高州水库近10 a调度成效评估

鉴江是粤西沿海地区最大的河流,高州水库是鉴江流域最重要的调蓄工程。自2010年广东省政府颁布《广东省鉴江流域水资源分配方案》以来,高州水库基本能够按最小控制流量要求下泄水量,实现了蓄丰补枯的功能;枯水期调度期间,高州水库蓄水消耗率为48.16%,下泄水量占流域径流量比重达16.37%,对流域枯水期水量贡献程度日益提高;通过优化调度,在保障供水安全的前提下,水库年均发电量增加21.23%,较大幅度的提升了经济效益。分析总结水库的调度成效,有利于科学总结有益经验,针对新生问题进行有效调整,并为其他流域开展水量分配和水库调度工作提供借鉴。

高州水库表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价

为全面了解高州水库(石骨库区和良德库区)表层沉积物重金属污染水平及其潜在的生态风险,在高州水库及其入库支流采集沉积物样品15个,分析Cu,Pb,Zn,Cr,Ni,Cd,Mn和As共8种重金属的含量水平及其分布特征.采用地累积指数(Igeo)、潜在生态危害指数(RI)及基于生物效应浓度的评价法,对高州水库及其支流表层沉积物重金属污染进行分析和评价.结果表明:高州水库及入库支流沉积物中重金属含量水平变动趋势基本一致,顺序依次为w(Zn)>w(Cr)>w(Pb)>w(Mn)>w(Ni)>w(Cu)>w(As)>w(Cd),w(Cd)和w(Cr)空间分布不均匀;地累积指数显示,8种重金属污染程度处于无污染至中度污染,污染程度强弱顺序为Zn>Cd>Cr>Ni>Pb≈Cu>Mn≈As;潜在生态风险指数显示,高州水库及其入库支流表层沉积物重金属污染处于中等生态危害程度;基于沉积物质量基准的评价结果显示,高州水库沉积物重金属对生物的急性毒性效应不明显.水库上游支流沉积物中重金属的毒性应引起有关部门重视.

广东省高州水库春季蓝藻水华成因初步探讨

高州水库为广东省茂名市重要的饮用水源地,2009年和2010年春季相继出现蓝藻水华,给居民饮水带来安全隐患.对高州水库2009年和2010年春季水华情况进行分析,结果表明:两年浮游藻类细胞密度最高分别达4.08×107cells/L和1.47×108cells/L,其中蓝藻所占比例分别为98.2%和98.7%,优势藻种均为鱼腥藻(Anabaena spp.)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa).水库中TN/TP比波动在28和64之间,磷为主要的限制性因子.叶绿素a含量波动在2.5mg/m3和31.6mg/m3之间,叶绿素a与pH(r=0.753,P<0.01)、DO(r=0.565,P<0.05)呈显著正相关.推断较高的水体稳定性、水温回升、氮磷营养水平接近水华发生的阈值是高州水库蓝藻水华发生的主要原因.

特大洪水对浮游植物群落及其演替的影响——以广东高州水库为例

洪水事件能够在短时间内对生态系统的物理与生物过程产生重大影响,从而导致浮游植物群落结构的快速演替.2010年9月,广东省大型水库——高州水库发生特大洪水.为了解洪水的生态效应,于2010年1月-2011年12月对高州水库湖沼学变量和浮游植物进行了调查研究.特大洪水期间,高州水库流域内大量泥沙等颗粒物进入水体,将原有有机物相对较多的沉积物覆盖,有助于减少营养盐的底泥释放,洪水后次年春季枯水期水体营养盐浓度明显降低(尤其是磷,总磷浓度低于0.01 mg/L).洪水过后水体中悬浮物的组成改变,在接下来的水体混合期间无机颗粒物的再悬浮导致水体透明度显著降低,但次年水库整体的透明度升高,浮游植物生物量降低.洪水事件导致的水体理化环境的改变使水库浮游植物群落结构改变,由洪水前以群体蓝藻和大个体绿藻(H1和N A功能类群)为优势类群的群落转变为洪水后以中心纲浮游硅藻和甲藻(A、B和LO功能类群)为优势类群的群落,而以往枯水期常有发生的粘质鱼腥藻等蓝藻水华在洪水后春季枯水期没有出现.

