【摘要】：三峽水庫次級(jí)河流回水區(qū)富營養(yǎng)化問題是當(dāng)前三峽庫區(qū)最為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題之一。三峽大壩建成蓄水后，長江干流總體營養(yǎng)鹽濃度變化并不顯著，水質(zhì)總體保持穩(wěn)定。但由于水滯留時(shí)間的延長，長江支流水體富營養(yǎng)化有加重趨勢(shì)，因水體富營養(yǎng)化出現(xiàn)了較大規(guī)模的水華現(xiàn)象。而水動(dòng)力條件的改變是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，加劇水華發(fā)生的最主要原因。因此，考慮水動(dòng)力條件對(duì)水質(zhì)污染和水體富營養(yǎng)化的影響及水華控制具有重要意義。 在分析澎溪河流域氣象、水文及污染特征和三峽蓄水后澎溪河水動(dòng)力條件、水質(zhì)等水環(huán)境因素的變化的基礎(chǔ)上，構(gòu)建SWAT與MIKE21耦合模型，研究調(diào)節(jié)壩的生態(tài)調(diào)度控制水體富營養(yǎng)化的可行性并提出優(yōu)化調(diào)度方案。研究成果可為三峽水庫支流回水區(qū)的富營養(yǎng)化控制提供理論依據(jù)和實(shí)踐參考。論文主要研究內(nèi)容如下： ①澎溪河流域氣象水文特征及回水區(qū)河道形態(tài)特征。 澎溪河地區(qū)具備發(fā)生水體富營養(yǎng)化的光熱條件，春夏之交是富營養(yǎng)化多發(fā)季節(jié)。澎溪河流域年際和年內(nèi)的降水量、徑流量分配不均勻。三峽水庫蓄水后，澎溪河斷面面積為1082-75126m~2，水面寬度為57.60-2026.31m。河道斷面面積和水面寬度沿程變化大，河道形態(tài)復(fù)雜。 ②澎溪河水質(zhì)及富營養(yǎng)化現(xiàn)狀。 在收集野外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分析環(huán)境條件和各污染物指標(biāo)的相互關(guān)系，根據(jù)回水區(qū)的徑流量、降水量，結(jié)合水溫、氣溫、溶解氧(DO)、氮(N)、磷(P)、葉綠素a(Chla)，化學(xué)耗氧量(COD)、生化需氧量(BOD_5)等指標(biāo)的濃度值，分析了水污染與水文條件的關(guān)系。研究結(jié)果表明：季節(jié)性溫度、降水量等因素是影響澎溪河水環(huán)境的首要原因,其次是三峽水庫蓄水的影響，蓄水后水位的變化使回水區(qū)水環(huán)境因子發(fā)生變化：DO升高并趨于均勻分布，總氮(TN)峰值濃度略有下降，總磷(TP)峰值濃度略有增加，N/P值有減小的趨勢(shì)。蓄水后的水文條件易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的發(fā)生。從年內(nèi)分析來看，高濃度的TN、TP容易出現(xiàn)在降水量大、流量大的豐水期；流量大于150m~3/s或日平均降水量大于30mm的水文條件下容易測(cè)得高的TN、TP濃度值，但Chla含量較低；高含量的Chla容易出現(xiàn)在3-5月份澎溪河流量在35-45m~3/s之間，且前期降水量不超過15mm的情況下。 ③三峽蓄水對(duì)污染物降解系數(shù)及水環(huán)境容量的影響。 受天然因素和人工蓄水的影響，澎溪河水域污染物滯留時(shí)間及降解率的變化呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)特征，回水區(qū)污染物降解系數(shù)為蓄水前1/20-1/10，直接影響著水環(huán)境容量的變化。采用一二維水動(dòng)力模型相結(jié)合，對(duì)澎溪河7個(gè)功能區(qū)進(jìn)行計(jì)算表明：蓄水后，COD_(Mn)水環(huán)境容量減少約15.6%,氨氮（NH_3-N）水環(huán)境容量減少量約12.2%，TP水環(huán)境容量減少約28.3%。 ④采用MIKE21水動(dòng)力模型，研究三峽蓄水對(duì)澎溪河回水區(qū)水動(dòng)力特征影響。 三峽蓄水后，水位上升，澎溪河回水區(qū)段河道斷面增寬，過水面積增加。在相同流量條件下，斷面流速比天然狀態(tài)下減小，流速與蓄水位成反比。蓄水前澎溪河各個(gè)斷面的最小流速為0.01-0.19m/s，蓄水后最小流速為0.001-0.005m/s。蓄水后，渠馬、高陽、黃石、雙江大橋、河口五個(gè)斷面的平均流速為蓄水前的1/2-1/100。依據(jù)本文對(duì)澎溪河水動(dòng)力和水質(zhì)特征的分析提出了水體類型劃分：湖泊型流速0.016m/s，過渡型流速為0.016-0.050m/s，河道型流速為0.050m/s。水動(dòng)力學(xué)條件的改變導(dǎo)致水質(zhì)評(píng)價(jià)適用標(biāo)準(zhǔn)的改變，從而水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果由蓄水前的Ⅱ-Ⅲ類達(dá)標(biāo)水體變?yōu)槌^Ⅱ-Ⅲ類水質(zhì)的不達(dá)標(biāo)水體。 ⑤采用SWAT分布式水文模型對(duì)澎溪河流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷的研究。 采用SWAT模型，根據(jù)流域的數(shù)字高程、土壤分類、植被分類、氣象水文、水質(zhì)等自然特征和行政區(qū)劃、人口分布等社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的相關(guān)數(shù)據(jù)和資料，建立模型數(shù)據(jù)庫。劃分為25個(gè)計(jì)算子流域，225個(gè)水文相應(yīng)單元(HRUs)，模擬計(jì)算流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷。在7-9月氮、磷負(fù)荷最大，豐水期氮平均為928.67噸/月，磷平均為173.47噸/月；在12月至次年1月氮、磷負(fù)荷最小，枯水期氮平均為61.91噸/月，，磷平均為11.56噸/月。 ⑥構(gòu)建SWAT模型與MIKE21耦合模型，預(yù)測(cè)水質(zhì)及水體富營養(yǎng)化。 根據(jù)三峽水庫的調(diào)蓄過程，在175m高水位、小流量、低污染負(fù)荷和145m低水位、大流量、高污染負(fù)荷的兩種設(shè)計(jì)條件下模擬澎溪河水體斷面平均COD_(Mn)、TN、TP濃度和Chla含量，澎溪河回水段從上游到下游的COD_(Mn)、TN、TP濃度有增加的趨勢(shì)，在接近河口處有趨同于長江水污染物濃度的趨勢(shì)。145m低水位的大流量、高污染負(fù)荷設(shè)計(jì)條件下Chla含量較高，在彎道下游和河道水面開闊的高陽、雙江大橋斷面的流速減緩區(qū)段，出現(xiàn)Chla含量峰值。 擬合澎溪河水體流速及Chla含量相關(guān)關(guān)系，分別在枯豐兩種設(shè)計(jì)條件下建立水體流速(V)與Chla(S)含量的相關(guān)關(guān)系式，分別為S=0.1860·V~(1.6820)(相關(guān)系數(shù)r~2=0.8380)和S=10.8449·V~(-0.2939)(相關(guān)系數(shù)r~2=0.8380)。模擬結(jié)果表明：加大水體流速有利于抑制Chla含量。通過改變水動(dòng)力條件控制富營養(yǎng)化具有可行性。 ⑦依托已建的澎溪河生態(tài)調(diào)節(jié)壩，提出了澎溪河水華控制生態(tài)調(diào)度方案。 根據(jù)河流流速與Chla含量的相關(guān)性，根據(jù)澎溪河水動(dòng)力學(xué)特征和水利工程的控制約束條件，建立了生態(tài)調(diào)度模型，模擬計(jì)算并提出了3-6月控制水華發(fā)生機(jī)率的調(diào)節(jié)壩最優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行方案，使生態(tài)調(diào)節(jié)壩下游回水區(qū)的斷面平均Chla含量控制在20ug/L以下從而達(dá)到控制水華的目的。
【圖文】：

