密云水库富营养化阈值与外源磷素输入响应关系研究
发布时间：2020-09-08 13:11
【摘要】： 富营养化是水环境领域中遇到的突出问题。国内外对富营养化从概念、评价方法、发生机理和预测模型等方面进行了大量的研究,然而,对富营养化阈值方面的研究仍不充分,影响了富营养化的评价和防治。本论文从营养盐输入与富营养化响应关系入手,建立了基于营养盐阈值的富营养化风险评价方法体系,设计了模拟目标水体富营养化阈值的流水AGP试验,并选取北京市重要的地表水源密云水库进行实例研究。 本文首先界定了富营养化阈值的概念:在水体富营养化过程中,某些限制性营养因子达到一定值后导致水体有机质(浮游生物)供给速率发生跃迁行为,表征这一临界效应的数值称为富营养化阈值。从阈值角度出发,本文定义富营养化为:水体限制性营养因子达到一定的阈值条件下,导致水体初级生产力大幅增加,造成水质恶化的过程。 通过对比分析水质参数法、综合指数法、模糊数学法、藻种多样性法等评价方法的优缺点,本文提出了基于目标水体富营养化阈值的评价方法体系,主要内容包括:(1)目标水体富营养化限制因子的判识;(2)确定目标水体富营养化阈值;(3)根据阈值划分水体评价标准;(4)划分风险级别,进行风险评价。 多元回归分析发现,透明度、硝酸盐氮、电导率、总磷、总氮与叶绿素a呈显著相关,总磷为密云水库富营养化限制因子。采用分层聚类分析法根据密云水库各监测点指标的相似性,将密云水库监测点划分为四组,其中第一组包括库西、白河主坝,第二组包括水九、潮河主坝、恒河、套里,第三组包括金沟,第四组包括库东。影响密云水库藻生长空间分布的主要因素可以归纳为两类:第一类是以硝酸盐氮、总氮为代表的营养因子,第二类是以水温、电导率、pH值为代表的环境因子。水质状况由好到差的顺序依次为:Group1Group2Group4Group3。选取库东分析时间分布因子,影响藻生长时间分布的主要因素可归纳为三类:第一类是以硝酸盐氮、总氮、总磷为主的营养因子;第二类由总磷、水深、溶解氧、pH等环境因子和营养因子共同作用;第三类由氨氮决定。密云水库浮游藻类结构年内变化明显。 通过设计模拟外源输入对富营养化作用的AGP试验装置和方法,模拟了不同环境条件、营养条件下密云水库优势藻种演变和富营养化过程,结合使用MATLAB 7.0数值分析软件,对3期模拟时段的比增长率进行拟合分析,得出3期设计阶段密云富营养化发生的总磷阈值为0.053mg/L、0.062 mg/L、0.064 mg/L,再根据总磷与叶绿素a、总氮、透明度之间的回归关系,划分了密云水库富营养化的评价标准级别。 采用WASP生态动力学模型对密云水库叶绿素a进行了数值模拟,结果显示,该模型能较好反映密云水库富营养化过程。最后,采用SPSS13.0统计软件对预测值进行了概率分析,并应用GIS软件对密云水库富营养化发生的风险进行了区划,对防治水体富营养化提出了综合性和前瞻性的对策建议。
【学位授予单位】：首都师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X524
【图文】：
第二章 研究区概况与水体基本特征密云水库位于北纬 40° 23 ′，东经116° ′50′，是华北平原最大的山谷水库，见图2-1。水库最大蓄水量43.75亿m3，相应水面面积188 km2，最大水深43.5m。平均年径流量9.844亿m3，年供水量7.725亿m3[1]。密云水库在1997年官厅水库退出北京饮用水源地后，成为首都唯一的地表水源地。由于水土流失问题以及工业的发展等为库区的生态环境带来了一定的破坏和污染，有些区域已呈明显富富营养化趋势，近年来，在非冬季节以各种微囊藻为优势种的条带状水华在局部区域偶有发生。密云水库作为北京市重要的饮用水水源地，国内众多学者围绕其水质和富营养化问题进行了大量有针对性的研究。王晓燕等对密云水库非点源污染负荷进行了大量研究
