【摘要】：新立城水庫是長(zhǎng)春市的主要供水水源地之一,其水質(zhì)變化直接影響長(zhǎng)春市民的飲水安全,特別是2007年發(fā)生了藍(lán)藻暴發(fā)致使停止城市供水45天的事件,引起社會(huì)高度重視。因此,亟需對(duì)新立城水庫水質(zhì)演化規(guī)律進(jìn)行研究,了解水庫流場(chǎng)特征和污染物運(yùn)移,預(yù)測(cè)水庫水質(zhì)變化,為水庫管理和水環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。研究期間共收集新立城水庫自2000~2016年的水量、水質(zhì)資料,又在庫區(qū)及入庫河流布置監(jiān)測(cè)斷面,填補(bǔ)歷史數(shù)據(jù)在點(diǎn)位和監(jiān)測(cè)密度的不足,歷時(shí)1年的5次野外調(diào)查取樣工作,布設(shè)監(jiān)測(cè)斷面19個(gè),共分析水樣113組,底泥試樣29組。在大量野外調(diào)查和室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,分析新立城水庫水質(zhì)要素隨時(shí)間和空間變化規(guī)律及其影響的因素,進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)與分析,應(yīng)用Delft3D軟件建立水質(zhì)模型,對(duì)新立城水庫進(jìn)行水動(dòng)力和水質(zhì)數(shù)值模擬,預(yù)測(cè)未來4年水質(zhì)變化;針對(duì)新立城水庫的水質(zhì)特點(diǎn),對(duì)水庫存在的問題進(jìn)行分析,根據(jù)外源治理、Qg源控制的水庫水質(zhì)基本保護(hù)對(duì)策,提出建立人工濕地生態(tài)系統(tǒng),利用生態(tài)措施解決氮磷污染問題,取得較好的效果。通過對(duì)以上內(nèi)容的系統(tǒng)研究,得到以下主要結(jié)論:(1)通過新立城水庫及入庫河流的水質(zhì)及底泥質(zhì)量分析,主要超標(biāo)物質(zhì)是TP、TN、CODMn、Fe、Mn。2011年11月至翌年2月,全庫水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類-Ⅳ類以上;5月至9月,水庫上游部分水質(zhì)達(dá)到Ⅳ類、Ⅴ類,下游水質(zhì)逐漸變好,達(dá)到Ⅲ類以上。入庫河流水質(zhì)等級(jí)全年以Ⅳ類居多,水庫水質(zhì)受上游來水影響顯著。分析原因,豐水期上游來水流量增大,水流攜帶大量污染物進(jìn)入水庫,使上游斷面水質(zhì)不同程度下降,由于水庫具有較強(qiáng)的自凈能力,在水庫內(nèi)部沉積作用和吸附作用下,污染物向底泥遷移和富集。(2)采用Piper三線圖法對(duì)水庫及入庫河流的水化學(xué)特征進(jìn)行分析。水庫年平均水化學(xué)類型為HCO3-Ca-Na型。伊通河年平均水化學(xué)類型為HCO3-Ca型。伊丹河年平均水化學(xué)類型為HCO3-Ca型。加官河年平均水化學(xué)類型為HCO3-SO4-Ca-Na型,其。新興河年平均水化學(xué)類型為HCO3-SO4-Ca型。在所有入庫河流中,以伊通河水量最大,伊丹河次之,新立城水庫水化學(xué)類型主要受伊通河、伊丹河影響。(3)水質(zhì)要素季節(jié)動(dòng)態(tài)變化顯著。pH、DO、BOD5、NH3-N、TFe和Mn在冬季時(shí)達(dá)最大值,而TN、TP、CODMn因春汛、夏汛來水污染濃度高,濃度隨上游來水而增大。冬季TFe和Mn濃度值最大,主要源于內(nèi)源釋放。不同時(shí)期水庫水體各指標(biāo)的空間分布差異不十分顯著,與水動(dòng)力條件、降水補(bǔ)給、水下地形、生物活動(dòng)、底質(zhì)釋放以及采樣點(diǎn)布置等密切相關(guān)。(4)水庫富營(yíng)養(yǎng)化分析與評(píng)價(jià)。利用新立城水庫水溫、pH、懸浮物(SS)、透明度(SD)、化學(xué)耗氧量(CODMn)、總氮(TN)、總磷(TP)、葉綠素-a(Chl-a)等指標(biāo)大量的監(jiān)測(cè)資料,系統(tǒng)分析了污染物來源、浮游生物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化的影響和富營(yíng)養(yǎng)化成因。采用綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法、統(tǒng)計(jì)分析方法評(píng)價(jià)水庫富營(yíng)養(yǎng)化程度;評(píng)價(jià)結(jié)果顯示:2003年至2010年間,新立城水庫水體營(yíng)養(yǎng)化水平為輕度富營(yíng)養(yǎng)至中營(yíng)養(yǎng)。2007年達(dá)到峰值藍(lán)藻暴發(fā),主因是氮、磷超標(biāo),次因是水溫高和缺少魚類濾食作用。(5)利用Delft3D軟件建立水質(zhì)模型,對(duì)新立城水庫進(jìn)行二維水動(dòng)力數(shù)值模擬和水質(zhì)模擬預(yù)測(cè),較準(zhǔn)確得出TN、TP、CODMn在水庫內(nèi)遷移過程。2012年分別預(yù)測(cè)入庫水流溶質(zhì)濃度在多年平均值、削減20%、削減50%、增加50%情況下,2013年-2016年濃度變化趨勢(shì),分別達(dá)到Ⅳ類、Ⅲ類、Ⅱ類、Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)測(cè)結(jié)果表明,需要采取有效的治理措施減低入庫污染物濃度才能保證水庫水質(zhì)達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。(6)水庫污染來源主要是流域內(nèi)點(diǎn)源、面源污染及水庫內(nèi)源釋放,提出了源頭減排、路徑阻斷、末端治理的一系列治理措施。針對(duì)氮、磷超標(biāo)導(dǎo)致的水庫富營(yíng)養(yǎng)化問題,提出沿水庫上游伊通河、伊丹河及各支流入庫河口區(qū)建設(shè)人工濕地生態(tài)系統(tǒng)方案,對(duì)氮、磷污染物進(jìn)行吸附、處理,通過收割植物,移出一級(jí)保護(hù)區(qū)。經(jīng)過2012-2013年建設(shè),實(shí)際建成濕地面積1843公頃,栽植喬木、灌木、蘆葦、荷花。其中蘆葦、香蒲865公頃,每年吸收氮45800kg、磷11800kg。2014-2016年水體氮、磷得到有效控制,水質(zhì)穩(wěn)定并好轉(zhuǎn),達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),富營(yíng)養(yǎng)化逐年減輕。人工濕地生態(tài)系統(tǒng)便于管理,見效快,可長(zhǎng)期運(yùn)行,穩(wěn)定發(fā)揮效益,具有較好的示范作用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X524

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本文編號(hào)：2267029