2018年汉江中下游水华成因分析与治理对策

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长江流域水生态调度与长江模拟器研发

长江流域水生态调度与长江模拟器研发

四五”期间国家发展的重要任务。

2014年,长江经济带建设成为新时期国家发展重大战略。

2016年、2018年、2020年、2023年,习近平总书记先后在重庆、武汉、南京、南昌主持召开推动长江经济带绿色发展座谈会,确定了“共抓大保护、不搞大开发”,“生态优先、绿色发展”的整体方针,突显了长江经济带高质量绿色发展在国家生态文明建设中的战略地位。

2019年以来,生态环境部、国家发展和改革委员会联合开展了长江保护修复攻坚行动计划,流域水环境质量得到明显改善,水生态退化得到初步遏制,但面源污染控制不力、湖泊湿地萎缩、生物多样性损失等问题依然突出。

受气候变化和人类活动的影响,未来长江流域生态保护形势依然严峻复杂,水环境治理和水生态修复任务依然面临巨大挑战。

2021年3月1日,《中华人民共和国长江保护法》正式实施。

贯彻落实《长江保护法》,在科学统筹的前提下进行流域系统治理,最终实现长江流域生态优先下的高质量绿色发展,有2项重要工作需要尽快开展:①国家层面的全流域协调机制要尽快建立,②加强科技创新的引领作用,支撑流域生态环境修复保护和综合管理的流域水系统模拟调控装置需要尽快建设。

针对全球变化带来的生态与环境问题,国内外学者提出和发展了一系列地球系统模型(ESMs)。

以全球大气动力学模式为基础,耦合海洋、陆地、冰冻圈等动力学模式,旨在预测、重构和深入理解全球气候变化过程,评估气候变化对生态和环境的影响。

2002年3月,日本建成地球模拟器(ES)[1],目前已发展至ES4版本。

2012年,美国国家大气海洋局地球物理流体动力学实验室开发了地球系统模型(ESMs)[2]。

2018年,美国能源部主导发布了E级能源地球系统模型(E3SM)[3],关注点除气候变化预测外,还将评估气候变化对能源基础设施带来的压力。

2020年,瑞士大气和气候科学研究所发展了一个模块化地球系统模拟器(MESMER)[4]。

2010年,曾庆存等[5]针对国际上地球系统动力模式研究的趋势,提出发展我国的地球系统动力学模式。

引江济汉工程对汉江中下游生态环境影响

引江济汉工程对汉江中下游生态环境影响

引江济汉工程对汉江中下游生态环境影响作者:王婷婷张万顺彭虹朱齐艳张斌来源:《南水北调与水利科技》2008年第01期摘要:引江济汉工程作为南水北调的配套工程,将在改善汉江中下游生态环境方面发挥不可忽视的作用。

基于河流水质模型及河流综合水质生态模型从水文、水质、鱼类、藻类及血吸虫病传播等方面,论述了引江济汉工程的实施对汉江中下游生态环境的影响。

研究结果表明:引江济汉工程在一定程度上提高了汉江中下游的水位和流量,降低了汉江中下游水体的污染物(COD)浓度,能够在一定程度上控制“水华”现象,改善鱼类的生存空间,但同时也存在造成血吸虫病传播的潜在风险。

关键词:引江济汉;汉江中下游;生态环境中图分类号:TV68;X52文献标识码:A文章编号:1672-1683(2008)01-0070-03Effect of the Water Transfer Project from Yangtze River to Hanjiang River on the Eco-environmentof the Middle and Lower Reaches of Hanjiang RiverWANG Ting-ting1a,ZHANG Wan-shun1a,PENG Hong1b,ZHU Qi-yan1a,ZHANG Bin2(1.a. School of Resource & Environmental Science;b. School of Water Resource and Hydropower,Wuhan University,Wuhan 430072,China;2. Hubei Environment Science Academy,Wuhan 430072,China)Abstract:The water transfer project from Yangtze River to Hanjiang River,as a matching project of the South-to-North Water Transfer will make a great effect on the eco-environment of the middle and lower reaches of Hanjiang River. The paper analyzes its effect on the ecosystem environment from the aspects of water level,flow,growth of fish,algae based on the water quality model and the RQEM. The results show that after the water transfer project,water level and the capacity of the middle and lower reaches of Hanjiang River will be enhanced,the concentration of the water pollutant (COD) will be reduced,the "water bloom" phenomenon will be controlled,fish'ssurvival space will be improved,but the potential risk of schistosomiasis diffuseness may be increased.Key words:the water transfer from Yangtze River to Hanjiang River;the middle and lower reaches of Hanjiang River;eco-environment1 前言南水北调中线工程是我国水资源优化配置,解决华北地区(主要是京、津、湖北和河南部分地区)缺水的一项战略性基础设施工程,它关系到我国华北地区经济社会和生态环境可持续发展的长远利益。

我国常见水华藻类图鉴

我国常见水华藻类图鉴

我国常见⽔华藻类图鉴我国常见⽔华藻类图鉴作者:防灾科技学院1750232班科技⼩组⽔华是淡⽔体中藻类⼤量繁殖的⼀种⾃然⽣态现象,造成⽔华的原因是⽔体富营养化。

引起⽔华的有藻类、原核⽣物以及浮游动物,其中藻类是⼀个⾮常⼤的原因。

淡⽔中富营养化后,"⽔华"频繁出现,⾯积逐年扩散,持续时间逐年延长。

太湖、滇池、巢湖、洪泽湖都有"⽔华",就连流动的河流,如长江最⼤⽀流——汉江下游汉⼝江段中也出现"⽔华"。

淡⽔中"⽔华"造成的较⼤危害是:饮⽤⽔源受到威胁,藻毒素通过⾷物链影响⼈类的健康,蓝藻"⽔华"的次⽣代谢产物MCRST能损害肝脏,具有促癌效应,直接威胁⼈类的健康和⽣存。

