于1.0℃。6~9月期间,低温区一直处于减弱的趋势,水体垂向掺混逐渐增强,库首水温垂向分布基本均匀一致。但进入10月后,由于上游来流水温较低,水体由于密度较大而潜入底部对低温区域起到了加强的作用,致使表底层温差达到1.46℃。根据2012年3~5月对三峡水库库首茅坪断面水温监测数据可知,在横向断面上,水温几乎没有差别。在分析三峡水库库首水温空间分布时,可以近似认为其横向水温分布基本一致。为研究三峡大坝的建成对河道水温的改变以及坝前是否存在水温分层现象提供依据和参考。     

三峡水库库首水温监测及初步分析

水温是评价水库水生态系统影响的重要水质参数之一,为研究三峡水库库首水温分布状况,于2011年在距三峡大坝约为35 km处,对三峡水库建成后各个运行期库首水温进行了详细监测。研究发现：在已确定的三峡工程常规调度运行方式下, 12~4月库首底部形成明显的低温区域,3月表层和底部水温之差为全年的最大值208℃,最大温度梯度为0156。5月底部低温区迅速减弱,表层和底部水温之差小于10℃。6~9月期间,低温区一直处于减弱的趋势,水体垂向掺混逐渐增强,库首水温垂向分布基本均匀一致。但进入10月后,由于上游来流水温较低,水体由于密度较大而潜入底部对低温区域起到了加强的作用,致使表底层温差达到146℃。根据2012年3~5月对三峡水库库首茅坪断面水温监测数据可知,在横向断面上,水温几乎没有差别。在分析三峡水库库首水温空间分布时,可以近似认为其横向水温分布基本一致。为研究三峡大坝的建成对河道水温的改变以及坝前是否存在水温分层现象提供依据和参考     

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。     

金华江流域利用硅藻生物学特性监测水质研究

2012年7月对浙江省金华江流域18个监测断面进行了附着硅藻和水质调查，通过硅藻生态群落组成及SPI、BDI硅藻指数对水质进行了评价，并比较了硅藻指数评价与水质理化评价结果的异同性。本次调查共收集到硅藻75种（含变种和变型），隶属于2纲12科30属。硅藻生态类群组成显示各断面以喜中性、N自养、耐低污染和喜好很高氧饱和度硅藻为主。水质理化指标总体评价金华江各监测断面水质多为Ⅲ类及以上，仅有一个断面为V类，硅藻SPI和BDI指数评价各断面水质为中等及中等以上。二者评价结果总体上吻合，但同时存在一定差异。SPI与高锰酸盐指数和硝酸盐氮呈显著负相关，BDI与氨氮呈显著负相关。硅藻指数在金华江流域有一定的适用性，但其在国内其他流域的适用性、评价方法的指示性与稳定性有待进行更深入的研究     

基于WebGIS三峡干流水质模拟平台研究

三峡蓄水成库后仍属于典型的河道型水库,其总体水流、水质运动特性符合一维水流水质运动规律。针对三峡库区总体水流、水质运动特性,采用一维水流水质模型对三峡库区水流和水质进行了模拟。以该模型为核心,利用Web Services技术开发并在互联网上发布了模型服务,在此基础上采用成熟的WebGIS和富客户端Flex等技术构建了适用于三峡库区的干流水质模拟平台;能够实现包括各计算断面流速、流量、水位以及污染物浓度时空过程在内的三峡库区干流流速场和浓度场的数值模拟。以库区干流清溪场至十里铺断面内的江段作为模拟实例,利用该平台模拟计算江段内水流和水质状况,并以水文水质同步观测数据对模拟结果进行验证,结果表明其具有较好的模拟效果;为三峡库区污染物总体输移扩散特性研究提供了有利工具,同时也为国家和地方政府进行库区水环境决策提供了技术支持     

