汉江中下游水华发展新形势及治理对策分析

陈 峰,王 文 静,何 涛,周 浩 然,钱 宝

(长江水利委员会 水文局,湖北 武汉 430010)

0 引 言

汉江是长江中游的最大支流,在国家水资源配置和汉江生态经济带发展中具有十分重要的地位。20世纪90年代以来,随着汉江沿岸经济社会的高速发展以及梯级水利枢纽的相继建成运行,汉江水环境质量和水动力条件也发生了较大变化。其中,中下游河流富营养化问题尤为突出,具体表现为汉江中下游“水华”隔年不定时暴发,造成河流水质急剧恶化,直接影响沿江生产生活用水安全。特别是2008年以后,汉江中下游水华发生频率增加,基本上每年都不同程度地发生“水华”现象[1-3],给区域水安全保障带来严峻挑战。

历次水华监测资料分析表明:汉江水华大多发生在初春季节(2～3月份),主要优势种为硅藻,影响区域在仙桃至龙王庙段干流。近年来影响范围不断上溯,其中,2018年春季水华历时30余天,上溯至皇庄附近,覆盖了整个兴隆水库库区,为有记录以来历时最长、影响范围最大的一次。2022年汛期长江流域发生罕见干旱,汉江中下游来水严重偏枯。汉江中下游干流首次发现蓝藻水华,引起了有关部门的高度重视。为持续监控水华发展趋势,长江流域水质监测中心及时开展应急监测,从2022年7月14日持续到9月19日,历时近70 d。本文根据此次应急监测资料,结合以往研究成果,初步分析2022年夏季水华成因,提出相应对策及建议。

1 2022年夏季水华应急监测

基于初步调查监测结果,为监控水华发展趋势,了解汉江襄阳至武汉段藻类的沿程分布,长江流域水质监测中心开展了汉江中下游水华应急监测。应急监测断面布设见图1。水华程度分级标准参考HJ 1098-2020《水华遥感与地面监测评价技术规范(试行)》,具体内容见表1。

表1 基于藻密度评价的水华程度分级标准

图1 汉江中下游水华应急监测断面布设

2 汉江中下游水华影响因子

一般认为,引起水华暴发的环境因子主要包括营养盐、气象和水动力3方面条件[4-6]。其中,营养盐是基础性限制因子,是水华发生的物质基础;气象条件是诱导因子;水动力条件是驱动因子;其他如底质等,作为营养物质载体,也是藻类增殖的影响因子。由于硅藻低温耐受性强,且喜好缓流水体,因此,春季特定的水文气象环境为汉江水华提供了有利条件。根据本次监测资料,结合以往研究成果,从水文条件、气象条件、营养盐和水华预警指标等方面,初步分析2022年夏季汉江中下游水华成因。

3 水文条件

3.1 水 温

研究表明,不同藻类适宜生长的温度范围不同,一般来说,蓝藻喜高温,硅藻耐低温,蓝藻的适宜生长温度普遍高于硅藻。硅藻生长的最佳气温范围是16～30 ℃,其中,小环藻为16～30 ℃,并且在低温条件下生长速率较快;直链藻为23～28 ℃。蓝藻的光合作用和生长速率在25 ℃以上显著增加,最适生长温度范围为25～32 ℃,其中,伪鱼腥藻和平裂藻最佳生长温度为25～30 ℃;颤藻在30～32 ℃温度范围内生长速率较快[7-11]。

2022年夏季长江中下游发生持续晴热天气,7月中旬至9月中旬,汉江中下游仙桃和宗关断面实测水温为25.0～34.0 ℃(见图2),与蓝藻的最适生长温度范围较符合。结合较大的光照强度和充足的光照时间,蓝藻生长速率加快,这可能是导致本次水华出现蓝藻为优势种的原因之一。同时,本次水华发生初期,水体温度与硅藻门(直链藻)最适生长温度范围也较符合,硅藻繁殖加快,导致汉江中下游水华出现硅藻门和蓝藻门优势种交替出现的特征(见图3)。