引起我国⽔华的藻类种类繁多,下⾯是我国的引起⽔华的常见藻类。

1.隐藻⽔华:这是我国池塘养鱼常见的⼀种⽔华,其出现频率在各地肥⽔中可达到80%--100%,次优势种常称为⼩环藻、蓝隐藻和绿球藻的⼀些种类。

⽔⾊褐、红褐、褐绿和褐青。

全年都可出现。

优劣势:隐藻在海洋浮游⽣物群落中占有⼀定地位。

隐藻喜⽣于有机物和氮丰富的⽔体,是我国传统⾼产肥⽔鱼池中极为常见的鞭⽑藻类,有隐藻⽔华的鱼池,⽩鲢⽣长好,快,产量⾼,隐藻是⽔肥、⽔活、好⽔的标志。

2.膝⼝藻⽔华这是⽆锡鱼池夏季肥⽔最常见的⽔华,在⽣长期中出现的频率近60%。

优势种为扁型膝⼝藻,次优势种为隐藻和裸甲藻,有时绿球藻类也较多,⽔⾊褐青或褐绿。

优劣势:膝⼝藻⼤量繁殖时形成云彩状⽔华,⽔⾊呈黄绿⾊,为鲢鳙鱼的良好饵料。

池塘膝⼝藻的⼤量繁殖造成泛池死鱼事件频繁发⽣,使养殖户蒙受重⼤经济损失,主要发⽣在每年的七⼋⽉份。

3.裸甲藻⽔华这是由蓝绿甲藻⼤量繁殖引起的,在江浙和⼴东肥⽔中较常见,夏秋季出现较多。

夏季长与扁型膝⼝藻共存。

⽔⾊褐绿,褐青或铁灰,⽔⾯长有云雾状蓝绿⾊斑团,鱼农称为“转⽔”。

优劣势:裸、甲藻繁殖造成pH值偏⾼,影响对虾脱壳,造成脱壳后软壳;抑制⽔体有益藻⽣长,影响对虾成活率,脱壳期更为严重;藻毒素会造成对虾肝胰腺病变,摄⾷下降,影响对虾⽣长,严重时出现空肠空胃、偷死等现象。

南水北调中线的灵魂——丹江水库

南水北调中线的灵魂——丹江水库

南水北调中线的灵魂——丹江口水库南水北调中线工程是整个南水北调工程的有机组成部分。

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地,是整个南水北调中线工程的灵魂。

南水北调中线工程是一项“南北双赢”的伟大工程,它的重要作用必将随着历史的推进而不断呈现出来。

丹江口作为南水北调中线工程的源头,是由其独特的因素决定的。

一是适时供水调度安全可靠。

丹江口水库具有巨大的调节能力,主汛期除保证防洪外,调节库容达98亿立方米,汛后达190亿立方米。

总干渠两侧已建成大量的水库,可以承担“充蓄”调节和“补偿”调节的任务,另有瀑河水库作为“在线”调节水库。

通过总干渠并采用已有成熟经验的现代化控制技术和先进的调度管理手段,可确保供水调度安全可靠。

二是具有得天独厚的地理条件。

总干渠位于平原的西部,居高临下,控制范围广。

与受水区已建成的水利工程连接简单,供水调度灵活机动。

三是具有丰富的水源后备。

中线工程近期、后期从丹江口水库引水,远景视需要可以从长江三峡引水。

1958年9月1日,丹江口水利枢纽工程举行开工仪式,比预定的开工日期提前了整整一个月。

1958年10月,湖北、河南两省所属的襄阳、荆州、南阳3个地区17个县的10余万民工挑着干粮,带着简陋的工具,汇集到丹江口工地。

这10万大军,要用扁担、筐子、小木船,运载着黏土、砂石,把丹江口水库汉江截流。

1958年11月5日,右岸围堰工程正式启动。

10万民工发起了“腰斩汉江”的大会战。

10万人三班倒,昼夜不停工。

那时候,施工现场不到2平方公里,几万人在一起施工,白天真称得上是人山人海。

晚上没有电,照明用火把、汽灯,从采料场到江边连成几条火龙。

1962年,在计划中要确保完工的年份,丹江口工程不但没有建完,而且被暂停施工。

大坝存在严重质量问题的现实,无情地给热情高涨的建设者们当头泼了一盆冷水。

1962年,中共中央七千人大会对“大跃进”错误进行纠正。

这次大会的第二天,丹江口工程被要求暂停。

此后,国家开始对基础建设进行压缩。

江汉运河——引江济汉工程

江汉运河——引江济汉工程

江汉运河——引江济汉工程刘克传【摘要】江汉运河(引江济汉)工程是汉江水在丹江口水库库水被部分调走后的补偿工程,也是连接长江和汉江的中国当代最大人工运河,全长67.23 km,渠道底部宽60 m,航道水深5~6 m,最大过流能力为Q=500 m3/s,2014年基本建成.它改善了汉江兴隆河段以下干流河道和6个灌区、7个城市(区)共计645万亩耕地、889万人的用水条件;可消除汉江中下游产生水华的条件;能通行1000 t级船舶,它缩短两江之间的绕道航程673 km.对修复和改善汉江中下游的生态环境,促进湖北的经济可持续发展具有重要作用.在实施过程中攻克了长江泥沙,运河沙基、软基、强膨胀土和宽度60 m的大型水闸等技术难题,取得了多项科研成果.【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2018(032)006【总页数】5页(P1-4,9)【关键词】江汉运河;引江济汉【作者】刘克传【作者单位】湖北省水利水电规划勘测设计院,湖北武汉 430064【正文语种】中文【中图分类】TV681 古代“江汉运河”古代江汉平原上的云梦泽,在地质构造上属第四纪强烈下沉的陆凹地,逐渐发育成为宽敞的古云梦泽内陆湖盆。

