三峽前置庫漢豐湖試運行年水環(huán)境變化特征及控制效果評估.pdf

1、三峽水庫運行在重慶市開縣（今開州區(qū)，下同）境內(nèi)會形成面積45km2的消落帶，三峽前置庫(漢豐湖)利用水位調(diào)節(jié)壩工程攔蓄減少消落區(qū)范圍，工程位于三峽庫區(qū)一級支流澎溪河（小江）上游回水末段，調(diào)節(jié)壩以上消落區(qū)面積24km2，最大消落深度18.5m。漢豐湖是三峽庫區(qū)最大庫中湖，也是專為減弱消落帶影響而修建的前置庫在三峽的首次應(yīng)用，也是中國最大城市人工湖體。自漢豐湖試運行后，山水林田湖生態(tài)效益及建設(shè)宜居城市的社會效益顯著。漢豐湖水文條件及生態(tài)環(huán)境

2、特征十分特殊，因其獨特―庫中庫、湖中湖‖調(diào)控模式，季節(jié)性大范圍消落區(qū)濕地、龐大的生活污染和農(nóng)業(yè)面源污染源、巨大的城市和人口承載，特別是關(guān)系到環(huán)湖居住36萬三峽移民的安穩(wěn)致富，在三峽庫區(qū)具有非常獨特的生態(tài)和經(jīng)濟地位，同時直接影響下游小江流域乃至三峽庫區(qū)水質(zhì)環(huán)境。
　　本文以三峽漢豐湖為研究對象，以2015年為典型試運行年，對漢豐湖支流來水及湖體斷面進(jìn)行水文、水質(zhì)分層監(jiān)測以及重點斷面水生態(tài)監(jiān)測，包括水文參數(shù)（v、H等）、物理參數(shù)（T、

3、pH、SD、DO、TSS等）化學(xué)參數(shù)（高錳酸鹽指數(shù)、Chl-a、TN、DN、NO3--N、NH4+-N、NO2--N、TP、DP、SRP等）共17個指標(biāo)，以及浮游植物種類數(shù)、生物密度、生物量等3個水生態(tài)指標(biāo)。
　　漢豐湖試運行期間水文變化受三峽水位調(diào)控影響，兼具湖泊、河流、回水河灣等多種水文形態(tài)特征且年度周期重現(xiàn)。根據(jù)漢豐湖運行調(diào)度水文形態(tài)變化特征結(jié)合水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)、時間聚類分析結(jié)果，可將漢豐湖試運行年水文水質(zhì)分為四個特征變化時

4、期，分別為：5~8月為T1（河流形態(tài)期），1月、3月和11~12月為T2（湖泊形態(tài)期），2月、4月和9月為T3（水位變動期），10月為T4（水華敏感期）
　　漢豐湖試運行期間水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果顯示：①漢豐湖水體總體呈輕度富營養(yǎng)化，主要污染指標(biāo)為DN、TN、NO3--N、TP；②2月、10月等開始泄水蓄水時期水質(zhì)較差，南河支流來水?dāng)嗝嫠|(zhì)最差，調(diào)節(jié)壩出水?dāng)嗝孀詈?；③通過主成分分析和逐步回歸分析發(fā)現(xiàn)漢豐湖水體富營養(yǎng)化在不同時期受不同主導(dǎo)成分

5、影響，主成分累積貢獻(xiàn)率在不同水文水質(zhì)特征時期分別為82.93％、77.61%、78.32%、88.40%，其中：T1時期主要水質(zhì)影響指標(biāo)為DP、TP、SD、pH， T2時期主要水質(zhì)影響指標(biāo)為TN、DN、DP、TP、NO3--N，T3時期主要水質(zhì)影響指標(biāo)為SD、NH4+-N、DN、T，T4時期主要水質(zhì)影響指標(biāo)為 TN、DN、DO、NH4+-N、pH、高錳酸鹽指數(shù)、H、NO3--N；④用主成分分析簡化水質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性，以因子得分(sco

6、re values)為自變量用于多元線性回歸分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各時期Chl-a與因子分值明顯相關(guān)， T1時期Chl-a主要受水體氮含量影響，主要影響成分為PC2； T2時期Chl-a主要受水體氮、磷營養(yǎng)鹽狀態(tài)影響，主要影響成分為 PC1； T3時期 Chl-a主要受水深變化影響，主要影響成分為 PC3； T4時期Chl-a主要受水動力影響，主要影響成分為PC3。分析結(jié)果表明，漢豐湖試運行期間頻繁且大幅度的水位變動時造成水文水質(zhì)特征變化的重要

7、影響因素。
　　漢豐湖試運行期間水生態(tài)監(jiān)測結(jié)果顯示：①2015年漢豐湖全年共鑒定出浮游植物7門296種（包含種和變種），主要為硅藻門、綠藻門；但水華敏感期以甲藻門、藍(lán)藻門為主；浮游植物生物密度、平均生物量湖泊期、水位變動期較高，河流期最低，總體呈南河>東南河交匯>調(diào)節(jié)壩等由上游向下游遞減。②浮游植物群落結(jié)構(gòu)總體呈顯著的階段性周期變化：湖泊期（1~4月）→河流期（5~9月）→湖泊期（10~12月），浮游植物優(yōu)勢種類表現(xiàn)為隱、甲、硅藻

8、門→硅、藍(lán)、綠藻門→藍(lán)、甲、隱藻門；③H′指數(shù)、J指數(shù)變化幅度較小，湖泊期>河流期；D指數(shù)變化波動性較大，河流期>湖泊期；水質(zhì)總體表現(xiàn)為清潔型~α-中污型。④湖泊期檢出污染指示物種為甲藻門飛燕角甲藻（Ceratium hirundinella（Mull）Schr）等，表明為輕富營養(yǎng)型水體；河流期檢出污染指示物種為變異直鏈藻（（M.varians）Melosirs varians C.A.AG）等，為中-輕富營養(yǎng)型水體；湖泊期浮游植物優(yōu)勢

9、種敏感性環(huán)境因子為高錳酸鹽指數(shù)、TN、NH4+-N，河流期為TP、DP、TN、DN、T。結(jié)果表明，漢豐湖表現(xiàn)為中-輕富營養(yǎng)河道-湖泊過渡型水體。
　　根據(jù)漢豐湖在試運行年水文、水質(zhì)、水生態(tài)等水環(huán)境監(jiān)測分析，漢豐湖作為三峽前置庫，顯著發(fā)揮了對水體富營養(yǎng)化的控制效果，Chl-a年平均消減率57.73%，高錳酸鹽指數(shù)年平均消減率28.12%，SRP、TP、TN、TSS、NO2--N、DN、DP等年平均消減率20.15%~22.81%，N

10、H4+-N、NO3--N等年平均消減率16.92%~18.74%，水體年平均富營養(yǎng)化指數(shù)降低15.74%。分析結(jié)果表明，1~3月、10~12月高水位湖泊形態(tài)試運行期間對各水質(zhì)指標(biāo)消減率高于5~8月河流形態(tài)時期，漢豐湖試運行良好，對水體富營養(yǎng)化控制效果顯著，可消減三峽入庫水體污染物濃度。
　　綜上所述，漢豐湖試運行期間，總體呈輕度富營養(yǎng)化，為中-輕富營養(yǎng)河道-湖泊過渡型水體，頻繁且大幅度的水位變動時造成水文水質(zhì)特征變化的重要影響因素