（自然地理学专业论文）筑坝河流营养特征研究——以福建省敖江山仔大坝河段为例.pdf

褪建疖范犬学簿士学位论文 摘要 筑坝溆溅对营养物质的馥留和拣鬃；! 起的灌段誉营养纯瞄题怒当前水玮境污 染豹热点问题之一。作为饮用水源她的敖涯出仔筑竣涎段，筑坝对河流营嚣物质输 送朗改变遵避“承颦”阔壤暴嚣出来，蓝藻的丈爨媾藏基经威胁至g 人们的饮承安全， 因丽辩该溜段蘸莽特征豹错究，有霪簧的理论和瑰实意义。 本磷究聚用努辨燕测和实验塞模拟分析褶结合的按永路线，对幽仔筑坝河段承 质嚣莽盐特铤、浮游生物特，镬，瀛穰物对承体慧葬贯献特铤进抒了定量分析和撩讨， 取褥了如下磺究戒果： ( 1 ) 出 予大坝河段攮袁农澄聪于孳对流裂，肤春攀一疑攀歉攀( 3 月捌1 1 月) 形成稳定的热分屡，冬天( 1 2 片到次车1 月、2 月) 形成均匀的求体港度， 直接彩响了水体中营养赫、溶解氧、p h 使等参数鲢垂畿分布。 ( 2 ) 出仔大甥河段冬季浮游植物以硅藻门为主，器攀赉以糙藻门鞠绿藻门为主转 为以越藻门为主；夏攀蓝藻门蠢绝对优势# 欷攀以蓝藻门和隐藻门为主，一 年内分尉在眷米、歌拐发生“水华”，优势种均为骞游量具蠢强竞争优势的蓝 藻门水华微囊藻( m i c r o c y s t i sf l o s a q u a e ) ，出仔太坝河段浮游动物强骧生动绥 鞠轮斑类詹多，原生动物占总浮游动物数餐5 0 班上。 ( 3 ) 山仔筑竣河段誊季表瑶沉积物总磷含鬟6 0 0m g k g t 0 0 0 m g k g ，扶河流鹾一 缓冲区一湖泊区惑磷含量逐渐增加；垂宜方向总磷含量总馋袭现为袭膜 孛 屡 下层。该耀段沉积物磷元繁班无枫磷为妻，占想磷食量赡6 0 - 8 0 。有机 磷食餐在2 0 一4 0 ，其中铁锅结台形悉磷基总磷禽羹半左右。不嗣攀节该 浮段沉积物阈隙承和上覆承休潮存在蕾明显的溶解健磷浓度梯度，磷的释放 通鬟大小袭现为湖泊医 缓冲区 河流醒，丈，l 、嶷0 0 4 0 1 7 。g * e m 。d 。之 闽，沉积物磷对承体营养贡献大小在0 ，7 6 之闻，说孵目前痒区沉积穆磷释 放律用还未对水库承矮产生较大影响。 ( 4 ) 应用综合营葬参数搔数法评债该溺段的营养状悫，绪暴表明舀前该褥段敬冬 季节的水体尚处于中蓊弊水平，春季永体有从中营莽向富营养化水平发展豹 趋势，夏攀东瑷已经处子誊营养健水平；营葬敞悉表现为淫流医 过渡医 湖泊区。 关键键：筑竣河流蓊莽承华微囊藻沉积物磷 幅建师范火学博士学位论文 a b s t r a c t t h ee u t r o p h i c a t i o np r o b l e mc a u s e db yr e t a i n i n ga n da c c u m u l a t i n gn u t r i t i o ni nt h e r i v e rw i t hd a mi so n eo f t h ec u l t e n th o ti s s u e so f t h ew a t e rp o l l u t i o np r o b l e m s ，u n d e rt h e c o l l a b o r a t i v ei m p a c to fa n t h r o p o g e n e t i ca c t i v i t i e sa n dc l i m a t ec h a n g e ，t h er e a c ho f s h a n z id a mo fa o j i a n gr i v e ra sas o u r c eo fd r i n k i n gw a t e ri sc h a n g i n gt h en u t r i e n t t r a n s m i s s i o nb yd a mc o n s t r u c t i o nt h a th a db e e nr e v e a l e dt h r o u g h ”a l g a eb l o o m “t h e l a r g en u m b e ro fb l u eg r e e na l g a em u l t i p l i c a t i o nh a st h r e a t e n e dp e o p l e ss a f e t yb y d r i n k i n gw a t e r s ot h er e s e a r c ho ft h en u t r i t i o n a lc h a r a c t e ro ft h er e a c ho fs h a n z id a m h a si m p o r t a n tt h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e t h eo b j e c t i v e so ft h i ss t u d ya r et oi d e n t i f yt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ew a t e rn u t r i t i o n s a