图 2-5 密云水库库区水质监测站点示意图Fig. 2-5 The location of water quality monitoring site in Miyun Reservoir2.3.1 pH 值变化对密云水库潮河主坝、白河主坝、库东、库西等 4 个主要库区的 1978-2007年 5-10 月份（1、2、3、12 月密云水库属于冰封期，4 月平均温度也低于 15富营养化发生的可能性也非常低）的数据进行分析，密云水库 5-10 月份月均 pH值变动在 7.4-8.6 之间，均值值为 8.1，偏碱性，适合蓝绿藻生长。77.27.47.619781981198419871990199319961999200220058.68.88.28.47.88Hp值
图 2-7 各监测点表层 pH 值的平均值（2003-2007 年）Fig.2-7 The average values pH of surface monitoring points （2003-2007）2.3.2 总磷变化密云水库近 10 年来总磷年平均浓度（5 月-10 月）为 0.014 mg·L-1，最高值在 0.018 mg·L-1，出现在 2004 年，最低值为 0.009 mg·L-1，出现在 1999 年，可见年际变化比较大。1999-2004 年总磷浓度逐年增加，2005 年-2007 年总磷浓度逐渐减少，与退耕还林等治理措施有关。
本文编号：2814219
【学位授予单位】：首都师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X524
【图文】：
第二章 研究区概况与水体基本特征密云水库位于北纬 40° 23 ′，东经116° ′50′，是华北平原最大的山谷水库，见图2-1。水库最大蓄水量43.75亿m3，相应水面面积188 km2，最大水深43.5m。平均年径流量9.844亿m3，年供水量7.725亿m3[1]。密云水库在1997年官厅水库退出北京饮用水源地后，成为首都唯一的地表水源地。由于水土流失问题以及工业的发展等为库区的生态环境带来了一定的破坏和污染，有些区域已呈明显富富营养化趋势，近年来，在非冬季节以各种微囊藻为优势种的条带状水华在局部区域偶有发生。密云水库作为北京市重要的饮用水水源地，国内众多学者围绕其水质和富营养化问题进行了大量有针对性的研究。王晓燕等对密云水库非点源污染负荷进行了大量研究
图 2-5 密云水库库区水质监测站点示意图Fig. 2-5 The location of water quality monitoring site in Miyun Reservoir2.3.1 pH 值变化对密云水库潮河主坝、白河主坝、库东、库西等 4 个主要库区的 1978-2007年 5-10 月份（1、2、3、12 月密云水库属于冰封期，4 月平均温度也低于 15富营养化发生的可能性也非常低）的数据进行分析，密云水库 5-10 月份月均 pH值变动在 7.4-8.6 之间，均值值为 8.1，偏碱性，适合蓝绿藻生长。77.27.47.619781981198419871990199319961999200220058.68.88.28.47.88Hp值
图 2-7 各监测点表层 pH 值的平均值（2003-2007 年）Fig.2-7 The average values pH of surface monitoring points （2003-2007）2.3.2 总磷变化密云水库近 10 年来总磷年平均浓度（5 月-10 月）为 0.014 mg·L-1，最高值在 0.018 mg·L-1，出现在 2004 年，最低值为 0.009 mg·L-1，出现在 1999 年，可见年际变化比较大。1999-2004 年总磷浓度逐年增加，2005 年-2007 年总磷浓度逐渐减少，与退耕还林等治理措施有关。
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 程刚;水体富营养化风险评价方法与案例分析[D];中央民族大学;2012年
2 刘沛灵;三岔湖水质评价及污染物防治对策研究[D];四川师范大学;2012年
本文编号：2814219
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