临江河回水河段富营养化特性、机制及人工浮床控制技术研究

发布时间：2020-08-21 05:10

【摘要】：三峡水库的建成将产生巨大的经济、防洪等综合效益。但是,水库的建成与运行也对库区的生态环境产生巨大影响,特别是对次级河流的影响。临江河是三峡库区库尾的一条次级河流。成库前,流速较快,河道比降大;但是在三峡水库蓄水以后,由于受到干流回水的顶托作用,临江河部分河段形成回水区(河段),该区域流速大幅减缓、河道变宽、水深加大,水体也由原来的河流型水体转变为湖泊型水体;加之氮磷充足、光照适宜,这些为回水河段的藻类生长提供了适宜条件。为此,论文以临江河回水河段为对象,全面研究了回水河段的富营养化特性、机制及影响因素;在此基础上,采用人工浮床技术对回水河段的富营养化进行防治,并就其机理展开了探讨。研究成果如下: ①通过水质分析、实地调研、TSI评价及因子综合得分评价等方法研究了临江河回水河段的富营养化特性。结果发现: 1)回水河段始终处于富营养化水平,且有逐年加重的趋势,每年的5月和夏秋之交尤为严重,其中回水腹心区的富营养化程度又相对较重。 2)绿藻、硅藻为回水河段的绝对优势藻群,以小球藻、四尾栅藻和颗粒直链藻为常见种。蓝藻为第三优势种群。 3)水温、流速、磷和硅为临江河回水河段富营养化的主要控制因子。统计模型中,多元线性逐步回归模型是较为理想的模型。 ②采用灰关联的分析方法评判了临江河回水河段富营养化影响因素影响程度的大小,发现在春季和冬季,水温的影响最大,SiO3-Si次之,TN的影响较小。 ③通过物理模拟试验研究了不同条件下藻类的生长与消亡。结果表明: 1)培养水体中Chla含量随时间的变化呈二次曲线的变化模式,其中温度、光照、水动力、泥沙含量和初始氮营养盐水平对藻类比生长速率的影响呈向上抛物线型,而初始TP浓度、硅酸盐浓度对比生长速率的影响呈对数关系。 2)氮、磷及硅的半饱和浓度分别为0.326 mg/L、0.163 mg/L、0.095mg/L。 3)藻类的最适生长条件为:平均水温22℃、硅酸盐浓度1.98mg/L、光照约4000～4200lx、水动力为60 r.p.m。 ④论文采用人工浮床技术防治临江河回水河段的富营养化,在此基础上就人工浮床净化效果的影响因素与强化措施进行了探寻。结果发现: 1)美人蕉浮床、风车草浮床对富营养化的防治效果良好,特别是抑藻效果良好。对COD、TN及TP的平均去除率达20%以上,可削减50%以上的Chla。 2)浮床运行的最适水温为25～29℃;植物生长状况与浮床系统的净化能力呈线性关系;较为理想的岛覆盖率可取45%～60%。 3)在植物根系悬挂人工介质是最好的强化措施;而通过机械曝气仅可增加去污能力;增大浮床覆盖率仅对提高Chla的削减能力有明显效果。 ⑤论文还还从水力特性、DO特性及物料平衡等方面研究了人工浮床防治富营养化的机理。结果显示,人工浮床系统的实际流态介于理想推流和完全混合流之间;浮床系统沿程(水流方向)和水深方向均形成了良好的DO浓度梯度分布;底泥沉积是人工浮床系统中氮磷的主要去除途径,占氮磷去除总量的60%以上。人工浮床中的植物可通过吸收污染物、改善DO分布、提高DO含量、遮光及化感作用来控制富营养化。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X522
【图文】：

水深图,流速图,的影响,土壤图

腐烂又释放污染物质，这些均能导致水体污染加重，故可认为消落区是污染源。但另一方面，消落区存在大量持水性能良好的水生植物，可有效防治因洪水、暴雨而产生的水土流失；再者，它具有较强的截留来自农田径流及其他面源污染的生态功能，有利于有机污染物的滞留、富集和降解；最后，消落区土壤能够吸附一定量的氮磷等污染物，因此，消落区(带)对进入三峡水库干支流的雨污水能起到缓冲和净化作用，从这个角度又可认为消落区是污染物的汇。1.3 课题的提出与研究内容1.3.1 临江河概况临江河是长江江津段的一条支流，发源于重庆永川西的万寿山麓，流经永川、江津两地，于江津区朱杨镇境内汇入长江，全长约 116km，流域面积 730km2。当三峡水库蓄水以后，由于受到干流回水顶托及河床复杂地形的影响，临江河形成大约 5km 长的回水河段。与三峡水库成库前相比，临江河回水河段的流速由原来的 0.45～2.3m/s 下降为现在的 0.01～0.75m/s，河宽变为原来的 2.1～4.3 倍，水深加大为原来的 2.5～6.2 倍。

统计模型,富营养化,垂线,优势藻种

2 临江河回水河段富营养化特征与分析对于特定水体，其富营养化的特征(如：优势藻种和水质指标等)存在较大差异。另外，不同水域富营养化的主要诱发因子也可能不同。因此，本研究将采用现场调查与数学分析相结合的方法对临江河回水河段富营养化的特征、诱发因素进行研究。在此基础上，还建立了回水河段藻类生长的统计模型。2.1 研究方法2.1.1 测试项目与分析方法如图 2.1 所示，在回水末端(N29。04′12"，E105。05′49")、回水腹心区(朱杨中学：N29。03′43"，E105。56′13")和河口处(N29。01′35"，E106。16′46")设置 3 个监测断面。根据断面宽度，在每个断面的左边、中间及右边设置 3 条垂线，每条垂线在水面下 0.5m、2m、6m 处进行布点采样，然后将水样均匀混合。采样频率约为每月 2次，样品采集后立即带回实验室分析。

组分图,断面图,浮游植物群落,浮游藻类

回水末端 0.43 12.34 0.48 10.45 7.21 67.2 中度河口断面 71.4 中度腹心区 75.2 重度2009年回水末端如图 2.5、2.7、2.8、2.9 和 2.12 所示72.1 重度2.4 临江河回水河段的藻类原位观测在三峡水库二期蓄水以后，临江河回水河段在每年的4～5月均出现了大规模的浮萍“疯长”，并且易在春季和夏秋之间发生了水体富营养化。其中浮游藻类是水生态系统的组分之一，是水体的初级生产者，也是水环境演变产生的后果之一，其数量与结构对水体生态系统的演替和发展影响较大。为此，课题组在2009.3～2010.6对临江河回水河段浮游藻类组成，优势种及季节性变化作了跟踪观测(每月1～2次)，以揭示临江河回水河段富营养化的发生发展与消亡过程。2.4.1 浮游藻类种群组成2009.3～2010.6，临江河回水河段 3 个观测断面的镜鉴结果如表 2.7 所示，浮游藻类群落结构的组如图 2.14 所示。

【参考文献】