三峡建设顺利推进 综合效益全面显现

2008年11月，举世瞩目的三峡工程建设实现了具有里程碑意义的两大标志性目标，即规划设计的26台70万kW发电机组全部投入运行，截至11月8日零时，三峡电站累计发电2768．4亿kW·h；三峡工程已具备实现175m水位试验性蓄水条件，至11月4日，三峡水库试验性蓄水至172．4m，2008年汛末累计蓄水193亿m^3。     

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。     

湖库富营养化敏感分级概念及指标体系研究

依据水体富营养化的危害程度与地理位置、流动条件等因素有关的概念,在一个较小的尺度上提出了水体富营养化敏感分级的概念,将富营养化的控制级别从河流-湖泊2级扩展到多级,并提出了分级采用的指标体系的一般概念.同时与美国环境保护局的大尺度分区(分级)方法进行了比较分析,发现美国14个生态分区河流与湖库的富营养化基准存在不协调之处,认为以该统计方法分别进行河流与湖库富营养化基准制定,可能产生河流基准的控制指标严于湖泊基准的不合理情况.      

三峡水库蓄水后小江水环境容量的变化

三峡水库蓄水后的高水位条件下,长江支流小江回水区的水文情势发生了变化,流速减缓,水域污染物本底浓度值因回水涌入而改变,水环境参数与天然状态有很大区别,对小江水域的水环境容量造成很大的影响.根据小江的水功能区划及水功能区水质目标,采用垂线平均的二维水流、水质数学模型,计算蓄水前后CODMn、TN和TP水环境容量的逐月值和年总量.结果表明:受污染物降解系数减小和蓄水后水质目标值减小的影响,与蓄水前的自然状态相比,蓄水后CODMn的水环境容量总量减少约24.15%,TP的水环境容量总量减少约82.72%,TN的水环境容量由蓄水前不受限制变为蓄水后受到限制.水环境容量的减少是三峡水库蓄水后小江水域富营养化现象增多的重要因素之一.      

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。     

基于多重优化灰色模型的三峡库区香溪河支流回水区水华变化趋势预测研究

三峡水库蓄水后,支流香溪河夏季水体富营养化严重,水华现象暴发频繁,水质污染严重.为预知香溪河库湾水华暴发程度与分布区域,以叶绿素-a为指标,引入灰色伯努利模型,并运用参数优化、含参马尔科夫误差修正、子序列独立优化等多重优化理论对模型进行改进,验证模型的优化效果.同时,利用该优化模型对2015年夏季香溪河近10个点位的叶绿素-a平均浓度变化趋势进行短期预测,结果表明,预测值与实际值相差较小,该模型能够基本反映香溪河近几年的水华变化趋势,目前香溪河库湾XX06~XX08和XX02点位区域分别为水华暴发高危区和局部次高危区,叶绿素-a浓度远高于水华阈值,有较高的水华暴发风险.与传统灰色预测相比,该预测方法的精确度和对波动序列的适应性更好.     

三峡水库蓄水不同阶段总磷的变化特征

基于三峡水库2003年后的蓄水特点,本文将2003~2017年划分为4个蓄水阶段.根据三峡水库2003~2017年每月的水文水质数据,分析了自蓄水以来不同蓄水阶段总磷的变化特征.研究发现,首次蓄水阶段,三峡水库的滞留效应从2005年开始凸显.蓄水试运行阶段,干流断面总磷年均浓度在2008年沿程明显降低,此后清溪场断面受到乌江高浓度总磷汇入的一定影响.高水位正常运用期,除清溪场断面外,从铜罐驿至官渡口断面,总磷年均浓度呈现沿程降低的现象.上游梯级电站运行后,除官渡口断面外,干流其余断面总磷年均浓度随时间逐渐减小.官渡口断面于2016年首次出现总磷年均浓度高于沱口断面的现象.且总磷丰水期年均值不再明显高于枯水期.同时,在此蓄水阶段总磷浓度与流量相关性不显著,朱沱,铜罐驿和官渡口断面总磷浓度与悬浮物浓度相关性不显著.     