图2 2022年汉江中下游水华实测水温

图3 2022年汉江中下游水华主要优势种

春季硅藻水华常见优势种为耐低温的小环藻、冠盘藻[12],而夏季水温较高,监测到的硅藻优势种为更适宜高温的直链藻,优势种不同是夏季硅藻水华与春季硅藻水华的显著不同点之一。

为进一步验证水温与水华暴发的相互关系,比较了2014～2022年历年7月汉江干流沿程水温变化,2022年7月汉江干流水温总体上呈沿程升高趋势。汉江中下游干流2022年7月水温是2014～2022年历年同期最高,余家湖以下河段在7月平均水温比同期多年平均值约高2 ℃。因此,较高的水温条件是汉江中下游夏季发生蓝藻水华的因素之一。

3.2 流 速

温度升高,蓝藻生物量不断增加,成为水体中的优势种,但它仍趋向均匀分布。水动力的输移使蓝藻大量聚集到特定区域,从而暴发蓝藻水华。根据近年来汉江下游春季暴发水华的水力条件的统计分析[13],水华暴发初期,仙桃和沙洋断面的平均流速范围分别为0.25～0.46 m/s和0.10～0.13 m/s,水华消退时仙桃和沙洋断面平均流速范围分别为0.43～0.67 m/s和0.14～0.20 m/s。

对皇庄站和仙桃站2004～2022年历年7月实测平均流速进行了统计,如图4所示。皇庄站2022年7月实测平均流速为0.49～0.68 m/s,比历年实测平均流速偏低34.9%～53.1%。仙桃站7月实测平均流速为0.65～0.85 m/s,比历年实测平均流速偏低13.4%～33.8%。本次水华期间皇庄站和仙桃站流速条件相比历史同期较差,但实测平均流速均大于文献[14]报道的春季水华暴发的流速范围。

图4 2022年7月汉江中下游水华实测平均流速

3.3 流 量

3.3.1本次水华期间流量特征

统计皇庄站1974～2022年连续49 a的7月同期平均流量,2022年7月皇庄站平均流量为810 m3/s,与特枯年P=95%的平均流量相当。统计仙桃站1972～2022年连续51 a的7月同期平均流量,2022年7月仙桃站平均流量为927 m3/s,与枯水年P=85%的平均流量相当。受流域降水少、气温高等因素影响,2022年夏季汉江下游整体呈“汛期反枯”的特点。

对仙桃断面的流量-藻密度监测结果进行了统计(见图5)。7月16日仙桃断面水体呈“轻度水华”特征。随后藻密度快速增长,达到“中度水华”程度,受降雨带来的水体扰动以及大流量影响,7月21日藻密度出现明显下降,转为“无明显水华”。8月汉江下游流量明显减小,天气持续高温晴热,藻密度再次开始上升,水华程度升级为“轻度水华”。9月1日以后,仙桃断面流量持续走低。天气明显转凉,藻密度有较大幅度下降,气温的下降和光照强度的减弱导致藻类生长速度下降。9月15日和19日监测结果均为“无明显水华”,水华态势有所缓解。

对仙桃断面7月16日至9月8日(9月15日和19日两次监测结果显示水华消退,故扣除两次监测数据)期间实测流量-藻密度的相关性进行了计算(见图6)。结果显示:仙桃断面流量和藻密度呈负相关,Pearson相关系数为-0.574 9,说明增大流量对加快水华消散有着积极作用。

图6 仙桃断面流量-藻密度线性拟合

3.3.2历次春季水华期间流量特征

根据水文观测资料,以2003～2021年为研究时段,此期间汉江中下游发生“水华”的年份为2003,2008,2010,2015,2016,2018年和2021年,其他年份未暴发“水华”。采用2003～2021年汉江中下游皇庄站和仙桃站1～3月月平均流量资料分析“水华”期间汉江中下游流量特征。