l t ，p l a n k t o n a n dt h e p h o s p h o r u si n t h es e d i m e n t t h r o u g hf i e l dm o n i t o r i n ga n d l a b o r a t o r ya n a l y s i ss i m u l a t i o nt e c h n o l o g yc o m b i n i n gr o u t e s t h ec o n c l u s i o n so ft h i s p a p e ri n c l u d ea sf o l l o w ： 1 ) t h er e a c ho fs h m t z id a mi sm o n o m i c t i ew i t has t a b l et h e r m a ls t r a t i f i c a t i o ni n s p r i n g s u m m e r - a u t u m n ( m a r c ht on o v e m b e r ) ，i nw i n t e r0 3 e c e m b e rt o t h e f o l l o w i n gj a n u a r ya n df e b r u a r y ) i tp r o d u c eah o m o g e n e o u sb o d yo fw a t e r t e m p e r a t u r e ，w h i c hd i r e c t l ya f f e c t e dt h ev e r t i c a ld i s t r i b u t i o no ft h ep a r a m e t e r so f n u t r i t i o ns a l t ，d i s s o l v e do x y g e n ，p hv a l u e 。 犯) t h ep r e d o m i n a n tp h y t o p l a n k t o ni nw i n t e ro ft h er e a c ho fs h a n z id a m i sd i a t o ma n d s p r i n g i sd i a t o mw i t hb l u eg r e e na l g a e 。t h eb l u eg r e e na l g a ei st h ea b s o l u t e a d v a n t a g es p e c i e si ns u m m e ra n db l u eg r e e na l g aa n dc r y p t o m o n a sa l et h em a i n p h y t o p l a n k t o ni nf a i l t h e r ei sa l w a y sa n “a l g a eb l o o m ”i nt h el a t es p r i n ga n de a r l y a u t u m ne a c hy e a rw i t ht h ep r e d o m i n a n tp h y t o p l a n _ k t o nm i c r o c y s t i s t i c s - a q u a e ，w h o l o v e sh i g ht e m p e r a t u r ea n d h a sa s t r o n gc o m p e t i t i v ea d v a n t a g e t h em a i n z o o p l a n k t o ns p e c i e sa l ep r o t o z o a na n dr o t i f e rc a t e g o r ya n dt h en u m b e ro f p r o t o z o a n i sm o r et h a n5 0 o f t h et o t a ln u m b e ro f z o o p l a n k t o n 零) 镌ec o n t e n to ft o t a lp h o s p h o r u si nt h es u r f a c es e d i m e n ti ns p 6 n go f 垃撼r e a c ho f s h a n z id a mi sr a n g ef r o m6 0 0m g k gt o1 0 0 0 m g k ga n dt h ec o n t e n tg r a d u a l l y i n c r e a s ef r o mt h er i v e r i n ez o n et ot r a n s i t i o nz o n ea n dl a e u s t r l l i ez o n e 。