水體紊動混合在水庫富營養化中的作用機理研究

《水體紊動混合在水庫富營養化中的作用機理研究》是依託武漢大學，由楊中華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水體紊動混合在水庫富營養化中的作用機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊中華
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

隨著我國大規模的水電開發，越來越多的大型水庫形成，由此帶來的水庫富營養化問題日益成為人們關注的焦點。初步研究表明，水動力條件的改變是三峽水庫支流水體富營養化的重要原因之一，對於大型水庫來說，無論是風生擾動、水體的流動還是溫度分層影響下的垂向混合，均可以反映到藻類生長所在水層的紊動結構和混合特性上。本項目從影響水體富營養化的水動力條件出發，在實驗、現場觀測的基礎上，闡明水庫運行中自然或者人為因素造成的水體紊動混合在水庫藻類生長中的作用機理，建立反映水庫水動力學特徵和和富營養化過程相耦合的三維生態動力學模型，以三峽典型支流小江回水區作為重點研究水域，預測在不同的營養鹽條件和氣象條件下水庫水體富營養化的基本規律，其成果對於加深對水庫富營養化機理的認識、豐富水體富營養化的研究理論，尋求水庫富營養化的控制技術均具有一定的意義。

結題摘要

隨著我國大規模的水電開發，越來越多的大型水庫形成，由此帶來的水庫富營養化問題日益成為人們關注的焦點。初步研究表明，水動力條件的改變是三峽水庫支流水體富營養化的重要原因之一，對於大型水庫來說，無論是風生擾動、水體的流動還是溫度分層影響下的垂向混合，均可以反映到藻類生長所在水層的紊動結構和混合特性上。 本項目從影響水體富營養化的水動力條件出發，開展了生態槽原位試驗研究，在三峽支流小江流域構建了原位試驗裝置，在自然水體中開展藻類的生長試驗。光照、溫度、水下光熱結構均為自然狀態，人為控制水體動力條件和營養鹽條件，模擬不同水動力條件下的藻類生長過程。研究發現在低水位的藻類生長季節，流速增加藻類比增速率顯著下降的趨勢。在冬季高水位蓄水時期，採用調節流速、流量的方法抑制藻類生長的難度相對較大，宜根據該時期優勢藻類的生長策略採用其他的水動力調節策略進行控制。在實驗和現場觀測的基礎上，闡明了水庫運行中自然或者人為因素造成的水體紊動混合在水庫藻類生長中的作用機理。 以三峽典型支流小江回水區作為重點研究水域，建立了反映水庫水動力學特徵和富營養化過程相耦合的生態動力學模型，考慮碳、氮、磷三種元素在浮游植物有機體、死亡腐屑和無機鹽中的循環轉化，模擬了小江河段的春季水華過程。近年來，針對水庫水華問題的生態調度被提出並用於實踐。本文針對三峽小江支流的水華問題，開展水力調度控藻的研究。通過數值試驗分析了小江生態調節壩的水量調節抑藻作用，即人為製造“洪水脈衝”，增加短時間內的水流流速，對下游流場進行擾動以控制水華。計算結果表明，增大泄水量對調節壩下游的小江河段的春季藻華總體上具有一定的抑制作用。小江上遊河段調度作用效果明顯，下游高陽至入匯口河段調節作用較小。上游調節壩水力調度可以作為三峽水庫支流水華應急治理措施之一。 本課題的成果加深了對水庫富營養化機理的認識、豐富了水體富營養化的研究理論，為水庫富營養化治理提供了新的思路和技術手段。