《西南山區河道型水庫藻類水華的水動力學閾值研究》是依託四川大學，由張陵蕾擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：西南山區河道型水庫藻類水華的水動力學閾值研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張陵蕾
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
富營養化是世界關注的重大水環境問題。近年來西南山區河道型水庫水華暴發的報導日趨頻繁，水動力過程的改變作為其重要影響因素，相關研究尚處於起步階段。本項目採用室內試驗、原型觀測與數值模擬相結合的方法，針對西南山區河道型水庫水華優勢藻類，系統開展其優勢流場、流態研究。通過在室內將光照、溫度、營養鹽等控制於藻類生長最適水平，監測不同流速、紊動強度下的藻類生消過程，建立藻類生物學指標與水動力學表征指標之間的關係模型；選擇典型水庫開展藻類時空分布與水動力條件的多點監測，對藻類生消的水動力學規律予以補充、驗證；在立面二維水力學、水溫、水質模型的基礎上，引入水動力影響下的藻類生長模型，開發適宜於河道型水庫的二維非穩態生態動力學模型，並用實驗成果與原觀數據進行參數率定、最佳化與校驗；最終建立水庫藻華的水動力學閾值體系。本研究對於評價、預測、預警和防控水華，豐富和發展富營養化理論，具有重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
藻類水華頻發於西南山區河道型水庫，對區域水資源與生態環境安全構成嚴重威脅。水動力作為主要驅動力影響水庫環境系統的關鍵過程，可主導藻類消長與分布。水華過程的水動力影響規律與作用機制是目前水環境與生態水利研究領域的重點與難點。本項目針對西南山區河道型水庫水華優勢藻類，採用以室內試驗為主的方法，結合典型水庫原型觀測、數值模擬等手段，系統研究水動力條件對藻類生消動態的影響。主要工作及成果包括：（1）研究對象以西南山區河道型水庫常見水華藻種銅綠微囊藻為主，擬多甲藻、小環藻等為輔，通過在室內將光照、溫度、營養鹽等控制於藻類生長最適水平，監測不同流動與紊動條件下的藻類生消過程，跟蹤檢測指標包括藻類自身的生長特性（含生物量、光合作用強度、營養鹽消耗、脂質過氧化水平及抗氧化酶活性、微觀形貌變化等）與外界水質指標（含pH、溶解氧、濁度、總磷、總氮）變化，由此建立了一系列藻類生物學指標與水動力學表征指標之間的關係模型，發現組間差異顯著，水動力條件對藻類普遍存在低促高抑影響，但閾值與作用方式各有不同；（2）選擇具有連續藻華發生史的代表性水庫——紫坪鋪水庫，開展了為期21個月的藻類時空分布與水動力條件的多點監測，對水庫典型藻類生消的水動力學規律予以了補充、驗證；（3）在立面二維及三維水動力-水溫-水質耦合模型的基礎上，引入水動力影響下的藻類生長模型，初步建立了適宜於河道型水庫的藻類生態動力學模型，並用實驗成果與原觀數據進行了參數率定、最佳化與校驗；（4）針對典型藻華優勢種（以銅綠微囊藻為主）的生消過程，建立了包括流速、紊動強度、紊動耗散率、剪下力等在內的水動力學閾值體系，初步揭示了典型藻類生長的優勢與抑制流場特性。本研究有益於揭示西南山區河道型水華形成與發展的基本規律，成果有助於揭示藻類水華的生消規律與內在作用機制，並可為後續開展水庫水華的水力調控提供關鍵數據與技術支持。