以后由于长江、汉水夹带的泥沙大量在湖盆沉积,逐渐形成江汉内陆三角洲,使湖面不断分割、解体和缩小,在长江和汉江之间,形成众多河流和湖泊。

由于水系之间有分水岭相隔,为了弥补这一不足,就要开挖运河。

据史料记载,春秋时期楚庄王(前613~前591)时,激沮水作渠,引江水循入古汉水支流扬水,东北流至今湖北潜江西北注入汉水,连通长江和汉水。

楚灵王时期[1](公元前540年~公元前529年)在江汉平原上开凿了一条从都城郢(今湖北荆州)到章华台(今湖北潜江市)连通长江和汉江的水道。

楚昭王(前515~前489)时,伍子胥率吴师伐楚,疏浚此河道以入,故称“子胥渎”。

这就是古代的“江汉运河”,是中国古代劳动人民创造的一项伟大工程,也是目前所知中国最早的运河。

汉江中下游藻华暴发特征及生态流量阈值

汉江中下游藻华暴发特征及生态流量阈值

汉江中下游藻华暴发特征及生态流量阈值
何术锋;胡威;杨早立;冯韬;严晗璐;林育青;陈求稳
【期刊名称】《中国环境科学》
【年(卷),期】2024(44)1
【摘要】基于2015~2019年汉江中下游水文,水环境和水生态数据,采用主成分分析与冗余分析识别了河流藻华暴发防控的关键因子,拟合得到其调控阈值,然后,使用断面通量法和流速抑制法推求了抑制河流藻类水华暴发的生态流量.结果表明:汉江中下游藻类水华主要发生在枯水期,枯水期藻类优势种群为硅藻,小环藻为优势种,丰水期绿藻门和硅藻门是优势种群,小球藻为优势种.流速是影响汉江藻类生长的主控因子,当流速超过0.462m/s时,流速继续增大将抑制藻类生长.汉江中下游枯水期控制藻类水华的生态流量:沙洋断面流量为890m^(3)/s,潜江断面流量为
918m^(3)/s,仙桃断面流量为953m^(3)/s,汉川断面流量为1075m^(3)/s.
【总页数】8页(P363-370)
【作者】何术锋;胡威;杨早立;冯韬;严晗璐;林育青;陈求稳
【作者单位】南京水利科学研究院生态环境研究所;上海勘测设计研究院有限公司【正文语种】中文
【中图分类】X522
【相关文献】
1.汉江中下游“四大家鱼”自然繁殖的生态水文特征
2.汉江中下游河段生态系统结构特征及其沿程变化
3.基于四大家鱼产卵需求的汉江中下游生态流量研究
4.南黄
海首次暴发“巨囊”生态型球形棕囊藻藻华5.基于生态系统服务功能的汉江流域中下游生态分区演变特征及驱动能力研究
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南水北调中线调水对汉江中下游水文情势的影响

南水北调中线调水对汉江中下游水文情势的影响

南水北调中线调水对汉江中下游水文情势的影响朱烨;李杰;潘红忠【摘要】2014年12月12日南水北调中线工程正式通水,调水对汉江中下游的影响逐渐显现.为更好地研究上游调水对汉江中下游的影响,对调水前后汉江中下游的水文情势进行了分析.基于黄家港、皇庄、仙桃站1990 ~2016年流量数据,分别计算了调水前后上述3个河段流量特征值的变化,并运用Mann-Kendall非参数检验法进行趋势检验和突变检验.结果显示:调水后,各种历时的年平均流量和丰枯率均呈下降趋势,年平均流量在2014年由于调水发生突变;调水后径流年内分配趋于均匀化(径流年内不均匀系数、集中度相对变化幅度变小).南水北调中线工程调水对汉江中下游水文情势有明显影响,有关部门应采取相应的措施.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2019(050)001【总页数】5页(P79-83)【关键词】水文情势;特征值;年内分配;汉江中下游;南水北调中线工程【作者】朱烨;李杰;潘红忠【作者单位】长江大学资源与环境学院,湖北武汉430100;长江大学国际水生态研究院,湖北武汉430100;长江大学资源与环境学院,湖北武汉430100;长江大学国际水生态研究院,湖北武汉430100【正文语种】中文【中图分类】TV67南水北调工程是实施我国水资源优化配置,解决区域缺水问题的跨世纪重大战略工程。

工程于2003年9月正式启动,2014年12月正式通水。

该工程的实施对促进我国华北地区经济社会和生态环境可持续发展具有重要意义。

南水北调中线工程从丹江口水库陶岔闸引水,近期年调水量95亿m3,远期年调水量130亿m3。

为此,丹江口大坝在原来基础上加高,坝顶高程由 162 m 提高至 176.6 m,正常蓄水位由157 m提高至 170 m,总库容达到290.5亿m3,由年调节水库变为不完全多年调节水库。