2003年和2008年汉江中下游发生“水华”期间,皇庄站和仙桃站1～3月平均流量分别为549 m3/s和533 m3/s。2010,2015,2016,2018年和2021年发生“水华”期间皇庄站和仙桃站1～3月平均流量分别为798 m3/s和720 m3/s,“水华”发生期间流量有明显升高的趋势。推测2009年12月兴隆水利枢纽工程实现一期截流,中下游水体流速下降,藻类更加容易聚集,导致较大流量下发生“水华”概率的提升(见图7)

对汉江中下游主要断面未发生“水华”和发生“水华”年份的1～3月平均流量进行对比(见图8),未发生“水华”年份皇庄站1～3月平均流量分别为907,888 m3/s和950 m3/s,发生“水华”年份皇庄站1～3月平均流量分别为731,720 m3/s和780 m3/s,分别减少176,168 m3/s和170 m3/s。未发生“水华”年份仙桃站1～3月平均流量分别为815,810 m3/s和873 m3/s,发生“水华”年份仙桃站1～3月平均流量分别为665,656 m3/s和735m3/s,分别减少150,154 m3/s和138 m3/s。发生“水华”年份1～3月月平均流量明显低于未发生“水华”年份,说明枯水期流量减小可能是“水华”发生的原因之一。

图8 汉江中下游主要断面未发生水华、发生水华月平均流量对比

2022年夏季水华发生初期,皇庄站平均流量为810 m3/s,与近年春季水华期间流量相当;仙桃站平均流量为927 m3/s,大于春季水华期间流量。

3.3.3流量阈值

根据2010～2022年汉江中下游水华发生期间仙桃站月平均流量计算流量累积频率,绘制2010～2022年仙桃站水华期间累积频率图(见图9)。根据累积频率图分析,水华发生期间仙桃站90%累积频率流量为910 m3/s,即仙桃站流量达到910 m3/s以上时,有90%以上的概率不会发生水华。

图9 2010～2022年仙桃站水华期间流量累积频率

仙桃站水华防控和环境阈值分析表明[14],硅藻水华暴发的水质、气温和流量临界预警值为:叶绿素a质量浓度高于76.47 μg/L,7 d滑动积温超过56.02 ℃,最小7 d平均流量低于780 m3/s。

对2022年7月10日至8月31日水华期间流量变化进行了统计,如图10所示。皇庄站流量为593～1 080 m3/s,最小7 d平均流量为629.7 m3/s(8月9～15日)。兴隆站流量为680～1 120 m3/s,最小7 d平均流量为736 m3/s(8月11～17日);仙桃站流量为547～1 120 m3/s,最小7 d平均流量为592.6 m3/s(8月13～19日)。

图10 2022年汉江中下游水华期间流量变化

仙桃站7月上旬平均流量1 098 m3/s,大于水华发生期间仙桃站90%累积频率流量;7月最小7 d平均流量为789.6 m3/s,略大于文献[14]报道的春季硅藻水华阈值。

2022年水华发生初期,汉江下游流量条件较好,后续流量持续走低,夏季偏枯为水华持续发展创造了有利条件。

4 气象条件

4.1 风 速

水华常出现在较为稳定的水体中,轻缓的风浪促进蓝藻水华的形成。风浪可将湖区内的蓝藻吹向湖岸从而形成堆积,有利于水华的形成,同时,风浪的扰动可使营养盐从沉积物中释放出来,形成有利于水华暴发的营养盐条件。太湖蓝藻形成的风速阈值为3.1 m/s,即当风速小于3.1 m/s时易形成水华[15-16]。

对汉江干流沿线气象站2022年7月的风速变化进行统计,如图11所示。老河口光化站和武汉机场站在2022年7月风速均较小,基本小于3 m/s。钟祥站7月1～7日风速较小,7月8日开始风速明显增大,7月18～21日又再次减小到3 m/s以下,7月23日开始维持在3 m/s左右,至29日开始再次减小。