广东省高州水库水华过程中蓝藻群落的动态特征

2009年1-4月,高州水库发生了规模较大的粘质鱼腥藻(Anabaena mucosa)水华,最高藻细胞密度达3.4×107cells/L,并在2010年的同一时期再次出现,这也是粘质鱼腥藻首次在广东省水库水体形成水华.为了解该水库蓝藻水华发生的特点,本文于2009年8月到2010年7月对高州水库进行了逐月采样,分析了水华发生期间蓝藻群落结构特征及动态.蓝藻群落结构在枯水期与丰水期差异显著,蓝藻细胞丰度枯水期较高,蓝藻优势种为粘质鱼腥藻,并形成蓝藻水华,丰水期蓝藻细胞丰度较低.在枯水期降雨较少,水库水位与库容较低,水力滞留时间急剧增加,水体稳定,有利于藻类的大量繁殖与生物量积累.同时水体透明度下降,水温下降,更有益于对低温有较好适应能力的种类—粘质鱼腥藻成为优势种并形成水华.蓝藻生物量与水温有很强的负相关性,表明粘质鱼腥藻能够适应低温.在丰水期,表层水温增加,水体分层加剧,同时降雨大幅度提高,水位显著升高,水华微囊藻的优势度增加,取代了粘质鱼腥藻成为最主要的优势种,但由于总丰度下降,蓝藻水华消失.

高州水库沉积物中总氮与总磷的分布特征研究

为掌握高州水库沉积物中氮磷时空分布特征,于2010年至2012年对高州水库良德和石骨库区及入库河口沉积物TN、TP进行调查与分析,结果表明:高州水库沉积物中TN、TP污染严重且空间分布差异明显,TN含量变化范围为780 mg/kg^2 033 mg/kg,均值为1 392 mg/kg,TP含量变化范围为338 mg/kg^726 mg/kg,均值为492 mg/kg,TN、TP含量分布规律均呈现良德库区>石骨库区>入库河口,TN、TP垂向分布含量随沉积深度的增加而递减,呈现表层富集现象,TN、TP含量有逐年增加的趋势。

高州水库水华优势种铜绿微囊藻生长特性研究

为了解高州水库水华期间藻类优势种的生长特性,在2010年春季高州水库水华大规模暴发期间,在室内分离、纯化培养水华藻类优势种铜绿微囊藻,分别研究不同氮、磷浓度,光强和温度对其生长速率的影响.结果表明,在氮、磷浓度分别为0.6mmol/L和24?mol/L,光照强度为30?mol/(m2?s),温度为25~30℃范围内,铜绿微囊藻生长状况较好,高州水库的铜绿微囊藻最适生长氮浓度和磷浓度高于滇池、洱海和巢湖,低于太湖,最适光照强度和温度条件与洱海和滇池的铜绿微囊藻相似,为20~30℃.

高州水库浮游植物群落结构及其与环境因子的关系

为探究高州水库浮游植物群落结构变化规律及其与环境因子的关系，2011年4月至2012年3月对高州水库浮游植物群落周年动态进行调查和分析。结果表明，高州水库共鉴定浮游植物7门、97种，库区浮游植物密度年变化范围为7．8×10^5-72×10^6个／L；全年主要优势种为铜绿微囊藻（Microcystisaeruginosa）与梅尼小环藻（Cyclotellameneghiniana）。Shannon—Wiener多样性指数和均匀度指数分析结果显示，高州水库各区域属于中污染状态；CCA分析表明，氮磷营养盐是影响高州水库浮游植物群落分布的重要因子，温度、pH与CODMn对浮游植物群落分布也有一定程度的影响。