三峡工程生态与环境监测系统的特点

长江三峡工程生态与环境监测系统是针对三峡工程可能引起的生态环境问题而建立的跨地区、跨部门、多学科、综合性和研究性的监测网络,自1996年建立以来,监测系统按照规定的监测指标体系和操作规范,对三峡生态环境进行全过程跟踪监测,取得了大量生态与环境数据及资料,为三峡生态与环境的监测与保护发挥了重要作用,为我国大型江河湖泊的综合性生态环境监测工作做出了积极探索和有益尝试。随着水库逐步转入正式运行期,三峡监测系统的监测重点也由为工程建设服务转向为工程运行服务阶段。通过对三峡工程监测系统发展至现阶段进行总结研究,梳理了三峡工程监测系统的特点、运行成效、示范意义等,最后指出了监测系统今后一个阶段内的发展方向     

汛前供水期神农溪库湾倒灌异重流特性及其对营养盐分布的影响

为研究三峡水库神农溪库湾水动力特性及其对营养盐分布的影响,于2013年汛前供水期对神农溪库湾水文、水质及水生态进行空间定点监测与分析。结果表明:2013年汛前供水期三峡水库干流水体依次以底层、中上层和表层倒灌异重流形式潜入神农溪库湾。受干流倒灌异重流影响,库湾营养盐自下游向上游逐渐降低,干流水体对库湾营养盐具有明显补给作用。水位变化过程会影响倒灌异重流的模式和范围,可通过水库调度来解决支流库湾水华和富营养化问题。     

长江中游四大家鱼产卵场的生态水文特性分析

青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼是长江流域重要的经济鱼类,但近几年其资源量急剧下降,大量水利工程的修建及河道整治是导致其资源量下降的重要原因之一。为了保护四大家鱼种质资源,确定四大家鱼产卵、繁殖同水文情势的关系,为大型水利工程的生态调度提供依据,研究选取长江中游四大家鱼产卵期的9项相关生态水文指标,分析其在四大家鱼产卵场及非产卵场之间的差异。分析结果表明,所选取的9项生态水文指标在产卵场断面和非产卵场断面没有显著差异,它们只是刺激四大家鱼产卵的必要条件,而非充分条件。同时,选取葛洲坝下典型产卵场江口断面,对比分析该断面在三峡工程正式运行前后四大家鱼产卵期内生态水文情势的变化。结果表明,所选取的9项生态水文指标大多无明显差异,个别指标因三峡蓄水略有变化,但由于三峡蓄水后时间序列较短,且2004~2006年长江来水情况较为特殊,因而目前尚无法定量化三峡工程的修建对下游四大家鱼产卵场的影响。     

漫湾电站建成后澜沧江下游水质变化

随着澜沧江流域水电资源的开发,其水质变化及其跨境影响,越来越受到下湄公河流域国家及许多国际组织的关注。以漫湾电站为例,利用澜沧江下游1988～2002年6个断面、21个项目的水质监测资料,采取对比分析法,评价分析了漫湾电站建设和运行15年来,整个下游干流的水质状况和主要污染物变化趋势。结果表明,漫湾电站的建设和运行,目前对澜沧江下游干流水质总体还没有明显影响,但漫湾水库受重金属等污染物的污染,水库水质趋于下降。主要污染物M\-nO\+-\-4指数、NH\+-\-4 N、Hg、Pb和Cd的污染呈下降趋势;TP的污染有所加重。重金属Pb、Cd的污染主要集中于嘎旧（漫湾）断面和景临桥断面;M\-nO\+-\-4指数、TP和NH\+-\-4 N产生的有机污染主要集中在版纳水文站断面和勐罕渡口断面;澜沧江出境断面关累水质良好,基本达到该断面水环境功能要求。     

桓仁水库小流域水质模糊综合评价

为评价桓仁水库小流域水质污染程度,进行布点采样并进行实地监测,检测数据表明水库水质主要污染因子呈明显季节性变化。通过建立模糊综合评价数学模型对桓仁水库小流域水质污染程度进行评价,评价结果表明:桓仁水库小流域水质均超过国IV类水质标准,水库上游排放污染物经小流域进入水库是导致水质恶化的主要原因。     