图11 汉江干流沿线城市风速变化

在7月上旬,汉江干流沿线风速较低,风力多为2级风,蓝藻在该段时期正处于复苏、繁殖阶段,而且风力较小几乎无风浪,这就为蓝藻提供了极其适宜的生长条件,有利于大面积水华的形成。

4.2 降水量

降水活动对水华的影响主要体现在气温降低和光照强度减弱导致的藻类生长速率下降;流量增大缩短了浮游藻类在河段中的传输和滞留时间,降低藻类生长速率,使其无法大量聚集,从而加快水华的消退速度。降水发生时,大量泥沙进入水体,导致浊度上升以及pH值、营养盐等条件的改变。由于藻类不能适应这种环境因素突变,容易引起水华快速消退。

夏季富营养化水体中,蓝藻常常成为水华优势种遮蔽水体表面,对硅藻形成光竞争优势。水体搅动使硅藻可以打破这一限制,得到充足的光照。此外,由于硅藻自身密度一般大于水体密度,因此,在水体中具有下沉趋势,而水体纵向搅动可减缓这一趋势。降水活动对水体的扰动是汉江中下游水华出现硅藻门和蓝藻门优势种交替出现的原因之一。

2022年7月16～20日连续降水后,7月21日仙桃断面流量上升为1 060 m3/s,气象条件和水动力条件同时作用,使断面藻密度下降幅度达到65.6%,水华程度由“轻度水华”转变为“无明显水华”。8月28～29日降水后,9月1日仙桃断面流量下降至543 m3/s,藻密度也出现较大幅下降。降水期间,仙桃气温由33 ℃骤降至18 ℃,降温幅度达15 ℃,且8月25～30日均为阴雨天气,推断因为气温的下降和光照强度的减弱导致藻类生长速度下降。9月1日仙桃断面藻密度下降幅度达到48.5%,水华态势有所缓解,但仍为“轻度水华”。

根据实测结果,降水可同时引起气象条件和水文条件的改变,对水华的缓解作用要大于单纯的流量增大等水文条件的改变。

5 营养盐

5.1 总 磷

营养盐是水华发生的基础性、限制性因素。一般认为,水体富营养化总磷浓度阈值为0.075 mg/L。在气象条件和水动力条件基本满足的前提下,营养水平达到阈值,水华暴发的可能性就大大增加。

丹江口大坝加高工程于2013年8月通过蓄水验收,兴隆水利枢纽于2013年建成。因此,以2013年为分割点,分别统计了2008～2013年和2014～2022年汉江中下游典型水质断面总磷浓度(见表2)。

表2 汉江中下游干流总磷多年平均浓度

5.1.1干流总磷浓度时空变化

从空间分布上看(见图12),汉江中下游干流总磷浓度呈现从上往下“三段式”的增大趋势[17]。丹江口坝上断面总磷浓度较低,多年平均浓度满足湖库Ⅱ类水质标准(湖库限值0.025 mg/L)。坝下第一段为丹江口-襄阳河段,总磷多年平均浓度0.023～0.029 mg/L;第二段为余家湖-皇庄河段,总磷多年平均浓度为0.047～0.053 mg/L;第三段为仙桃-宗关河段,总磷多年平均浓度为0.070～0.085 mg/L,大致满足河流Ⅱ类水质标准(河流限值0.100 mg/L)(见表2)。

图12 汉江中下游干流总磷浓度年际变化趋势

从时间分布上看,丹江口坝上、丹江口坝下和余家湖3个断面2014～2022年多年平均浓度要略低于2008～2013年,而白家湾、襄阳、仙桃和宗关4个断面2014～2022年多年平均浓度要高于2008～2013年。前一组断面均在水利工程附近,丹江口坝上断面位于大坝上游约0.4 km,丹江口坝下断面位于大坝下游约6 km,余家湖断面位于崔家营坝下约2 km,可能受水利工程调度影响,下泄水体的泥沙含量减少使水体中颗粒态磷减少,总磷浓度降低。后一组断面均位于城市河段,且附近有多条支流汇入,受区域面源污染和支流汇入影响,总磷浓度增加。