高州水库水体富营养化评价与控制对策研究

采用综合营养状态指数法(TLI))和卡森指数评分法对高州水库2004年到2008年的水质进行了评价,结果显示,近年来高州水库两库区3月份的综合营养状态指数值TLI(∑)近年来呈上升趋势。石骨库区和良德库区2008年3月份的综合营养状态指数值分别达到了40.32和48.07。两库区3月份都呈现出即将突破中营养化状态达到富营养化的趋势。卡森指数评分法得出水库2004-2008年的分值在45.0-68.2之间,自2005年以后,每年3月份的富营养程度要高于9月份,且三月份呈明显的上升趋势。表明了2-3月份是高州水库水华爆发的危险期。在实地调研的基础上,分析了主要的污染原因,并提出了针对高州水库的富营养化控制措施和建议。

高州水库集水区污染源分布特征及污染负荷研究

为探究高州水库集水区的污染状况,根据2008年污染源的调查结果,利用排污系数法和输出系数法,结合现场资料调查,分别对该地区点源和非点源污染负荷(COD、NH_3-N、TN、TP)进行估算,并应用地理信息系统(GIS)技术对集水区内污染源空间分布特征及来源构成进行分析。结果表明,高州水库集水区内COD、NH_3-N、TN、TP污染物输出总量分别为8 192.83、394.13、1 137.38、94.29 t/a,其中非点源污染COD、NH_3-N、TN、TP输出量为7 114.79、336.91、1 060.21、88.08 t/a,占污染物输出总量的比例分别为87%、85%、93%、93%。COD、TN和TP均以农林种植源排放为主,占总输出量的比例分别为50%、52%、50%。NH_3-N以农村生活源排放为主,占总输出量的比例为63%。在空间分布上,每年不同乡镇单位面积COD、NH_3-N、TN、TP的负荷强度分别为47.08~144.63、2.43~5.24 kg/hm^2、6.70~20.34 kg/hm^2、0.60~1.73 kg/hm^2,其中此4项指标的污染负荷强度均以临近库区的平山镇最高。在来源构成上,集水区各镇COD、NH_3-N、TN、TP污染负荷的70%~94%来源于非点源。为保护高州水库水环境,应将集水区内非点源(农村生活、散养畜禽、农林种植)作为重点控制源,同时根据其空间分布特征进行分区防治,重点防控区域为平山镇。

台风强降雨及雨后泥石流对广东高州水库生态环境的影响

2010年受"凡亚比"台风强降雨及诱发的次生灾害泥石流影响,高州水库集水区内植被及水环境质量受到严重损害。为评估此次灾害对集水区生态环境的影响,对比分析了灾害前后遥感数据及水体水质变化。结果表明,灾害对集水区高植被覆盖度区域造成较严重破坏,高植被覆盖度区域呈下降趋势,灾后集水区的高植被覆盖区转出面积(932.7km2)大于转入面积(889.4 km2),主要转变为中植被覆盖度区域,高植被覆盖度区域实际面积由灾前932.28 km2减少到灾后889.404 km2,面积减少42.884 km2;中植被覆盖区面积增加37.354 km2,无植被及低植被覆盖面积变化不大。灾后短时间内造成水库水质发生较大变化,库区及入库河流中DO、pH、SD、CODMn与Chl.a浓度降低;浊度与TN、NO3-N、NH4-N、TP、Fe浓度升高;三条入库河流Fe浓度超出地表水环境质量标准(GB 3838-2002)中限值,其中古丁河口处Fe浓度超标准限值6.4倍;古丁河TN浓度和朋情河口处TN、TP浓度均超地表水Ⅲ类标准;水库供水口底层水体TN、TP含量浓度超地表水Ⅲ类标准,Fe浓度也超出标准限值,严重影响供水水质。由于台风强降雨极端气候变化和土地使用改变等因素综合影响,区域灾害类型趋向复合型变化,使得生态环境保护和供水水质安全保障面临更大的挑战。