霹l e 福建师范大学博士学位论文 c o n t e u to ft o t a lp h o s p h o r u sd e c r e a s e sv e r t i c a l l yf r o mt h es u r f a c es e d i m e n t t h e i n o r g a n i cp h o s p h o r u si st h ep r e p o n d e r a n tf o r m si nt h es u r f a c es e d i m e n t ，w h i c h o c c u p ya b o u t6 0 8 0 o ft h et o t a lp h o s p h o r u s o r g a n i cp h o s p h o r u so c c u p i e sa b o u t 2 0 4 0 o ft h et o t a lp h o s p h o r u s r e s p e c t i v e l y t h e a l u m i n i u m i r o nb o u n d e d p h o s p h o r u so c c u p ym o r et h a nh a l fo fi n o r g a n i cp h o s p h o r u st h ei n t h es e d i m e n t t h e r ei sac l e a rs o l u b l ep h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o ng m d i e n tf r o mt h es e d i m e n tc o r e w a t e rt ot h eo v e r l y i n gw a t e ri nd i f f e r e n ts e a s o n s t h ec a p a c i t yo fr e l e a s e i n gs o l u b l e p h o s p h o r u sf r o mt h es e d i m e n ti sl a c u s t r i n ez o n el a r g e rt h e nt r a n s i t i o nz o n ea n d t h er i v e r i n ez o n ew h i c hr a n g ei sf r o m0 0 4t oo 1 7u 矿c m - 2 , d 1 t h en u t r i t i o n c o n t r i b u t i o no ft h ep h o s p h o r u sf r o mt h es e d i m e n tt ot h eo v e r l y i n gw a t e ri s0 7 - 6 t h a tm e a n st h ee f f e c to f t h ep h o s p h o r u si nt h es e d i m e n ti ss m a l la tp r e s e u t ( 4 ) a tp r e s e u tt h en u t r i t i o ns t a t u so ft h er e a c ho fs h a n z id a mo fa u m m n a n dw i n t e ri s m e s o t r o p h i ca n di sf r o mm e s o t r o p h i ct oe u t r o p h i c i n s p r i n ga n di se u t r o p h i ci n s u m m e r r i v e r i n ez o n ei sm o r ee u t r o p h i ct 1 1 a nt r a n s i t i o nz o n ea n dl a c u s t r i n ez o n e k e y w o r d s ：r i v e rw i t hd a mn u t r i t i o nm i c r o c y s t i s f l o s a q u a e s e d i m e n t p h o s p h o r u s i l 塌建师范大学博士学位论文 中文文摘 筑坝河流对营嚣物质的钱留和积累引起河段富凿养化问题是当黼水环境污染 的热点目题乏一。佟为饮用窳源堍瀚敖江出仔筑坝海段，筑缀对河流营葬躲藏输送 豹改变通过“水华”问题暴嚣出来，蘸藻的大量增殖已经威胁到人们的饮水安全， 因而对该河段营养特征的研究，具有重要黪瑗论帮蕊实意义。 本骚究袋用野外监测和实验室模拟分柝榻结合的技术路线，对山仔筑坝河段水 质营养盐特征、浮游生物特征，沉积物磷元索特征进行了意羹研究帮探讨，敬得了 麴下醭究残暴： ( 1 ) 山仔库区水体中总氮、总磷浓艘逐年下降，总氮总磷的比值也在下降，近几 年变纯趋予平缓，翌永葬孛搦然较裹承孚熬憨氮、总磷浓度，从出仔露送萤 养盐的空m 分m j 看，七艰进口及主要支流r 澡入口，备项指稀均明最高于库 ，玉亵密露_ 露鬻搽。出释大壤溺段承落滚发瑟予擎霹滚毽：获3 露赞开始爨现 了表聪水和底胺水明艇的温藏，不同流区水体在6 米左右深度形成热分层， 这耱趋势一壹延续到i i 莠餐；冬天( i 2 霆骛次年1 曼襄2 嚣) 主下承俸混会， 形成均匀的水体温度。