调水后,丹江口水库的下泄水量大幅减少,从而对汉江中下游生态环境产生重大影响。

湖北省典型河湖水华探讨

湖北省典型河湖水华探讨

湖北省典型河湖水华探讨黄丹;熊晶;沈帆;张媛;望志方【摘要】通过对湖北省汉江、香溪河、东湖、梁子湖和洪湖5个代表性湖泊和河库的历年水华发生时间、地点和气候条件等因素进行概括,总结出湖北省易发生春季硅藻水华和夏季蓝绿藻水华,硅藻水华多见于流速较缓的河流,蓝绿藻水华多见于水流相对静止的富营养型湖泊.水文情势转变下的河流,使得水体同时具有湖泊、河流两者特征性,在春季可发生硅藻水华,夏季紧接着发生蓝绿藻水华.判断易发生水华的水体、时间段及水华暴发特点,可为湖北省地方水华预警及监测提供科学参考依据.【期刊名称】《湖北农业科学》【年(卷),期】2016(055)006【总页数】4页(P1425-1428)【关键词】水华特征;藻密度;富营养化【作者】黄丹;熊晶;沈帆;张媛;望志方【作者单位】湖北省环境监测中心站,武汉430072;湖北省环境监测中心站,武汉430072;湖北省环境监测中心站,武汉430072;湖北省环境监测中心站,武汉430072;湖北省环境监测中心站,武汉430072【正文语种】中文【中图分类】X45湖北水资源丰富,坐拥“千湖之省”的美誉,随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,大量工业污水、农业生产养殖污水以及人们生活污水的直接排放,极大改变了水体环境特征。

受污染的河流、湖泊大都有富营养化的趋势,使得一些水体连续性或间断性的发生藻类水华。

许多富营养化湖泊,夏季发生的蓝藻水华漂浮在水面,堆积在岸边,并在高温下分解,产生恶臭,影响景观。

如果水华在水源地取水口附近大量集聚,就有可能引起水源地的水质恶化,危及供水安全。

总结历年湖北省主要水体水华门类及时空特征等方面内容,以期为长江中下游水体的藻类水华预警和监测提供理论依据和技术支撑。

1.1典型河流水华发生概况1.1.1汉江汉江是长江最长的支流,为重要饮用水源地。

1992年春汉江下游暴发以小环藻为优势的硅藻水华,藻密度达1.0×107个/L以上[1],1998年出现小环藻水华时,藻类峰值高达3.3×107个/L;2000年出现硅藻(小环藻优势种)水华时,在汉川石剅与武汉市新沟河段藻密度高达4.3×107个/L以上,藻类细胞总数从中游到下游逐渐增加[2]。