总体来看,汉江中下游干流水质较好,2008～2022年总磷年均值基本均满足Ⅱ类水质要求。

5.1.2干流总磷浓度逐月变化

分别对2008～2013年和2014～2022年汉江中下游干流典型断面的多年平均逐月总磷浓度变化进行了统计,见图13。

2008～2013年丹江口坝上-余家湖断面总磷浓度总体上秋冬季大于春夏季,变化相对平缓,1～7月浓度较为稳定,9～11月出现明显峰值。仙桃和宗关断面2008～2013年逐月总磷浓度变化幅度相对较大,尤其秋、冬季总磷浓度有明显波动,最大值分别出现在12月和10月,4～8月浓度则相对稳定。

2014～2022年各断面总磷逐月变化与2008～2013年相比,丹江口坝上至余家湖断面总体趋势基本一致,仙桃和宗关断面变化较明显,2013年以前,浓度最大值出现在秋冬季,2013年以后浓度最大值出现在夏季,即汛期浓度值较高,通常7月为最高。

5.1.3支流总磷变化特征

总体来看,汉江支流总磷浓度要高于汉江干流。汉江中下游支流总磷多年平均浓度见表3,汉江中下游支流总磷近年来年际变化趋势见图14。

表3 汉江中下游支流总磷多年平均浓度

注:郭滩、新甸铺、小清河口、唐白河口断面统计时间为2008年1月至2022年10月,北河、谷城(二)、潜江断面统计时间为2020年1月至2022年10月。

汉江中游支流小清河和唐白河水质较差,总磷多年平均浓度为0.175 mg/L和0.169 mg/L,随着水环境治理取得成效,总磷浓度呈明显下降趋势,2018年以来基本满足Ⅲ类水质要求,但仍高于汉江襄阳段干流的总磷浓度。余家湖断面总磷浓度明显高于襄阳断面,可能是受唐白河、小清河支流汇入的影响。

支流北河、南河、东荆河水质相对较好,2020～2022年总磷浓度满足符合Ⅱ类水质标准。北河和谷城(二)断面总磷多年平均浓度相当,分别为0.037 mg/L和0.038 mg/L,略高于襄阳断面总磷浓度。潜江断面总磷多年平均浓度为0.053 mg/L,与皇庄断面浓度基本相当,低于仙桃断面总磷浓度。

5.2 总 氮

一般认为,水体富营养化总氮浓度阈值为1.5 mg/L,只要满足气象条件和水动力条件,水华暴发的可能性就大大增加。2020～2022年汉江中下游干流总氮监测年均值结果见图15。汉江干流总氮背景值较高,均超过地表水Ⅲ类限值(Ⅲ类限值1.0 mg/L,Ⅳ类限值1.5 mg/L)。丹江口坝上总氮浓度维持在Ⅳ类,其他断面均有出现Ⅴ类情况。

图15 汉江中下游干流总氮年际变化趋势

汉江中下游支流总氮年际变化趋势见图16。汉江中下游支流断面总氮浓度均有Ⅴ类情况,尤其是唐河、白河、唐白河的总氮浓度较高,均大于3 mg/L。

图16 汉江中下游支流总氮年际变化趋势

总体来看,汉江中下游水体总氮浓度已满足水华暴发的浓度阈值。

5.3 硅酸盐

对于硅藻类浮游植物而言,硅是构成机体不可缺少的组分。硅酸盐被浮游植物吸收后大量用来合成无定形硅,组成硅藻等浮游植物的硅质壳,少量用来调节浮游植物的生物合成。在淡水生态系统中,硅含量通常能够满足硅藻的生长需要,因此一般不会成为限制因子,但硅的吸收耗竭却有可能是硅藻水华消亡和藻类群落演替的重要原因。