这种多达9 个月的水温分层，点接影响了水体中营养 薤、溶解氧、p l 莅等参数鹃纂盎努鑫。在菲黎雨襄移暴蓠霸媾藿差剐较夫， 暴雨艏的p h 使降至7 ”u 7 5 之间，接_ i 琏予中性；暴雨期的透明艘总体低于非暴 雨麓：暴雨麓谨、碟驰平臻浓度是嚣暴雨裳瓣l 。5 2 倍；奁爨蔫麓戆磷、基 氮浓发达最大值对，时绿素a 反面低。 ( 2 ) 山仔太坝库区冬季浮游植物戳硅藻门为主，近一两年隐藻门、蓝藻门匏魄 铡开始上秀；誊季水髂以礁藻门和绿藻门为主转必以蓝藻门固氮鱼腥藻 臼”a b a 8 九口a z o t i c a ) 为主，：i 艋一两年春季常发生圈氮鱼膜藻“n a b a e n a a z o t i c a ) 熬“拳华”，数量达戮吾万个，身数上；夏季毅夔藻门承华徽囊藻 ( m i c r o c y s t i s f l o s - 口q u a e ) 占- 绝对优势，数量达到百万个，升以上；秋攀以蓝藻 弱承牮锾囊藻( m i c r o c y s t i sf l o s - a q u a e ) 察豫藻怒舞影戆藻( c r y p t o m o n a s o v a t a ) 、啮齿蚀隐藻( c r y p t o m o n a se r o s a ) y 口燕，数激高时接近百万个升。 一年海藻类酌瀑发商2 个离蜂鬻，分巍在簿每静褰寒、歉按，霭势稀凌蠢 蓝藻门水华微囊藻( m i c r o c y s t i s f l o s ，a q u a 力。山仔大坝河段浮游动物的种类 以轮斑类和原生动物种类藩多，每个采样点空闯繇蚕主，漾生秘耱占慈 禚建师范犬学博士学位论文 浮游动物数量的5 0 以上。 ( 3 ) 出仔痒嚣袭层沉积物总磷含量在6 0 0m g k g 1 0 0 0 m g k g ，空蓠士分布蔑稼表 现为河流区 下层，从河流区一缓冲区一湖泊嚣，总磷分罄逐渐萌显。涵仔库嚣各 个点位沉积物磷元素都是以无机磷为主，无机磷占总磷量的6 0 - 8 0 ，有机磷 禽量在2 0 一4 0 ，其中铁铝结合形态磷蠢总磷含爨一半纛窟。蔼锻铁结含态 磷和有机磷均是“活性”较大的结合态磷，说明沉积物具有较大的释放磷潜 能。p h 对磷释放速率的影响最大，碱往条件下沉税物释放磷强度大：其次是 溶解氧和温度的豢异，厌氧条件下有利予沉积物巾磷的释放；温度升高，沉 积物中p 的释放强度随之增大；沉积物岛上覆水的磷浓庾差值越大，沉税物 鲍袋释放强度也越大，磷释放速率河流聪 河流区，大小在0 0 4 - - 0 1 7p g * c m 2 d 1 之间，沉积物磷对水体营养贡 献丈，j 、在0 7 篱- 麟之闻，说裙嚣蓠由 手大缓河段霹区内深沉j l ； 秘磷释敖俸麓还 未对水库水质产舷较大影响，但沉积物是库区水体磷负荷长期潜在的贡献源。 ( 4 ) 隧前库区冬季的水体处予中营养农平；春季承质宥扶中慧养水平离富营游侄 水平发展的趋势；夏季遴续几年水华微囊藻的持续爆发，表明水质已经处于 寓营养俄水平：秋季的水质尚处于中营养化水平。空闻上，营养状态都袭现 为河流区 过渡区 湖泊区。山仔丈坝溺段蓝藻“水华”爆发除了与河段内 较高的营养盐负荷有关，光照充足，温暖的气温，加上相对静止的水流条件， 筑坝翅期海段内较褒豹蕊藻密度，使褥褒痒区的浅承区投易发生适应赛蘩养、 高温、静水环境的蓝藻增殖，使该河段作为饮用水源地的功能受到很大的威 骚。荛了敬善该溪段豹承凌熬萤葬状态，宣获淀竣绞一筑划与警理，煮效邋 控制外源，科学地改善内源，因地制宜采用工稷技术措施，通过恢复河流生 态系统承文4 毒餐，发挥箕鑫我修笈髓力，实嚣袋竣溺滚斡霉持续涮弼。 v 第1 章导论 第1 章导论 1 。1 筑坝河流生态系统特征 1 1 1 世界范濯澎渡筑爨摄况 近谱年来，久类运愆强大懿技术力爨大媲挟她改变是然嚣的嚣貌，慰她球袭层 改造的广度和深度大大增强，河流大艉模兴建大坝就是一个典型静铡子。承是瀵法 能源，筑坝开发水电资源替代火力发电，能解决施区的亿石能涿短缺阁惩，减少二 氧化碳向大气排放，同时筑坝工程建成的水库还发挥着防洪、航运、灌溉、侠永、 旅游开发等多种功能，因此具有明显的经济、社会和环境效益。 国际上从2 0 世纪3 0 年代开始大规模的河流筑坝工程开发，随后的几十年，美 测、亚洲、欧测、非洲鞠澳洲许多大河流域大巾型謦【1 梯级筑坝工程的开发迅猛。新 中鬣成立以来，在长江流域、黄河浚域、怒江浚域、四川岷江流域兴建了大量有调 ：诲能力沟火型永l 瞧撬攫： 二程。1 9 9 7 年| 廷爨范围内然计衣8 0 万个太坝建成，其中4 万5 千个是大羹大城。截至2 0 0 3 年，全邀莽袈蒜超过1 5 m 或农露痒容趣过 1 0 0 万m 3 立方米的大竣有4 9 6 9 7 0 瘫，分布在1 4 0 多个毽家，建瑗最多鹊国 家依次为中困、美国、前苏联、日本和印庾，其中中国的大顼有2 5 8 0 0 0 多座。 目前世界上几乎所有的河流都建有大坝，大多位于北半球和南半球的灞带和亚热带 地区，而且许多流域是梯级大坝，掘估算大约2 5 应该流入海洋的水现在滞留在水 库中。事实上世界范围内所有的豳家都建有大坝，虽然不同因家和地区火坝的分 蠢琴同。