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第49卷第17期2018年9月㊀㊀人㊀民㊀长㊀江Yangtze㊀River㊀㊀Vol.49ꎬNo.17Sep.ꎬ2018收稿日期:2018-04-02基金项目:湖北省自然科学基金项目(2017CFB312)ꎻ中央高校基本科研业务费项目(2017B20514)作者简介:王㊀俊ꎬ男ꎬ教授级高级工程师ꎬ局长ꎬ主要从事长江流域水文水资源等方面的应用研究及技术管理工作ꎮE-mail:wangj@cjh.com.cn通讯作者:钱㊀宝ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ博士ꎬ主要从事环境水文与生态水利方面的研究ꎮE-mail:jacber@163.com㊀㊀文章编号:1001-4179(2018)17-0007-052018年汉江中下游水华成因分析与治理对策王㊀俊ꎬ汪金成ꎬ徐剑秋ꎬ钱㊀宝(长江水利委员会水文局ꎬ湖北武汉ꎬ430010)摘要:2018年2月汉江中下游再次暴发硅藻水华ꎬ从2月8日至3月中下旬ꎬ历时30余天ꎬ是有资料记载以来最长的一次ꎮ自水华暴发后ꎬ长江水利委员会及时启动应急预案ꎬ利用汉江中下游梯级水库群进行了水量调度ꎬ以控制水华的进一步发展ꎬ同时在汉江中下游河段设置了6个监测断面进行逐日监测ꎮ调查结果显示:此次硅藻水华优势种为汉氏冠盘藻(Stephanodiscushantzschii)ꎬ暴发期其藻密度最高达到了3200万cell/Lꎬ水华影响范围从原先的武汉至仙桃段延伸至了兴隆库区ꎮ根据调查结果ꎬ分析了水华发生的几点原因ꎬ包括硅藻优势种种源问题㊁污染源控制问题以及特殊的水文气象情势等ꎬ并提出了严控污染输入㊁优化水量调度方案㊁完善管理机制等几点治理对策ꎮ但要永久解决汉江水华问题ꎬ还需地方各级政府在当前河长制要求下积极作为ꎬ全面保护汉江水生态环境ꎬ彻底解决流域面源污染问题ꎮ关㊀键㊀词:硅藻水华ꎻ水量调度ꎻ藻类监测ꎻ河长制ꎻ汉江流域中图法分类号:TV698㊀㊀㊀文献标志码:ADOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2018.17.002㊀㊀在当前全面推行河长制的大背景下ꎬ地方各级政府对辖区水环境问题非常重视ꎬ特别是在行政交界地区ꎬ水系河湖的环境问题更是各方关注的焦点ꎮ汉江作为长江的最大支流ꎬ其上游末端的丹江口水库是南水北调中线工程的水源地ꎬ担负着缓解我国北方用水压力的重任ꎻ中下游干流流经了14个县市区ꎬ也是湖北㊁河南两省重要的工农业取水和居民用水水源地ꎮ然而由于近年来汉江中下游水体富营养化加剧ꎬ水华现象频发[1]ꎮ自1992年春季水华首次大规模暴发以来ꎬ几乎隔年就会爆发ꎬ对沿江水体生态环境造成较大影响ꎬ特别是在2010年以后ꎬ水华暴发频率更高ꎬ且规模呈逐步扩大趋势ꎬ严重威胁了区域生态安全ꎬ给全面实施河长制工作带来了新的挑战[2]ꎮ作为河流水华的典型代表ꎬ汉江水华本质为硅藻水华ꎬ不同于出现在湖泊㊁水库等静水生态系统中的蓝㊁绿藻水华ꎬ大多数硅藻对低温耐受性强ꎬ且喜好生活在有一定流速的水体ꎬ除了对氮㊁磷等营养盐有一定需求外ꎬ还需利用环境中的硅酸盐来合成细胞壁ꎬ因此硅含量也是影响硅藻生长的一个关键因子ꎬ这些均为汉江水华在特定季节(春季)特定水文条件(枯水期)下的发生提供了前提条件ꎮ对于硅藻水华的成因及生物学原理ꎬ国内外已有相关研究成果ꎬ一般来说ꎬ藻类水华是多种环境因子综合作用的结果ꎬ其成因普遍认为是较高的营养盐加适宜的气象和水文条件所致ꎮ但对于硅藻水华ꎬ由于其种类繁多ꎬ生境较广ꎬ不同生态系统中水华形成的原因也可能存在差异ꎬ如大多认为河流型水华的发生归因于低流速㊁高营养盐和适中温度[3]ꎮ但也有学者指出ꎬ大型水利工程尤其是拦河大坝的建设对河流浮游生物结构会产生十分显著的影响[4-5]ꎮ其中ꎬ谢平等甚至指出ꎬ氮㊁磷等水质因子和水温等气候因子不是制约汉江水华发生的关键因子ꎬ水利工程影响下的流量㊁流速等水文因子才是制约汉江水华发生的关键因子[6]ꎮ通过对最新研究成果分析发现ꎬ目前对于硅藻水㊀㊀人㊀民㊀长㊀江2018年㊀华越来越形成这样一个共识:河流中水文状况㊁降水㊁温度等物理因素往往比水体营养盐水平等更为重要ꎬ而水文因子在水华暴发过程中很可能就是限制性因素[7]ꎮ基于该理论ꎬ作为流域管理机构的长江水利委员会通过汉江中下游梯级水库联合调度的方法治理汉江水华ꎬ曾一度取得了较好的效果ꎮ但从2018年2月最新暴发的水华情况来看ꎬ汉江水华形势有了新的变化ꎬ运用流量调节方法受到了一定的制约ꎮ本文拟就汉江水华暴发的新形势进行详细分析ꎬ并就新问题提出了新的对策方案ꎬ为积极推进河长制及汉江水华防治工作提供科学参考ꎮ1㊀2018年汉江水华暴发过程2018年2月上旬ꎬ经沿江水文站网工作人员调查了解ꎬ汉江中下游河段水体出现异常ꎬ疑似发生水华ꎮ经环境监测人员现场监测后确认ꎬ从2月8日开始ꎬ汉江皇庄以下河段呈