基于土地利用結(jié)構(gòu)的丹江口水庫庫灣富營養(yǎng)化風險評估.pdf

1、丹江口水庫，作為南水北調(diào)中線工程的水源地，對緩解受水區(qū)水資源短缺、改善該地區(qū)生態(tài)環(huán)境、促進區(qū)域經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展具有舉足輕重的作用。部分丹江口水庫庫灣已表現(xiàn)出不同程度的水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，而水庫支流以及匯水區(qū)大量營養(yǎng)鹽的持續(xù)輸入，使得各庫灣面臨富營養(yǎng)化水平加重的趨勢。評估庫灣富營養(yǎng)化風險水平對于水資源保護措施的優(yōu)化布局有重要意義。
　　本文以丹江口庫區(qū)的62個庫灣及其匯水區(qū)為研究對象，結(jié)合研究區(qū)遙感影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、降雨數(shù)據(jù)

2、以及各庫灣水樣的水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，綜合運用景觀生態(tài)學、水文學、統(tǒng)計學以及GIS理論與技術等研究方法，分析各庫灣水質(zhì)的基本情況，并對其進行富營養(yǎng)化評價;分析各庫灣匯水區(qū)土地利用情況及地形因子與庫灣水質(zhì)之間的關系，并根據(jù)徑流曲線值法獲得各庫灣匯水區(qū)的產(chǎn)流產(chǎn)污水平，據(jù)此對各庫灣進行富營養(yǎng)化風險評估。主要結(jié)論如下:
　　(1)各庫灣水體的TN、TP以及Chla平均濃度分別為1.29mg/L、0.08 mg/L和9.70μg/L，部分庫灣的TN

3、、TP以及Chla含量達到甚至超過了《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)規(guī)定的Ⅴ類水質(zhì)上限;處于較高水平的多個水質(zhì)參數(shù)，有利于水體富營養(yǎng)化的發(fā)生;各庫灣水質(zhì)的N/P重量之比基本在7.2以上，磷素為各庫灣富營養(yǎng)化發(fā)生過程中的限制性因素。
　　(2)調(diào)查的62個庫灣中，有5個庫灣水質(zhì)處于中營養(yǎng)狀態(tài)，33個庫灣輕度富營養(yǎng)化，18個庫灣中度富營養(yǎng)，5個庫灣重度富營養(yǎng)化，另有1個庫灣極度富營養(yǎng)化。采用庫灣營養(yǎng)狀態(tài)綜合等級參數(shù)α描

4、述庫灣水質(zhì)的優(yōu)劣程度，各庫灣的α值處于1.42至5.85之間，丹庫與漢庫各庫灣的α均值分別為4.63和4.70，其總體水質(zhì)情況基本相當。
　　(3)62個庫灣匯水區(qū)的總面積為819.41km2，平均面積13.22km2。其中面積最大的60號庫灣匯水區(qū)達到39.73km2;面積最小的11號庫灣匯水區(qū)面積為2.07km2。各庫灣之間的坡度等地形要素具有一定的差異性。4號庫灣匯水區(qū)平均坡度最小，為1.04°;平均坡度最大的是59號匯水區(qū)

5、，達到了21.36°。各庫灣平均高程大多分布在158.30至323.34m之間。其中，平均高程最低的為4號庫灣，平均高程為147.19m，最高的為56號庫灣，達到了439.75m。
　　(4)研究區(qū)土地利用類型以林地和農(nóng)業(yè)用地為主，分別占庫灣匯水區(qū)總面積的39.6％和36.5％;其次為灌叢和草地;居民地和未利用地所占面積較小，共占總面積的比例低于7.5％。各個庫灣匯水區(qū)之間土地利用情況具有一定的差別，其中農(nóng)業(yè)用地占比和林地占比相差

6、幅度最大，其變化范圍分別為2.1％～77.8％和0.8％～75.9％。
　　(5)農(nóng)業(yè)用地占比與林地占比分別與庫灣水體中的TN、TP、和Chla含量呈極顯著正相關關系和極顯著負相關關系，居民地占比與Chla含量呈極顯著正相關關系，未利用地和灌叢占比與TP含量顯著負相關。地形因子中，平均坡度對于庫灣水質(zhì)指標的影響較大，其與TN、TP極顯著負相關，與Chla顯著負相關;此外，平均高程與TN顯著負相關。農(nóng)業(yè)用地和居民地會促進庫灣水體水質(zhì)

7、的惡化，而林地和灌叢正好相反;地形因子主要通過影響土地利用的分布，間接對徑流水質(zhì)產(chǎn)生作用。土地利用和地形因子共解釋了水質(zhì)指標空間變異的46.5％，其中土地利用解釋了43.9％，占總解釋度的94.4％。
　　(6)徑流曲線值法對各匯水區(qū)的產(chǎn)流產(chǎn)污計算結(jié)果顯示，各庫灣匯水區(qū)徑流中所含TN平均濃度為3.88～10.47mg/L之間，平均值為6.14mg/L。TP平均濃度處于0.18～1.19mg/L之間，平均值為0.54mg/L。徑流中

8、的N/P重量之比基本在7.2以上，磷素為研究區(qū)未來富營養(yǎng)化發(fā)生過程中的限制性因素。
　　對庫灣富營養(yǎng)化風險評估的結(jié)果顯示，有7個庫灣富營養(yǎng)化風險水平為低風險，27個庫灣富營養(yǎng)化風險水平為中風險，另外分別有24個和4個庫灣富營養(yǎng)化風險水平為高風險和極高風險。丹江口庫區(qū)各庫灣基本上均有發(fā)生水體富營養(yǎng)化的可能，且大部分庫灣富營養(yǎng)化風險水平處于中風險和高風險。丹江口水庫全部295個庫灣中，發(fā)生富營養(yǎng)化的風險等級從低到高的個數(shù)分別為12、1