现在j 美洲积欧洲已经停止建造掰的大坝，面发展中国家仍然继续在建大 壤。2 l 毽纪足乎所有计划建兹瑟大坝均分东在亚洲、j # 洲翻拉丁美洲。 1 2 筑坝对河流熊态系统的胁造 河流酌生态系统包括溜源，污源至大海之溺靛湾遵、河岸地区，涎邀、淫岸期洪 泛区中有关的地下水、濡地、河口以及其他淡水流入鹩近岸环境。大瑗工程对手满 足人类社会的防洪、发电、i j l | l 溉、供水、航运等需求的作糟巨大，为当代衽会的进 步和发展发挥了巨大支撑和推动作用。然而大坝对于，主态系统的作用是双重的，一 方霆筑坝形成躲水库为生物生长提供了丰富的水源，缓解洪水对于生态系统的冲击， 这些因素对河流生态系统蹩毒列数：另一方瑟太坝对予河滚生态系统产生胁迫，主 福建师范大学博士学位论文 娶表现在两方嚣：一楚鑫然淫流鹣渠道化，二是熬然溆滤熊j # 连续化【2 ，引。 “河流渠道仡”主要表瑰在三个方面：( 1 ) 平瑟布鼗土豹河流形态豢线他。 即将豌蜒曲折的天然河流改造成矗线躐折线鹜的入工河流或人工浠瑶。( 2 ) 泻邋 横断面几何瓶剐化。艳自然河流的复杂形状交成梯形、矩形及弧形等麓烫l 凡何断舔。 ( 3 ) 河床材料的硬质化。渠道的边坡及河床采用混凝土、砌石等硬质材瓣。河流 的渠道化改变了河流婉蜒型的基本形态，急流、缓流、弯道及浅滩相问的格局消失， 而横断面上的几何规则化，也改变了深潭、浅滩交锚的形势，生境的异质性降低， 水域生态系统的结构与功能随之发生变化，特别是生物群落多样性将随之降低，w 能引起淡水生态系统退化。 河流生态系统作为种开放的、流动的生态系统，其连续性不仅指水文学意义 上的连续性，同时也是对于生物群落至关重要的营养物质输移的连续性【3 】。营养物 残以河流为载体，随黄鱼然水文周期的丰槠变化以及洪水漫溢，进行交换、扩散、 转让、积累积释放。浍河的水生生物与贱生生物随之生存繁掰，相应形成了上中下 游多样瑟蠢彦豹生物群蓼，戗摆连续嬲水陆交错带的植被，囊 可鄹至上游涸游的鱼 类以及沿海连续分鑫熬承禽秘魂掇动物等，这些生物群落与，土境麸固组成了典有较 必完善结构与功能懿淫滚生态系统。洪水周期变化对手聚集褒河流周匿的生物是 稀特殊的信号，这些生兹依据这荦辛信号遴行繁殖、产郛秘迂缝，瞧就是说淫滤还建 负着传递生命信憨的任务。海流的物疆、纯学、裳态特键是漉域诲多因素综会传羯 的缩梁，在河流筑顼蓄承后，将产鬟一系戮复杂静连锁反纛改变浑流靛纺璎、生 物、化学因紊。鉴于筑顼造成河流生源要素、河流和区域生态环境的改交，溺肉舛 科学家对河流生态系统的响应过程广泛重视，成为茸前河流生态研究的重要领域 乏一。 。 大坝是水库的标志，大坝将河流拦腰斩断，形成了顺水流方向的非连续性特征， 流动的河流分割成进口 珂流区，过渡区，湖泊区和大坝尾水区，不同流区流速、水 深、z k 瀑及水流边界条传都发生了重大变化。筑坝河段的湖泊区水麾是介于河 滚帮湖濒阑豹半人工半是然炊体。水库裘葱狭长，水库岸线发展系数相对湖泊大。 窳瘁特鸯豹形态结擒及器睦漩特征，使褥扶海流入露处到大坝处，农物理、化学和 生物性质上存在个缴随涕度，在玺境土表现为由激流强境到静承霹= 境的过渡1 4 】。 河流流逶、流量黻及永簿的灌流方式、频率等对河流耪理、纯学释生耪特 垂麓影嫡 具有重要作用。大、中、小鍪水库的运行方式将产生不同的灌流方式( 浅层澄滚、 2 第l 章导论 深屡泄流、溢流等) ，影响河流原有物质、能量、生态系统结构和功能。其影响程 度取决予水库的调度方案、泄流位爨、溢流堰特性、蓄水库容、泥沙沉积以及流域 地貌等。筑坝蓄水形成水库将引起河流水动力条件的改变( 主要是流速减慢) ，导 致颗粒物迁移、水鄹混合性质等显蓑变化+ 强水动力条件下的河流搬运作用，将逐 溺演变成为弱水动力条终下灼“湖濒”沉积传用。 传统豹本到工程是以建设工程设施、改造河流靼控捌水流为手段，达到开发利 用承资滚酶嚣的，键往往忽略7 海滚处予一今完整麴生态系统之中这一基本事实， 孤立遣处理永资源中的水量、水质、水能等承文系统孛的阔题。大缎孳| 起淫流生态 系统的演进是一个动态过程，经过十几副几十年的时间，大顼对于河流生态系统的 影响才逐步显现出来。因此进行长期的生物、水文监测，掌握长时间尺度的河流生 态演变信息，弗在此基础上进行动态评估是十分必要的。 筑壤工程对经济、桂会积黪境的负题影响引起豳内夕 科技界广泛的关没，对筑 坝工程豹剥弊簿不鼹褒点分化必不霹调鄹豹“支拷派”期“反对派”。重大的认识 差距在予入类嚣蓠还不糍充分认识耪评传筑坝工程慰涎滚生态系统豹影响，对影响 的i 遣程难蔽定_ 鬃缝把握，无论楚“支持派”还麓“反对派”，在进学争论时鼹提出 的论点都显得说服力不足。因而正确认谈大竣工程建成惹，筑 鬟浮漉拳文、拳缓兹 演变过程，恰当评估筑顿工程对经济、社会和环境的影响，修复稻牵 偿这螯影确构 成了当代水资源与水环境学的燕大前沿课联，成为水资源畿否酉持续翻用的关键。 1 2 筑坝河段富营养化问题 1 2 1 富营养他含义 一般认为，所谓“富营养化”是指氮、磷等营养物大量进入湖泊、海湾等相当 封闭、水流缓慢的水体，引起藻类和其它水生植物大量繁殖，水体溶解氧下降，水 质恶化，其它水生生物大量死亡的现象。这个概念主要是针对富营养化过程后期所 产生的影响。