现轻微水华现象ꎬ河段水体颜色出现异常ꎬ并不断加深ꎻ至2月11日ꎬ皇庄以下河段水体颜色加深ꎬ呈现棕褐色ꎬ并伴有浓烈的腥臭味ꎬ由此判断汉江又一次暴发了硅藻水华ꎮ为确保汉江中下游城乡居民用水安全ꎬ长江水利委员会启动应急预案ꎬ加大梯级水库群下泄流量进行流量调节ꎬ同时在汉江中下游皇庄至武汉约400km江段上开展了藻类逐日监测ꎮ至3月18日ꎬ全河段水华现象明显消退ꎬ水体颜色由棕褐色转浅绿色最后至无色ꎮ此次水华历时30余天ꎬ为有资料记载以来历时最长的一次ꎮ本次监测共设置了皇庄㊁沙洋㊁岳口㊁仙桃㊁汉川㊁宗关等6个断面(断面布置如图1所示)ꎬ其中皇庄代表为兴隆库区的入库断面ꎬ沙洋为兴隆库区断面ꎬ岳口㊁仙桃㊁汉川分别为兴隆大坝下游河段断面ꎬ而宗关则代表汉江最下游近入河口断面ꎮ断面具体监测参数包括水温㊁pH㊁溶解氧㊁饱和度㊁叶绿素a㊁藻密度㊁藻类优势种以及相应的水文参数ꎮ图1㊀应急监测断面布置示意Fig.1㊀Theschematicdiagramofemergencymonitoringsection自水华暴发后ꎬ长江委立即启动应急预案ꎬ加大丹江口㊁崔家营㊁兴隆等水利枢纽的下泄流量ꎬ同时增大引江济汉工程向汉江和东荆河的补水流量ꎬ以增加下游河段水位流量ꎬ消除水华发生的关键水文因子ꎮ沿江各地政府应急联动ꎬ管控沿江污染源排放ꎬ以限制水华发生的营养盐因子ꎮ监测结果显示ꎬ2月12~22日期间ꎬ皇庄站流量在834~962m3/s之间变动ꎬ兴隆站在648~890m3/s之间变动ꎬ仙桃站流量在834~962m3/s之间变动ꎬ皇庄㊁沙洋断面平均流速在0.4~0.5m/s之间变动ꎻ兴隆和仙桃站在0.6~0.8m/s之间变动ꎻ水华暴发期各监测断面水温最低为8.5ħꎬ最高为17.7ħꎬ其中沙洋断面平均温度为10ħꎬ仙桃断面平均温度为11ħꎬ宗关断面平均温度为12.6ħꎻpH值由初期的8.1上升至8.9ꎻ溶解氧变化范围为9.71~15.7mg/Lꎬ其饱和度一度达到了151%ꎮ以上参数均超过了硅藻水华暴发的警戒值(水温ȡ10ħꎬpHȡ8.0ꎬDOȡ12mg/L)[8]ꎬ可见此次汉江水华暴发程度较大ꎮ通过对各断面藻密度的监测发现(图2)ꎬ水华暴发的极值点出现在2月21日前后ꎬ即水华暴发后将近10dꎬ位于汉江下游入河口的宗关断面藻密度达到了3200万cell/Lꎬ之后呈下降趋势ꎬ但下降不明显ꎻ至3月5日ꎬ藻密度才开始显著下降ꎬ至3月7日ꎬ各断面下降至500万cell/L左右ꎬ同时ꎬ在皇庄断面监测到的优势种由原来的硅藻单优势转变为硅藻和绿藻双优势ꎬ由此说明ꎬ硅藻群体开始衰亡ꎬ新的藻种占据了优势ꎬ硅藻水华开始消退ꎻ至3月9日ꎬ各监测断面水体颜色逐步趋于正常ꎬ各断面藻密度在140万~320万cell/L之间ꎻ至3月13日ꎬ受晴朗天气状况影响ꎬ藻密度有小幅上升ꎬ在568万~688万cell/L之间ꎬ但全江段水体表观基本恢复正常ꎬ水体无色无味ꎮ图2㊀水华暴发期各断面藻密度变化趋势Fig.2㊀Thevariationtrendofalgaedensityindifferentsectionsinwaterbloomperiod2㊀水华成因分析对于之前汉江水华的成因分析ꎬ大多数研究结果主要集中在3个方面:①水质因素ꎮ汉江中下游地区排污量日益严重ꎬ藻类生长所需的氮㊁磷等营养盐过剩ꎮ②气候因素ꎮ春季气温偏暖ꎬ加之合适的光照条件ꎬ促进藻类大量繁殖ꎮ③水文因素ꎮ受长江较高水8㊀第17期㊀㊀㊀王㊀俊ꎬ等:2018年汉江中下游水华成因分析与治理对策位顶托和汉江流量减少的共同作用ꎬ汉江水流速度变缓ꎬ流速减小ꎬ水体表现出湖泊特性ꎬ为水华的发生提供了环境[9-10]ꎮ但纵观此次水华ꎬ相比过去形成条件ꎬ又出现了新情势:(1)水华暴发范围扩大ꎮ之前发生的水华主要集中在仙桃至武汉新沟段ꎬ水华暴发峰值影响范围约离河口200km区域为主ꎬ而此次暴发的水华延伸到了皇庄断面ꎬ距离入河口400余kmꎬ在兴隆库区的沙洋断面监测到的水华暴发期藻密度达到了1700万cell/Lꎬ由此说明ꎬ水华暴发区已经延伸至兴隆库区ꎮ(2)在大流量冲刷下水华日久不退ꎮ针对过去水华的研究ꎬ很多研究表明当仙桃断面流量在500m3/s以上时ꎬ水华便可逐步消退ꎻ殷大聪等还利用历史资料分析得出ꎬ通过水库水量联合调度ꎬ使仙桃站的流量大于800m3/sꎬ对应满足90%保证率时可防治水华[11]ꎮ但此次从水华暴发初期ꎬ丹江口㊁兴隆等加大下泄流量ꎬ仙桃站流量保持在800m3/s以上ꎬ甚至最大时达到了1230m3/sꎬ水华现象仍不见好转ꎮ面对如此形势ꎬ我们结合水华暴发期的监测资料及历史经验ꎬ总结分析了以下几点成因ꎮ2.1㊀硅藻优势藻种种源问题一直以来针对汉江硅藻水华的优势种均是以小环藻为研究对象[12]ꎬ但也有部分学者如郑玲玲㊁杨强等通过电子显微镜扫描后发现汉江水华优势种为冠盘藻[13-14]ꎮ小环藻和冠盘藻虽说同属硅藻ꎬ但其生活习性存在一定差异ꎮ如小环藻更喜好静水且磷充足的环境ꎬ而冠盘藻更容易在水体扰动较大ꎬ具有一定的流速及营养盐浓度波动较