河南泌阳县域地表水质特征及污染控制对策研究

采集了我国中部地区泌阳县3个水库断面和6条河流断面水质样品,分析了《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中的23项基本污染物项目,研究了污染原因及控制对策。结果表明,泌水河梁河断面CODCr、NH3-N、TN和TP的平均浓度超过V类水标准限值0.75~7.5倍,铁帽徐断面TN和华山水库断面TP平均浓度分别超过V类水标准限值5.4倍和1倍,饮用水源地铜山湖水库处于富营养状态,但华山水库和铜山湖水库TN/TP均低于16;与其他地区水库相比,泌阳县水库水质TN和TP的平均浓度处于中间水平;其他监测断面NH3-N、TN、TP均低于III类水标准限值,各监测断面重金属等其他污染物项目未检出或远低于III类水标准限值。泌阳县仅部分地表水体富营养化情况较重,主要受到渔业养殖和农业面源影响,也受到了工业和生活排放污染的影响。辖区政府及环境保护部门应用严格的制度保护地表水环境,加强农业面源污染治理,优化水库渔业养殖方式,加强生活污水和工业废水的治理,减少氮、磷等污染物排放,防止地表水环境质量进一步恶化。     

基于全排列多边形综合图示法的水质评价

针对水质评价指标的多样性和由单指标给出评价结果的不相容性,为对各级指标进行综合评价,提出了全排列多边形综合图示评价方法.该方法综合考虑了各级指标临界值对综合指标的放大和紧缩效应,反映了整体大于或者小于部分之和的系统整合原理.该方法与主成分分析法相比,能够克服主成分分析法要求影响水质的各项指标之间的关系都为线性关系的缺点.为有效地评估南水北调东线源头承质情况,建立了基于全排列多边形综合图示法的南水北调东线源头水质评价模型.最后,以长江芒稻河断面和中泓两个断面2001-2008年的水质监测数据为例对模型进行验证,结果表明:2001-2008年中泓断面的水质基本满足《地表承环境质量标准》(GB3838 - 2002)中第1类水质评价标准,而芒稻河断面的水质基本满足第Ⅱ类水质评价标准.总体上,中泓断面的水质优于芒稻河断面的水质,近年来,由于受工业或生活污水影响,两断面的水质状况都呈逐年恶化的趋势.     

巴东官渡汇流口网箱养鱼对附近水域水质的影响

对巴东官渡汇流口网箱养殖区进行了现场调查和实验室分析,结果显示其水质变化规律为网箱养殖区劣于控制断面区域,控制断面劣于背景和削减断面,同一断面水质基本相同,控制断面水质由网箱向外逐渐变好。主成分分析表明,不同养殖区对水体污染影响依次为：中华鲟养殖区>鸭嘴鲟养殖区>黄颡鱼养殖区>鲤鱼、草鱼混养区。各水质指标相关性分析表明,官渡Chla与总磷和氨氮高度相关;氨氮、总氮、总磷和高锰酸盐指数4个指标明显相关,说明其污染源具有同源性,该水域污染主要受到网箱养殖的影响。以超河流背景断面浓度5％作为划定超背景污染带的标准,网箱养鱼引起的氨氮超背景污染面积最大,约为网箱面积的10倍,高锰酸盐指数超背景污染面积最小,约为网箱面积的5倍     

三峡水库藻类“水华”预测

根据三峡库区江段16条一级支流以及重庆市35座大中型〖JP2〗水库的调查资料，分析天然河流与水库两种不同水流条件下，水体叶绿素a浓度与总磷和透明度的关系。结果发现,在水库环境中，水体叶绿素a的浓度与总磷以及与透明度都具有较好的相关性，但在河流条件下则没有明显的关系。由于三峡库区江段大多数支流的营养水平已达到富营养化状况，当三峡水库建成、水流条件发生变化后，在支流河口等水域存在爆发“水华”的风险。为此，我们根据1998年枯水期，在三峡库区长江江段流域面积大于100 km2的40条支流河口实测的总磷浓度，利用所建立的水库环境中总磷与叶绿素a 浓度的关系，对三峡成库后在局部水域爆发“水华”的可能性和程度进行了分析，并提出了相应的对策。