一般地下水中偏硅酸的含量为地表水含量的3～8倍。受地质条件影响,江汉平原地下水中偏硅酸含量较高,平均含量约为39.17 mg/L[18]。因此,汉江流域地表水中硅酸盐含量相对较高。2021年1月21日汉江中下游水华期间硅酸盐监测结果见图17。发生水华的皇庄-宗关水厂河段硅酸盐浓度要明显低于未发生水华的丹江口坝上和襄阳断面。这可能是水华中后期,硅藻生物的大量吸收导致硅浓度出现明显下降引起的。

图17 2021年1月汉江中下游水华期间实测硅酸盐浓度

2022年7～8月水华期间蓝藻与硅藻共存、交替出现,大多时间以硅藻(直链藻属)为主。由于硅藻繁殖大量消耗水体中硅酸盐,导致水体中硅酸盐降至较低水平,大量硅藻进入休眠期细胞状态,从而形成蓝藻类种群(伪鱼腥藻、颤藻属、平裂藻属)主导优势。一旦硅饥饿被解除,硅藻就可以快速恢复生长,特别在水华期间生长速率胜过其他物种。

5.4 硝酸盐氮

作为总氮的重要组成成分,硝酸盐氮同样为藻类繁殖提供营养。对仙桃断面有水华记录的2008,2010,2015,2016,2018年监测的硝酸盐氮浓度进行了统计,以水华发生当月的常规监测结果代表水华发生中的监测数据,以上一个月的常规监测结果代表水华前,下一个月代表水华后,忽略监测日期与水华发生日期不一致的问题,水华典型年的硝酸盐氮浓度统计见图18。

图18 水华典型年的硝酸盐氮浓度

仙桃断面2008,2010,2015,2016年4个水华典型年的硝酸盐氮浓度在水华发生时降低,水华消退后浓度再次升高。2018年水华发生时硝酸盐氮浓度略有增大,可能是受实际监测日期与水华发生日期不一致的影响。由此可推断,藻类的大量繁殖,充足的硝酸盐氮可以为藻类生长繁殖提供营养,引起硝酸盐浓度的降低,有利于藻类水华的暴发。

6 水华预警指标分析

6.1 pH值

本次汉江水华初期发现阶段,仙桃水质自动监测站pH值均出现异常波动,有明显升高趋势。通过Pearson函数计算相关系数,仙桃断面pH值-藻密度相关系数为0.541 1,宗关断面pH值-藻密度相关系数为0.604 6,有较好的正相关性(见图19)。

图19 pH值与藻密度相关系数

在2016,2018,2021年的春季水华初期,仙桃水质自动监测站pH值也观察到明显升高趋势。综上,pH值可作为水体水华预警的表征参数之一。

6.2 溶解氧

对水华初发期监测数据进行整理计算,仙桃断面溶解氧-藻密度Pearson相关系数为0.726 2;宗关断面溶解氧-藻密度Pearson相关系数为0.749 7,均有较高的正相关性(见图20)。

图20 溶解氧与藻密度相关系数

与pH值类似,水华初期发现阶段,仙桃水质自动监测站可以观察到溶解氧异常波动,有明显升高趋势。溶解氧可作为水体水华预警的表征参数之一。

6.3 叶绿素a

通过Pearson函数计算相关系数,仙桃断面叶绿素a-藻密度相关系数为0.832 5;宗关断面叶绿素a-藻密度相关系数为0.822 1,均有较高的正相关性(见图21),且相关性要优于pH值和溶解氧。

图21 叶绿素a与藻密度相关系数

7 结 论

2022年夏季,长江中下游持续晴热高温天气,流域来水严重偏枯,汉江中下游首次发现蓝藻水华。长江流域水质监测中心依托现有监测站网,及时开展水华应急监测。通过对监测资料的综合分析,揭示夏季水华发生的关键影响因素,形成了初步认识。同时,基于对当前水华防控突出问题的分析,提出相关对策建议。

7.1 主要认识

(1) 时空分布方面。2014年兴隆枢纽建成运行后,汉江水华的影响范围不断扩大,2022年水华范围已上溯至皇庄以上江段。往年汉江水华大多发生在春季1～3月份,以2月份居多;本次水华发生在夏季7～9月,持续时间近70 d,远超过2018年汉江水华持续30 d 的记录,也突破了汉江水华一般发生在春季的传统认知。总体来看,汉江水华的时空分布和影响范围有扩大趋势。