大的环境中占优势ꎮ所以针对此次水华ꎬ在上游不断增加来水情况下藻类仍占优势等情况推断ꎬ此次水华优势种极可能为冠盘藻ꎬ而非小环藻ꎮ通过对优势藻种的进一步鉴定ꎬ确定本次水华优势种为汉氏冠盘藻(Stephanodiscushantzschii)ꎬ分类上归属硅藻门㊁中心纲㊁圆筛藻目㊁圆筛藻科㊁冠盘藻属ꎮ镜检图片见图3ꎮ图3㊀水华优势种鉴定图片Fig.3㊀Identificationofthedominantspeciesofwaterbloom2.2㊀污染源控制问题从兴隆水库的入库端皇庄断面监测的水华现象可知ꎬ今年的水华已经延伸至兴隆库区ꎬ由此可见ꎬ目前兴隆库区的水体富营养化程度处于逐步加剧的过程ꎮ根据长江水利委员会2月份的水质监测资料可知(表1)ꎬ水体从丹江口库区流经襄阳后ꎬ在余家湖断面显示其氨氮和硝氮含量均有了一定程度的提高ꎬ由此说明兴隆库区水体接纳了部分上游和库区的污染物ꎬ其中就包含了来自襄阳等上游城市的排污ꎻ而在仙桃㊁集家嘴(入河口)发现其氮㊁磷含量也呈逐步升高的趋势ꎬ由此可知ꎬ汉江中下游水体正遭受着沿江面源污染的侵袭ꎬ沿江两岸的治污工作任重而道远ꎮ通过监测断面氮磷比的对比发现ꎬ仙桃㊁集家嘴的氮磷比更接近适合藻类繁殖的阈值(氮磷比=13)[15]ꎬ而余家湖断面的氮磷比到了86ꎬ远远超过藻类适宜的范畴ꎬ这也解释了为何在襄阳河段附近还未出现水华ꎮ表1㊀汉江中下游部分断面2月份营养盐监测结果Tab.1㊀ThenutrientmonitoringresultsofpartialsectionsinFebruary断面名称氨氮/(mg L-1)硝氮/(mg L-1)总氮/(mg L-1)总磷/(mg L-1)氮磷比丹江口坝下0.091.241.440.0348余家湖0.121.601.720.0286仙桃0.011.761.770.0919集家嘴0.211.681.890.10182.3㊀特殊的水文气象情势通过图2各监测断面的藻密度变化趋势分析可知ꎬ各监测断面从最上游的沙洋至近河口的宗关ꎬ藻密度呈现递增的趋势ꎬ在时空分布上呈现一种 时滞 现象ꎬ主要原因为下游河段除了承受自身的藻类繁殖ꎬ还需接受上游冲下来的藻群ꎬ呈现一种累积的状态ꎮ同时ꎬ受天气原因的影响ꎬ藻类繁殖能力也出现波动ꎬ这为 时滞 现象的另一方面ꎬ如在2月20日经历了降雨之后ꎬ各断面藻密度在21ꎬ22日均出现了不同程度下降ꎬ而之后随着天气转晴ꎬ藻密度又有上升趋势ꎮ由此说明ꎬ气候原因特别是光照在水华暴发过程中起到了重要的作用ꎮ再看图2各监测断面的藻密度变化趋势ꎬ从2月20日至3月2日左右ꎬ兴隆以下断面藻密度均有下降趋势ꎬ这可能就是水量调度的效果ꎬ从一定程度上遏制了藻类的进一步暴发ꎻ但在沙洋断面同时期却不降反升ꎬ故需分析为何其上游的丹江口水量调度效果不显著ꎮ从相关水文监测资料分析发现ꎬ以3月3日为例ꎬ同期皇庄和沙洋站的断面流量均为1100m3/sꎬ但断面流速却相差较大ꎬ皇庄站断面流速为0.75m/sꎬ而沙洋站则只有0.31m/sꎬ由此可见ꎬ兴隆库9㊀㊀人㊀民㊀长㊀江2018年㊀区的存在 弱化 了上游水量冲刷的效果ꎬ同时给库区藻类的繁殖提供了缓冲空间ꎮ因此ꎬ推测此次水华日久未衰的主因在于兴隆库区水华未能得到有效控制ꎬ随着兴隆水利枢纽下泄流量的增加ꎬ藻类被源源不断地输送至坝下游ꎬ导致宏观上表现为丹江口水量调度作用不明显ꎮ2.4㊀其他方面的原因以上三方面可能是造成此次水华暴发程度超预期的主要原因ꎮ除此之外ꎬ有关学者认为长江水位的顶托作用及汉江中下游大幅下降的泥沙含量问题对水华的发生也起了一定的作用[10ꎬ15]ꎮ通过查阅水华暴发期汉口水文站水位流量资料发现ꎬ近期长江武汉段水位较同时期高ꎬ以2月10日汉口站水文情势为例ꎬ当天断面平均流量为15100m3/sꎬ较2月份多年平均流量(约10000m3/s)高出了近50%ꎬ由此可见ꎬ长江水位顶托作用减小了汉江中下游水面比降ꎬ从一定程度上降低了水面流速ꎬ对抑制水华的发生产生了不利影响ꎮ对于汉江泥沙问题ꎬ随着梯级水库群的建立ꎬ下游河段水体泥沙含量越来越低ꎬ从藻类生理特性上分析ꎬ这将放大光照对藻类繁殖的作用ꎮ由于硅藻表面的硅壳质量较重ꎬ一般其是悬浮于水体中下位置ꎬ这与蓝藻等漂浮于水体表面不同ꎮ水体中的泥沙原本可以为硅藻遮挡一部分阳光ꎬ阻碍其进行光合作用生长ꎬ但随着泥沙含量的减小ꎬ光照更容易穿透水体ꎬ为藻类生长提供更充足的光照ꎬ导致在相同天气条件下也更容易暴发水华ꎮ除此之外ꎬ引江济汉工程的应急调度对本次水华的抑制作用效果存疑ꎮ如图1所示ꎬ引江济汉出水口位于兴隆水利枢纽下游ꎬ对于本次发生在兴隆库区的水华而言ꎬ该工程的应急调度显然是没有作用的ꎻ而对于发生在兴隆水利枢纽下游河道的水华ꎬ引江济汉工程200m3/s的调水规模对下游河道的稀释作用有限ꎬ反而从营养盐角度来说ꎬ由于长江干流氮磷营养盐含量要明显高于汉江ꎬ因此引江济汉工程将长江水调入汉江后ꎬ从某种意义上来说是对汉江下游发生水华河道营养盐的补充ꎬ反而还会加剧水华暴发的风险ꎮ3㊀河长制下治