水体紊动混合在水库富营养化中的作用机理研究

随着我国大规模的水电开发，越来越多的大型水库形成，由此带来的水库富营养化问题日益成为人们关注的焦点。初步研究表明，水动力条件的改变是三峡水库支流水体富营养化的重要原因之一，对于大型水库来说，无论是风生扰动、水体的流动还是温度分层影响下的垂向混合，均可以反映到藻类生长所在水层的紊动结构和混合特性上。本项目从影响水体富营养化的水动力条件出发，在实验、现场观测的基础上，阐明水库运行中自然或者人为因素造成的水体紊动混合在水库藻类生长中的作用机理，建立反映水库水动力学特征和和富营养化过程相耦合的三维生态动力学模型，以三峡典型支流小江回水区作为重点研究水域，预测在不同的营养盐条件和气象条件下水库水体富营养化的基本规律，其成果对于加深对水库富营养化机理的认识、丰富水体富营养化的研究理论，寻求水库富营养化的控制技术均具有一定的意义。

随着我国大规模的水电开发，越来越多的大型水库形成，由此带来的水库富营养化问题日益成为人们关注的焦点。初步研究表明，水动力条件的改变是三峡水库支流水体富营养化的重要原因之一，对于大型水库来说，无论是风生扰动、水体的流动还是温度分层影响下的垂向混合，均可以反映到藻类生长所在水层的紊动结构和混合特性上。.本项目从影响水体富营养化的水动力条件出发，开展了生态槽原位试验研究，在三峡支流小江流域构建了原位试验装置，在自然水体中开展藻类的生长试验。光照、温度、水下光热结构均为自然状态，人为控制水体动力条件和营养盐条件，模拟不同水动力条件下的藻类生长过程。研究发现在低水位的藻类生长季节，流速增加藻类比增速率显著下降的趋势。在冬季高水位蓄水时期，采用调节流速、流量的方法抑制藻类生长的难度相对较大，宜根据该时期优势藻类的生长策略采用其他的水动力调节策略进行控制。在实验和现场观测的基础上，阐明了水库运行中自然或者人为因素造成的水体紊动混合在水库藻类生长中的作用机理。.以三峡典型支流小江回水区作为重点研究水域，建立了反映水库水动力学特征和富营养化过程相耦合的生态动力学模型，考虑碳、氮、磷三种元素在浮游植物有机体、死亡腐屑和无机盐中的循环转化，模拟了小江河段的春季水华过程。近年来，针对水库水华问题的生态调度被提出并用于实践。本文针对三峡小江支流的水华问题，开展水力调度控藻的研究。通过数值试验分析了小江生态调节坝的水量调节抑藻作用，即人为制造“洪水脉冲”，增加短时间内的水流流速，对下游流场进行扰动以控制水华。计算结果表明，增大泄水量对调节坝下游的小江河段的春季藻华总体上具有一定的抑制作用。小江上游河段调度作用效果明显，下游高阳至入汇口河段调节作用较小。上游调节坝水力调度可以作为三峡水库支流水华应急治理措施之一。.本课题的成果加深了对水库富营养化机理的认识、丰富了水体富营养化的研究理论，为水库富营养化治理提供了新的思路和技术手段。