(2) 优势种群方面。以往历次汉江水华主要以硅藻为优势种群;2022年水华优势种群为硅藻和蓝藻共存,为近20 a来汉江中下游首次发现蓝藻水华。水华优势种从硅藻到蓝藻的演变,表明汉江中下游河道水体富营养化程度有加重趋势;蓝藻分泌藻毒素,具有冬眠特性,其危害性远大于硅藻,对饮用水安全带来较大威胁,同时给水华防控也带来更大的挑战。

(3) 水华成因方面。研究表明,蓝藻喜高温、喜强光、喜静水,适合生长的温度为28～35 ℃,适宜在偏碱性、高氮磷的水体生长。本次水华期间,受持续晴热天气影响,皇庄站7月平均流量与特枯年P=95%的平均流量相当,实测平均流速比历年实测平均流速偏低34.9%～53.1%,兴隆至宗关河段平均水温达30 ℃以上,总氮总磷浓度均已达到水华暴发的阈值。本次夏季蓝藻水华的形成原因为:① 高营养盐水平是水华发生的物质基础和前提条件。② 高温、强辐射、高pH值为蓝藻繁殖生长提供了有利条件,是水华的诱发因子。③ 流量相对偏少、水动力条件不足,是形成水华的外部驱动条件。

(4) 工程影响方面。2022年水华发生期间,引江济汉工程加大了补水流量,由于长江干流总磷水平明显高于汉江上游,引水工程的运行将加大汉江中下游总磷通量水平,可能加大蓝藻水华风险。

(5)水华预警方面。受流域地质条件及人类活动影响,汉江流域氮、磷浓度本底值偏高,硝酸盐和硅酸盐等营养盐富集均有利于藻类生长。现状条件下,汉江中下游干流总磷分布呈现“三段式”增大趋势,仙桃-宗关河段,总磷浓度已达到水华暴发阈值。研究表明,pH值、溶解氧、叶绿素a等水质参数与水体藻密度有较好的正相关性,可用于水华预警。

(6)水华防控方面。在影响水华的主要环境因子中,光照、水温等条件不具有可调节性,营养盐水平可以通过控源减排等手段调控,但短期内效果不会明显。相比而言,只有水动力指标具有可调控性。因此,加强水工程联合运用,改善水动力条件,调节环境容量,是缓解汉江中下游水华问题的最直接途径。

7.2 对策建议

汉江中下游首次发生夏季蓝藻水华,水华发生时间及藻类优势种群的新变化,值得高度重视。为系统研究汉江水华机理及发展趋势,科学运用水库及引调水工程,全面推进汉江中下游水华防控体系建设,有效应对汉江中下游水华风险,提出如下建议:

(1) 优化综合站网布局。从流域系统性出发,统筹水资源、水环境、水生态保护治理,针对水华防控监测站网覆盖不足、监测能力偏弱等突出问题,补齐监测站点空白,整合监测要素资源,加大监测要素频次,提高应急监测能力,构建汉江中下游水文-水质-水生态综合监测站网,为汉江水华防控奠定坚实的资料基础。

(2) 强化全要素动态监测。针对水华优势种生长特性不掌握、水华关键限制因子不明晰、水华发生范围不精准等问题,依托综合监测站网,强化水华监测能力建设,实现全周期-全要素-全河段水华防控动态监测,全面掌握水华演变规律和发展趋势。

(3) 加强水华基础研究。深化水华机理研究和预报预警技术研究,充分发挥水库综合效益,开展水华调控联合调度实践,强化水华防控“四预”能力,为汉江水安全保障提供决策支撑。

(4) 建立水华防控协同机制。以河湖长制为抓手,建立汉江中下游水华防控协同机制,明确协调机制职责,推进工作互通、信息共享、执法联动,共同开展流域水生态环境保护工作。