实际上水体寓营券化是一个动态的发展过程。在前期，藻类和其它水 生撞物大量生长，光金 乍用增强，水体溶解氧增加。由于食料的增加，浮游动物和 鱼类产量增热+ 但是瑟期，藻类大量繁殖，造成水钵透明度、溶鳃氧下降，水质恶 纯，葵它求生生物丈爨死亡。水锩出现富营养化现象爨，贼块、戏团的藻类漂浮水 面，迅速繁薤盼浮游鼙三物优势耱静颜色饺水体颜色发生提斑改变。不仪在湖泊、z k 库和海湾这样一骜封闭萑竣半辩阏性承体中发生承矮鬻营葬化，瑟且也霹娆在河 福建师范大学捧士学位论文 流、河口承域发生富营养纯跚。镁多河滚褒它织豹发源地涎段，处乎贫营葬状态， 水清澈洁净。偿随着溺段交纯，在孛下游彝河弱拳域，湾浚接纳了寒囊天然源鄹人 为排放源的大鬣氮、磷等物质。这些营养物震逐澎在弼段滋降、积累，涎水逐激变 得浑浊，水温也有所升高，底泥沉积物表谣开始垒长一些水荤，这是涎滚蹇营葵他 常见的现象。尽管河流可能象湖泊水体那样发生富营养纯，僵输入静营养物凌一里 截断厩，河流将冲厢4 含有丰富营养物质的底泥流入海洋，函而河流富营养纯琵潮港 富营养化容易逆转或恢复，而筑坝后的河流形成的水库截留了河流的营养物质，在 库区中由于滞留时间长，营养物质的输入量大于输出蹩，促使藻类在水体表屡大鬃 繁殖，水生生态失衡日i 起臼益严羹的富营养化问题。 2 。2 圈内夕| 、水痒富慧纂化状况 表1 i 墩羿湖泊和水库富营养状况鳓 t a b l e1 - 1t h es i t u a t j o no fe u t r o p b i c a t l o no ft h el a k e sa n dr e s e r v o i r si nt h ew o r l d 地理区域彝燕家天然湖泊 可流水库河口和泻湖近潍 # 粤l l 中荧洲 北夔潲 毫茭潮 驻渊 大洋i f i 敬溯 中部 北部 塑西舒 加拿太 美毽 臻擞廷、智裂 巴积 中国 日本 瀵丈利亚 法晷 德凰( 鳆矮德) + + + + + + + + + + + + + 蕉盔趔! ! ! ! 土 注：“+ 一寝示已确认有窗营养化问题；“”表示宥严重富营养化问题。 国内外专家对筑坝河流营养特征的研究主要围绕筑坝河流形成的水库的富营 葬他闫题展拜。县煎世器各大洲水摩都酱遍存在定的富营养化问题，有的甚至有 严羹豹寓萤券化阅题。从表2 - 1 可以看燃，荧洲和欧洲等发达国家水体营养状况最 差 菲渊承体营葵状提糊对较好；农库、湖泊、近海水体的富蕾养化程度依次为： 4 第l 牵导论 出露 湖泊 近海水体。根据中国水资源公报，我国大部分水库处于中、富营养化水 平，井套如燕之势。 1 2 3 蹇蘩养化兔害 发生富营养化的水体中过鼙地生长潜藻类或永生浮游植物，其中一些藻类能够 发出腥味，严重影响水体周围的空气。以蓝藻和绿藻为优势种类的大量米藻，浮在 水面形成一层绿色浮渣，会使水体变得浑浊，透明度碉湿降低，慢谴失去干# 为入们 生活娱乐、游泳和观赏的价值。一腿水体现富翁养化状态仃于，承体中各种垒物难常 的生念平衡就会被扰乱，生物种群量就会显示出剧烈的波动，某些生物种类将明显 减少，i i j i 另一些生物种类则显著增加。在富营养化水体，浮游生物丰富。为以释食 浮游植物和碑屑为燕的鲤鱼等提供了充足的食料，有利于这些负类生长和提高产量， 另一方灏，原寒一些养皴价值商的鱼类等就会歹e 亡，使鱼群种类发生显著的变化。 潺浚筑坝形成的水熙常常是生泼和工业用水的主要水源，寓营养化过量的藻类会给 供求厂在过滤过程c 扣嫠寒障碍。富营养化水体出于缺氧会产生硫化氢、甲烷和氮气 等存害锈曩，将增鸯拜承处理戆难度粒成本。为涟除藻类，消除毒素，供水厂往往加 大杀菌蔬韵投放量，燕氯越多，生成致突变物矮越多，处理最媳水矮纹往达不劐标 准，给入 f j 身体健瘫带来藏赫。两藻鬻素蠢搂怨害入翻弱饮水安全1 6 ”。 1 3 阔内外水体营养特征研究进震 目前世界上许多国家都对水谇富营养化闻遂产生静源戮、橇理、黪治避嚣了大 量的研究。随着人类对物质和能量迁移与转化过程的深入研究，营养遮一概念霞成 了淡水生态系统的表征，我国早期主要开展水库渔业的研究，水库生态系统基础瞧 的硬究与国际发展有一定的差距，也落后于我国的湖泊生态学研究鸭但这些工作 为进一步开展我国筑坝生念系统研究和水质管理奠定了基础。 3 营养状况判别勰究 承体塞营养化实豁上是出子j 窭多的营券物质进入水体后，在一定的适宜条件下 馁使大量浮游生物生长繁猿的过程。黠一个水终来说，藻类繁殖生长的地理环境条 件。翔先、热、水文状况与潮溶水俸的形态特征是毙较稳定的，瑟碳、氮、磷等营 养要素，由于入为干扰的彩响变纯静楚比较袄、比较敏感豹定量撂标，是谬绘农体 富营养化程度最蘩本的参数。水中的怒浮固体物蕊，既是营养要素酶主要载体，惑 是水中浮游生物爨值的一种表征，都楚具有较强代表往的重要参数。在生物措标方 面主要有叶绿素含量，初级生产力以及浮游动、植物，底栖奎物静稀群结椅和数鬃 福建瘴藏大学簿士学毽论文 及其生物多样性指标铸。由于生物多样性指数是水体中多种生物组成的混合群落的 数量潮秘类之间关系麴表征，能够比较综合地反映出某一生物及其群落中所有生物 秘个体数量之阑的变让，因此，可以作为污染状况与鬻萤舞化水平比较理想的生物 撂栝。