高州水库灌区农业节水补偿实践研究

在广东高州水库灌区建立农业节水补偿机制,实施续建配套与节水改造工程建设,新增灌溉面积2.85万hm2,改善灌溉面积1.07万hm2,节水用于增加对工业和生活的供水,满足供水需求。工业、城市用水价格中增加农业节水补偿费用0.03元/m3,形成农业节水支持工业、城市发展,工业城市受益反哺农业的良性运行机制。结果表明,该机制使农业用水向效率高、产值高的工业用水和日益增长的生活用水合理转让,提高了用水效率和效益,促进当地经济社会的可持续发展,经济效益和社会效益显著。

高州水库人工湿地设计

为缓解高州水库的水体富营养状况,该工程综合考虑经费和土地权属等问题,在车利根队、龙头队、黎塘队、茂坡队和三角垌队5处农场布置水平潜流人工湿地,污水经处理达一级A规定标准后排入高州水库。通过不同类型人工湿地特点对比,对人工湿地设计参数的确定进行了分析和探讨,为人工湿地在高州水库及其他地区的推广建设提供参考。

高州水库水源地水体富营养化状态初步分析

高州水库库区水质状况具有与湖泊相似的特点。在对I类水源保护区——高州水库的水源地资源环境现状调查分析的基础上,根据国家对水源保护区的保护要求和茂名地区实际发展需要,立足已调查的总磷、总氮、叶绿素、透明度等指标和国内外有关水体富营养化状态判断标准,通过比较分析研究,采用两种方法,提出高州水库水体富营养化状态进行初步判别的结果——中营养、富营养,为其将来科学决策提供科学参考。

热带水库浮游植物形态性状的季节变化及影响因子分析——以高州水库为例

体积、比表面积和最大轴性长度是浮游植物主要的形态性状,反映浮游植物资源竞争和反牧食能力.群落中物种的性状分布会随着环境条件的季节改变而变化,热带水库环境条件的季节性变化小,可能导致群落形态性状变化不显著.本文以热带大型水库——高州水库为研究对象,分析浮游植物形态性状季节动态及关键影响因子.高州水库浮游植物以丝状和单细胞藻类为主,群落水平的平均细胞体积在108.52～753.25μm3之间,平均比表面积在0.93～2.08μm-1之间,平均最大轴性长度在5.21～17.44μm之间,均有明显的季节特征.浮游植物群落平均细胞体积、最大轴性长度与总氮浓度呈负相关,与水温呈正相关;平均比表面积与硝态氮浓度呈负相关.粘质长孢藻(Dolichospermum mucosa)和光角星鼓藻(Staurastrum muticum)是高州水库浮游植物优势种,其形态性状均具有明显的时空差异,表现出明显的形态可塑性.粘质长孢藻的平均细胞体积、最大轴性长度与总氮浓度呈正相关,与水温呈负相关;平均比表面积与总氮浓度呈负相关,与水温呈正相关.光角星鼓藻的平均细胞体积、最大轴性长度与正磷酸盐浓度呈正相关.总体上高州水库浮游植物在群落和种群水平形态性状均有明显的季节差异,夏季以大细胞为主,其他季节以小细胞种类为主,水温、氮和磷的可利用性是导致浮游植物形态性状季节差异的关键因子.