2 澎溪河流域概況分析.1 流域自然概況.1.1 地理位置澎溪河發(fā)源于大巴山麓，在云陽的雙江鎮(zhèn)匯入長江，主河道長 182.4 km，平均徑流量 34.1 億 m3，是三峽庫區(qū)長江北岸最大的一級(jí)支流。澎溪河在開縣鎮(zhèn)老關(guān)嘴以上稱為東河。澎溪河流域位于東經(jīng) 107°56′-108°54′，北緯 30°49′-31°42′之間，處于四川東部邊緣，大巴山南麓，東鄰湯溪河，西接川江諸小河，北連渠江水系，南江干流相聯(lián)。澎溪河流域地跨開縣、云陽、萬州、梁平及四川省開江縣，大重慶市開縣、云陽縣境內(nèi)，總流域面積 5173km2。澎溪河流域主要由東河流溪河流域、南河流域、普里河和干流流域匯集而成。

圖 2.2 澎溪河流域水文站分布圖Fig.2.2 The sites of the hydrological stations in the Pengxi catchmen料來源于 1996-1998 年東河和謙、桃溪河正壩、南河鐵里河趙家、彭溪河渠口 6 個(gè)專用水文站的泥沙觀測(cè)資料來源于長江上游水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心常規(guī)監(jiān)測(cè)資料和本課題江上游水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 2004 年-2010 年在澎溪河雙江大橋據(jù)包括 SS、DO、TP、TN、NH3-N、BOD5、CODMn；本8 年 3 月在澎溪河回水區(qū)五個(gè)斷面：渠馬渡口、高陽平湖、溪河河口的監(jiān)測(cè)資料，包括：N、P、Chla。引用了長江水利委員會(huì)的小江泥沙專題研究關(guān)于新華斷面關(guān)關(guān)系分析計(jì)算的成果資料。及熱量特征流域地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)和華西秋雨區(qū)，具有冬暖夏熱伏旱等氣候特點(diǎn)。流域內(nèi)多年平均氣溫為 18.6℃左右，最高
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：X524

【參考文獻(xiàn)】

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1 王建平;蘇保林;賈海峰;程聲通;楊忠山;武佃衛(wèi);孫峰;;密云水庫及其流域營養(yǎng)物集成模擬的模型體系研究[J];環(huán)境科學(xué);2006年07期

2 郭衛(wèi)東,章小明,楊逸萍,胡明輝;中國近岸海域潛在性富營養(yǎng)化程度的評(píng)價(jià)[J];臺(tái)灣海峽;1998年01期

3 栗蘇文,李紅艷,夏建新;基于Delft 3D模型的大鵬灣水環(huán)境容量分析[J];環(huán)境科學(xué)研究;2005年05期

4 白玉川,萬艷春,黃本勝,顧元h

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