七十零钱以来，谗多学者擞据世界上数百令湖泊水质特性的详缨调查，对水 体营养评价熬方法帮标缓进露了系捌懿探讨，提出了多种形式豹评侩参数积方法 翻。在我国，饶钦业等簸早在湖泊调查中提出了有关濒泊营养类型划分瓣标准。 7 0 年代纛，隧着我国湖泊富嫠养纯礤究王作抟深入开展，国外评价方法在我溪熬 垫潮泊研究中得爨了尝试，奁对辫芥评价方法和标准在我国懿适掰毪迸器深入探讨 的基础上，选择生物、承环蠛良及它们之阉稻互作用的因子，对承体营养的程度进 行综含评价，逐步建也起了眈较成熟的适用予我淘湖泊的评价体系和方法1 1 1 , t 2 。 当前世界各函广泛采用的水体营养状况评价方法，肤永质、永生生物醣及沉 积物兰个方面来进行，所采用的评价方法可概括为六大类墅，即特征法，参数法， 生物指标评价法，磷收支模型法，营养状态指数法和数学分祈法 6 , t 1 , 1 2 , 1 3 , 1 4 , 1 5 , 1 6 。其 中营养状态指数( t s i ) 法，即综合多项水体营养状态指标，并将其转换为营养状 态指数而对水体髓养状况进彳亍连续分级的方法，由于可以对水体营养状况进行连续 的数值化分级，为进步的定量分析提供了坚实的基础，是淡水环境质量评价中的 主要方法之一。 ( 1 ) 表，媛法 对湖泊萤养状态的评价，是根擐塞蒙养化湖泊水库的生态环境因子进行的。该 方法最早是表挂乎1 9 3 7 零提出的，其在我国的应用则是出饶饮止等引入的，她们结 仑我毽实际弱特点，提出了类似熟方法翻标准。该方法晕期较嚣被觋究纛应熙。 ( 2 评价因子法 在评价鬻营养仡时，首壳根据代表潮泊承库窝营养纯豹圭要参数确定评徐因予， 评价因予的选取考虑了；l 起寓营养纯的主要营养元素氮、磷及箕所造成的效应，选 椒了总氮( 州) 、总磷( t v ) 、透明度( s d ) 、叶绿素( c h l a ) 、初级生产力等。通过对这 些因子数量的大小分级，把湖泊水库划分为若干营养层次，如：贫营养、中营养、富 营养和极富营养等。该方法的应用，会因为评价者参数选取的不同，及评价标准的 迥异，对同湖泊进行评价得出不同的评价结果。 ( 3 ) 磷模型法 此模型最早是出v o l l e n w e i d e r 提出，d i l l i o n 又进行了大量的补炎和完善。该模 6 第l 肇等论 型主要考虑了潮溶磷元素的基源及受蕊，通常是根据湖泊平均浓度、单位西积水量 受蒋、滞承瓣阕及入瀑磷浓度寒预测潮中磷戆浓度，劳和湖泊中时绿素( c h l a ) 结合 起来对湖泊营养状态进行评价。此方法在操佟和分援中均较为复杂，适用予营莽元 素磷限铜幢湖泊强箭该模黧己逐多完善，其参数因予由最初兹步 源输入影确因子发 展翔磷内源负荷因子并逐渐开始考虑季节和辩溺豹变化瓣这个模型的影臻。模型豹 适粥性，越来越强，复杂度也醋益提高，参数蘩遣在增龆，这绘模蹩懿应嗣带泉一 定的麻烦。 ( 4 ) 生物指标模型 湖泊富营养化时的个主要表观特征是初级生产力的增加，即藻类的大量繁殖。 因而根据此特征可评价湖泊的营养化状态。该方法问样会因为评价者所选评价标准 不同，对同一湖泊的评价产生多个评价结果此外，该方法所用的参数较为单一化， 没有考虑到湖泊水中其它的理化性质。 ( 5 ) 蘩姜状态指数法 这方法综会了多项富营养化指撂。包括湖水中的透明度( s d ) 、叶绿素( c h l a ) 总氮( t n ) 、总磷( t p ) 浓度劳烧其转化为营养状态指数( t s i ) ，从两对湖泊营养状态进 幸亍连续分缀豹方法。该方法最攀是幽c a r l s o n 建立的，爨本的a i z a k i 等对该模型进行 了修正和完善又称为修菠韵卡森指数法) 。鼗方法豹拨点在于司对湖泊营葵状态邀 行连续的数值纯分缀，扶稀为湖泊富营养纯辊理鹄定量证磷究提供了坚实熬基貔。 但该方法程运算上较为复杂。应用诧方法的基穑是蓄兔要假定潮承中熬悬浮物凄全 部为浮游植物，即湖水透明度主要受浮游稳物率度的影响，怒潞了浮游檀物墩多 豹 其他因子( 水色、湖水中的溶解物质、湖水扰动园予的影响等) 对逶秘度懿影璃，嚣 而具有定的限制作用。 ( 6 ) 数学模型法 运用现代数学理念，将一些影响湖泊寓营养化的因子和数学理论中的墅参数 联系起来。赋予这些参数生态学的意义，通过变量的变化( 评价因予的变化) ，经过 一定的映射关系，找如因变量的变化( 评价结果的变化) 。这一方法体系通常所用刘 熬数学理论舂线性积j # 线性统计分析、模糊数学、灰色系统等等。 以上浮徐方法，实骣上是憋定牲婀题定量化的综念决燕过程。在对湖泊水体评 价辩基手不同韵译徐爨的翱潮溶本赛巍然环境的不同，应选取不网的评价方法；在 选取评份指标瓣，也廒根据承体本身姻实骣憾狂，评玲因子权重嬲确定办是如此， 福建师范大学博士学往论文 从恧保 垂评傍结果的客观性葶n 准确性。 ( 7 ) 沉积物螺壤代髑指标法 对筑坝滔流瑟养特缓粒认识，涉及到零文建理、生物、化学、环境等多学科豹 始 j ：； ，出于筠恐气候的交往爨秀嚣上流域夫必予扰豹不确定性，况璺多数 毒况下蚨芝 泻流长鬻靛承环境盗溺记录，使得定量圭| 煞磷究筑羧潺流营养特征耪演变j 雯程十分潮 难。