高州水库底泥磷吸附与解吸模拟研究

通过室内实验模拟高州水库底泥中磷的吸附与解吸过程,分别对比不同样点底泥和不同磷浓度上覆水对底泥磷释放和吸附的影响,研究了水库底泥中磷的吸附与解吸动态变化规律。结果表明:高州水库不同样点底泥对磷的吸附和解吸的动态平衡浓度为0.03 mg/L^0.05 mg/L,不同磷浓度上覆水底泥对磷的吸附和解析动态平衡浓度为0.05 mg/L。上覆水和底泥中磷含量的高低均会影响磷的吸附和解吸动态变化。底泥中磷含量与磷吸附速率成反比;上覆水中磷含量与磷吸附速率成正比关系。

华南地区水库消落带侵蚀状况与生态治理——以高州水库为例

华南地区水库众多,消落带开阔,广泛分布有易侵蚀性红壤,在水库波浪和台风暴雨作用下,土壤侵蚀严重。以高州水库为例,波浪侵蚀使凸坡植被土壤全部流失,立坡侵蚀使凹坡不断缩陷甚至发生崩岗,径流又进一步侵蚀裸露坡面和周边沟谷。结果导致消落带水土资源环境恶劣、植被凋亡、生态功能尽失。为此,提出"桩-土-植被一体化"梯度治理方案:采用轻小群排桩护岸,截排水沟组织排水,阻隔波浪和径流侵蚀;抽取库尾淤泥回填桩后坡面形成梯级平台;种植和抚育适应周期性浸晒两栖乡土植物。方案具有适应地形、施工便捷、维护简易、清库扩容、护岸固土、改善生态和美化环境等经济实用高效的综合治理效果,预期可以在华南地区其他水库推广应用。

高州水库除险加固浸没分析

通过对高州水库库区工程地质条件的详细勘察调查,实测毛细水上升高度和对回水壅高水位进行综合分析,结果表明该水库除险加固正常蓄水位时库区有少量浸没。

高州水库氮磷营养盐变化特征及水质管理对策

通过2012—2013年对广东省高州水库氮磷营养盐的趋势变化进行分析,探讨了水库中氮磷浓度的变化特征,并从水库管理与水动力学两方面对水库水质管理对策进行了讨论。研究结果表明:高州水库总氮、总磷浓度均表现为丰水期高,说明受强降雨的影响,农业面源污染携带大量的氮磷随地表径流进入库区,致使库区氮磷营养盐含量升高。其次,入库河流是库区氮磷营养盐的主要来源。氮磷比分析结果表明,高州水库流域内部分水体在时空上处于氮限制与磷限制交替出现的状态,且氮磷比与总磷呈现显著地正相关,进一步反应了高州水库水体主要处于磷素限制状态。水库上游集雨区人口分布集中,大量的生活排污与农业面源污染的输入是库区营养盐的主要来源;合理处理上游居民生活垃圾并严格控制工业污染,是降低库区营养盐的主要途径。此外,人为改变高州水库的出流方式,可以抑制浮游植物及藻类的生长,从而减少水库富营养化的可能。

水源水库富营养化趋势分析及预警模型构建

水库、湖泊水体富营养化逐年加剧,已成为水环境保护的突出问题。为掌握粤西沿海地区重要饮用水源水库富营养化趋势,保障饮用水安全,该研究以高州水库为研究对象,基于2012-2019年富营养化指标的长期监测结果,采用综合营养状态指数法,通过对水库各评价指标及综合营养状态的时空分析,建立基于W-F定律的水库富营养化预警模型,并对水库进行预警分级与评价,为水库的生态环境保护提供理论支撑与防控方法。结果表明:研究期内高州水库整体处于中营养状态,丰水期富营养化程度严重于枯水期;各单项营养状态指数中TLI(TN)呈轻度富营养状态,是水库富营养化的最大贡献者,其次为Chl a,磷营养盐及有机物对水库富营养程度影响较小。水库各监测断面的富营养状况波动相对稳定,良德大坝TLI(∑)整体低于石骨库区;而石骨库区的营养状态综合表现为库尾>供水口>库心。基于W-F定律构建了高州水库富营养化综合影响指数与营养状态指数间的预警模型,对2012-2019年不同季节下的富营养状态进行预警评价,结果显示枯水期的综合影响指数值小于丰水期,与季节变化结果相一致,说明模型预警效果较好。