三峡水库不同支流库湾蓄水期溶解氧分层特性及差异性

以三峡水库典型支流库湾小江和香溪河为例,通过2020年蓄水期不同阶段的野外监测,对比分析了两条支流库湾的水动力过程、热分层、溶解氧时空差异及其对蓄水过程的响应.结果表明：（1）蓄水初期,小江库湾表层受大气复氧和浮游植物影响溶解氧较高(7.00～13.00 mg·L^-1,其氧跃层出现在水深3～5 m处,5 m以下水域出现大面积缺氧(DO<2.00 mg·L^-1),甚至无氧现象.香溪河库湾溶解氧在垂向上大致可以分为3层：表层富氧水体(8.00～12.00 mg·L^-1)、中层水体(6.00～8.00 mg·L^-1)和底层低氧水体(4.00～6.00 mg·L^-1).（2）稳定的热分层为底层厌氧的形成提供了稳定的物理环境,而小江上游来流以及消落带植被分解增加了水体有机质的含量,可能是造成小江水体耗氧量增大、形成厌氧的内因;而香溪河因为长期存在的顺坡异重流补给,底层水体缺氧的风险较低.（3）持续的跟踪监测发现水库蓄水对支流库湾溶解氧起到了显著的补给作用,促使小江库湾厌氧现象在短期...     

基于浮游轮虫三峡水库营养状况评价

水体富营养化是三峡水库建成蓄水后面临主要的水环境问题,如何准确地评价水体营养状态是三峡水库水环境管理的基础。目前,三峡水库水体营养状态评价主要基于水质指标,而利用浮游生物群落结构评价的研究仍未见报道。该研究利用轮虫群落指标,系统开展了基于轮虫营养状态指数(rotifer trophic state indices,TSIROT)的三峡水库水体营养状态评价。该研究于2015年4月在三峡水库长江干流及其支流库湾完成了139个样点的采集,共鉴定出轮虫49分类单元。基于轮虫营养状态指数评价的结果显示三峡水库整体处于中营养状态,其中长江干流TSIROT均值为43.9,评价结果为中营养状态,空间上长江干流湖北段的水体营养状况比长江重庆段的要差一些。支流库湾TSIROT均值为46.7,评价结果为中-富营养状态,整体来看靠近大坝的支流库湾水体营养状况要好于远离大坝的支流库湾。比较分析轮虫营养状态指数与综合营养状态指数,发现两者评价结果的一致性较好。这说明TSIROT是评价水体滞留时间短、水位波动较大的水库生态系统的可靠指标,可用于三峡水库富营养化的监测与评价。     

农业耕作对三峡水库支流库湾消落带土壤氮、磷含量及流失的影响

三峡水库低水位运行时,消落带由于落干期与作物生长期重叠,常被近岸农民开垦利用,然而传统的农业种植可能会影响库区水环境.为对比农耕和弃耕的水环境效应,选择一级支流澎溪河库湾消落带为研究区域,以玉米、土豆和花生地为研究对象,选择农耕期（2018年3~9月）和退耕期（2019年3~9月）对农耕地和弃耕地土壤各氮、磷形态含量进行研究,同时构建了农耕地与弃耕地氮、磷平衡模型,比较分析农耕和弃耕状态下土壤氮、磷收支特征及其流失风险.结果表明,玉米地土壤氨氮、全磷和无机磷含量在不同种植期差异显著;农耕地的氨氮和硝态氮的含量显著高于弃耕地,全磷、无机磷和钙结合态磷的含量显著低于弃耕地;土壤氮、磷盈余量大小顺序为玉米>土豆>花生,分别是76.89、51.92和43.74 kg·hm^-2以及79.69、75.76和17.78 kg·hm^-2,整体上,3种作物用地氮、磷盈余量大于流失风险值,研究区农耕地氮、磷污染潜势呈现.综上可知,消落带农业耕作将迫使氮、磷流失风险加剧,不利于水环境保护.