酋前国内外研究者正在尝试稻吉生物学家研究地震年代豹工鬃来研究透现代人 类尺度范围内的环境演变，埔沉积物中孢粉、硅藻组合、磁参数、色索和结合形态 磷等环境代用指标用来重建河口、浅水湖泊在近现代人为活动影响下流域植被、士 壤侵蚀、农业耕作强度、水文、营养输入等环境变化，恢复自然状态下河流的原始 环境特征记忆等f 1 7 , i $ , 1 9 , 2 0 , 2 1 , 2 2 】。由于筑坝形成的水库沉积物易受人为泄洪的干扰， 长期以来水库沉积物认为不是理想的研究人为活动影响下环境变化的对苏，近年来 图际上对硅藻组会、花粉、磁参数、色素和结合形态磷的生态环境意义有了比较企 嚣的认识，加上对水库沉积过程认识的澡入，为应用水库沉积物环境代用指标来研 究筑坝淫漉蓉莠特征_ 靼演变过程提供了掰思路和方囱，黩前嗣走外别剐嚣始有了探 索性豹报道。 + 3 。2 蓉养特鬣模型磷究 謇默承体富营养纯淘题懑琨狱来，久餐就设法逶j 生搀建模型来认识承体营养特 芷，主要是通过检验尔体养分受荷与浮游植物稿应之阉鹣因果关系，迸步麴深辩 富营养化水俸内部有关物理、讫学和生物过程酌诀谈；预测在不同养分水平下，农 体富营养化的发展趋势，识剐流域最适用负衙舀标蕊：预测永体对不葡管理措施的 响应，找出减少养分负荷的蔽健途径；储算在磷负荷降低到目标水平以后，淡永生 态系统恢复健康所需要的时间：弥补测定数据的不足。经过几千年的发展，无论在 理论上或实践方面都有较大的发展，目前已建立了大量的复杂程度不同的水体富营 养化模型，从简单的营养盐模型，浮游植物生态模型 2 3 , 2 4 , 2 5 , 2 6 , 2 7 2 8 ，2 9 删到复杂的湖泊 富营养化生态一动力学模型不少模型在认识和管理水体富营养化方面发挥了重要 的作用 目前模型的缺点在予它们的结构太固定，面真正生态系统具有一个灵活和适应 性豹结搀，这个结掬与生态系统组成戒分的特点相符。因此，在研究单一因素、局 部避程秘生璎生态熬网射，必绥慰淡水生态系统进露深入的研究。黢若现代科学技 纂1 鬻譬论 求嬲发袋翻人锻瓣z k 体塞骛莽纯认识的撮礴，邀烧闷蹶鸯定尝褥到解决+ 承体销营 养毽摸嫠褥会巍越寒越麓缨、壤瓣毅逮塌蕊方密袋壤。 3 3 澈善秘鞭复替嚣状摭对策磷巍 龚黎溪簿主瓣蒺壤瓣藏鏊莽状态爨敬蛰鞫辍鬟不翌潋予綦整游瀣懿後复鼗嚣 河邀零赛然恢黛，蕊鼹蛰浆子流域襞瓣尺壤豹熬秫恢复，馘流域灏尺艘，通过赣豁 嚣索冀豢筵瞽瑗，控鬃辨源翁饕葵爨浚a - 采嚣生态王程蕊方法，遁遗人工黪壤酾 牧跤水生摭魏，袅滁积舔瓣过撼辩罄棼元激；辙嚣人工辩滤卷取嫩蹙的予灏，擞鬻 筑矮嚣渡遗嚣蓥簧嚣囊我渗恁靛璇蕤，这爨薮蘩帮骥菱羹稼3 站3 辩】。 。本选题依据、目的筠煮义、磷究内容舄技术躜线 4 ， 选题蕉捺 福建餐流域瑟羧瓷5 0 k m 2 鞭上懿游溅卷5 9 7 祭，葵串滚域鬣淡卷5 0 0 k i n 2 辍土 静缀溺流育1 4 祭，总谣积1 0 6 5 1 4 k m 2 ，占全穰陲蠛鬣积盼8 8 2 麓，橱纛密采豢潦 慧爨1 1 6 8 7 繇黼3 ，占垒颡总鬟熬4 3 1 3 辩。为了熨好魏潮援这貉姥餐，福建省筑麓 檄纪_ 毒o 零钱开戆建大域工程，几十年激在闽泼流域予流和发流，浮源流域、簸 菠滚蔑等兴建了数_ 鬟焱多瓣夫枣楚零爨漆器撂魏零爨熬，逮魏大援王程发器了饕 承、黪洪、供求、凌避、羚薅等熬癸戆社会、经济帮舔壤髓髓。髓凑经济蛉抉遵燃 妖辩天类器笈薅舔麓蕊瓣。王建、农鼗辩裳嚣溥窳爨豢大鬣嚣絷黪赣天筑襞褒落； 筠遗气攘筑窝仡蹙羹籍上天圆溪翡懿澎穗，搜褥建淤大域零l 怒戆蓉菸携蔟辍遴瓣渡巍 瀛过米俸蛮营蒸豫问藤暴馐出宋。西藏福建省注l 释大袋、东强大辍、囊秒大壤、盘 湖穴缓、浆翅丈域、妻露天联警溆段辫蠢系嚣穆凌塞篱养诧鹣趋势，严羹錾璃了斌 钵的膜蜃却鼓会秘经游功能的发挥，特剿是佟为设露水源的溉段，“永华”爆发融 经藏躲裂浚塞黎安全；箕惫害羞辱l 逮鼗骞袋露麴藤褒爨禳，毅a 大霪天力、饕秀秘 慰力遴孬磷究，慕散了一耀刭防治塞鹫葵讫发生鹣政策、工程期整理捺撩* 徵润糕 弗澄蠢褥萋接搴瓣凌，黪势器熬卡势严嫒| 鄹琵。 1 。4 。2 鏊麴鸯意义 露亭筑顼河流露鬻葬物瓣狡蘩褥孳 怒懿零垒态蔽舔溺趱魏囊絷，渗殿戮藤专效 黜学麓魏较多，瓣翦鬓内终麴疆炎其翁麟鼗鹣嚣域搜，戳嚣窝磐螫对不爨嚣壤条襻 触筑域河流的营弊特征避行妖斓的，多角度、多麓次的深入研究。 零釜交蕊疆建黉囊然辩警萋金联篓“瀑滚滚辍翅承豢鬟麟舒辨爱受控撬裁磷 撼建褥藏大学薅学键论文 究”鹣磷究王谨的一部分，戳及黉辩技疆巍谍越“出仔敷瘁螯蒋莽铯成因嚣辫潦 对策研究”迸步深入豹工作，该漂簇调鸯了散汪流域的蠡然鞫社会环境状况， 开展了滤域浮染源全莲溪奎+ 攘清流鬣变要涎絷潦窝污潦蘩，努疆了流域菲森漂污 染特征，征对山仔大坝河段营养憋化问麟。定期髓测了水质的营养指标，初步探索 了“永肇”缫袋麓滠蠢。 本论文对敖淡山仔大坝河段祷养特征的研究，将丰寓营养觅索生物地球化学研 究酌毽论，为福建省筑域河流斑源污染的控隶l 秘宿营养他的防治提供科举的依攒， 对于科学评估我辫筑坝一程对经济、牡念和环境姻影响，制定会遐的河流修复和朴 馈剃瘦，实联我露承瓷源购可持续管理釉剩罔舆有重要熬理论秘现实意义。 + 4 3 酶究内容与按术路线 本- 鑫文舔究偌签毽内乡 筑域添滚姘究成果，残奔l 生淼学，象统分耩豹原理，采 燧野磐谖查秘实验室模羰疆变糖结会戆方