理对策通过以上对此次水华暴发的主要原因分析ꎬ提出以下几点治理对策ꎮ3.1㊀严控污染输入汉江中下游水体富营养化严重是水华发生的根本原因ꎮ目前汉江中下游水体中氮磷含量较高ꎬ已充分满足水华形成的必要条件ꎮ随着今年水华范围的进一步延伸ꎬ说明汉江中下游的流域污染防止工作还需进一步加强ꎬ特别是在河长制管理框架下ꎬ汉江河长制应分段落实到位ꎬ沿江各地市应充分重视本河段内污染控制工作ꎬ严防不达标的工农业废水㊁生活污水等直排入河ꎬ逐步提高面源污染的防控能力ꎬ尤其在兴隆库区ꎬ应集中进行污染源排查和管控ꎬ压减污染物排放入河ꎮ2018年ꎬ在河长制推动下湖北省率先出台了«湖北省汉江中下游流域污水综合排放标准»(简称«汉江标准»)ꎮ«汉江标准»比现有18个行业排放标准总体在 重点保护水域 提严了45%左右ꎬ在 一般保护水域 提严了35%左右ꎬ这将有利于倒逼企业转型升级㊁推动绿色发展ꎬ促进流域产业结构优化和空间布局合理调整ꎬ改善汉江水环境质量问题ꎮ因此相关部门应在新时期治水理念下严格执行新标准ꎬ只有改善汉江整体水生态环境ꎬ才是永久防治汉江水华发生的根本方法ꎮ3.2㊀优化水量调度方案通过水库群联合调度ꎬ调节生态流量是防治汉江水华的应急办法ꎮ生态调度的目的是尽量消除水华形成的水文条件ꎬ防止水华发生ꎮ通过此次水华应急调度得到的启示ꎬ今后应进一步优化调度方案ꎬ特别是在水华暴发前的敏感时期ꎬ如发现在兴隆库区有出现水华迹象ꎬ首先应加大兴隆的下泄流量ꎬ降低库水位ꎬ拉升库区及坝下游河段的水面流速ꎬ以控制藻类繁殖的总体水文环境ꎻ然后再加大丹江口下泄流量ꎬ进一步增加库区水面流速ꎬ补充库区水量ꎬ稀释藻类密度ꎮ对引江济汉等调水工程的使用应根据周围环境条件谨慎选择ꎬ且不可盲目决策ꎮ从此次水量调度的经验来看ꎬ过早增加丹江口的下泄水量对水华防控帮助有限ꎬ甚至是浪费了宝贵的南水北调水源ꎮ此外ꎬ鉴于兴隆库区水体富营养化日益严重ꎬ日常库区换水频率还需增加ꎮ以兴隆库区4.85亿m3设计库容计算ꎬ如按应急调度时的800m3/s流量进行下泄换水ꎬ则最少也需要1周左右ꎬ这对水华暴发期藻类控制是极为不利的ꎮ3.3㊀完善管理机制考虑到汉江水环境保护工作是一项长远的工程ꎬ汉江流域的生态环境涉及沿江6省市的20个地区㊁78个县市约4000万人民对美好生活的追求ꎬ故应积极完善相关管理机制ꎬ加强汉江流域水量水质统一管理ꎬ强化流域机构协调㊁指导㊁监督㊁监测作用ꎬ特别是在 节水优先㊁空间均衡㊁系统治理㊁两手发力 的新时期水利工作方针指导下ꎬ各级政府部门要积极协同高等院校㊁科研院所提高科研创新能力ꎬ研究系统完善的应用管理机制ꎬ保证河湖长制长效运行ꎬ为建设生态优美的流域环境提供保障ꎮ01㊀第17期㊀㊀㊀王㊀俊ꎬ等:2018年汉江中下游水华成因分析与治理对策4㊀结语(1)此次汉江水华历时30余天ꎬ为有资料记载以来历时最长的一次ꎮ本次硅藻水华优势种为汉氏冠盘藻(Stephanodiscushantzschii)ꎬ暴发期其藻密度最高达到了3200万cell/Lꎮ水华影响范围从原先的武汉至仙桃段延伸至了兴隆库区ꎬ水华形势有了新的变化ꎮ(2)长江水利委员会在水华暴发期的应急调度措施显著遏制了水华现象的进一步加剧ꎬ发挥了良好的作用ꎮ随着汉江中下游梯级水库建设的逐步完成ꎬ水华形势发生了一定的变化ꎬ对应的应急调度方案仍可进一步优化ꎬ这给流域应急调度工作带来了新的启示和新的要求ꎮ(3)水华发生的根本原因是汉江中下游水体富营养化问题ꎬ所以在目前形势下ꎬ应以全面实施河长制为契机ꎬ严控污染输入ꎬ加强流域面源防控能力ꎬ改善流域水生态环境ꎻ流域水量调度作为水华暴发期的应急措施ꎬ在面临不断变化的环境问题时需要逐步优化和完善ꎬ以提升流域机构在河长制中的协调㊁指导㊁监督㊁监测作用ꎮ致谢感谢长江水利委员会水文局㊁长江流域水环境监测中心等单位的同志在采样㊁样品测试等方面付出的辛勤劳动ꎬ同时也感谢中科院南京地理湖泊所陈宇炜研究员㊁上海师范大学王全喜教授在藻类鉴定方面提供的技术支持ꎮ参考文献:[1]㊀窦明ꎬ谢平ꎬ夏军ꎬ等.汉江水华问题研究[J].水科学进展ꎬ2002(5):557-561.[2]㊀张德兵ꎬ钱宝ꎬ张育德.汉江水华的特征水质参数分析[J].水资源研究ꎬ2016(4):402-408.[3]㊀潘晓洁ꎬ朱爱民ꎬ郑志伟ꎬ等.汉江中下游春季浮游植物群落结构特征及其影响因素[J].生态学杂志ꎬ2014(1):33-40.[4]㊀谢平ꎬ窦明ꎬ夏军.南水北调中线工程不同调水方案下的汉江水华发生概率计算模型[J].水利学报ꎬ2005(6):727-732.[5]㊀李柏山ꎬ李海燕ꎬ周培疆.汉江流域水电梯级开发对生态环境影响评价研究[J].人民长江ꎬ2016ꎬ47(23):16-22.[6]㊀谢平ꎬ夏军ꎬ窦明ꎬ等.南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响及对策研究(Ⅰ) 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