论文部分内容阅读
生态模型作为再现、预测、调控决策支持的工具越来越多的被用于湖泊水库生态研究之中。在太湖水华研究中，模型能够将外部环境因子与藻类内在生长特性相结合的复杂生态过程定量化，为太湖蓝藻水华形成机理和控制方法提供科学基础。 基于生态模型对2009年4月-2010年11月太湖监测数据进行逐月解析，结果显示太湖蓝藻生长率都表现出显著时空差异性，1-4月及10-12月蓝藻生长率表现为低水平，6-9月份为高水平，5月年际差异较大，西部湖岸区相对于湖心区蓝藻生长率优势较明显，水面至水深1m之间为蓝藻生长活跃区域。蓝藻的生长与消亡主要受水温、光照、磷三种影响因子控制，这三种因子表现出较明显的季节性特点，并且对蓝藻生长率的影响具有相互交替作用的动态变化特征，其中水面附近为温度及磷限制，水深0.5m处为温度、磷及光限制交替作用，水深1m及以下为光限制。研究时段内营养盐总体表现为磷限制，夏秋季局部水域也存在氮限制。 针对太湖水域广阔、水深较浅、流速缓慢、水土水气交换频繁、出入流复杂及流场以风生流为主的特点，在对三维水动力-生态模型ELCOM-CAEDYM充分校准的情况下，将其应用于太湖，模拟2009年与2010年夏季7月至9月逐月水华动态变化过程。结果显示，模型在时间和空间尺度上都能够较好地描绘太湖总氮、总磷、氨氮、硝态氮、磷酸盐等营养盐和藻类动态变化过程，并很好地反映了两年夏季不同水质、气象等外部条件对于水华暴发过程的影响。此外，对于太湖夏季优势藻种蓝藻和绿藻比例变化以及藻类由于垂直迁移上浮形成水华等细节生态过程，模型也能够较好地体现。 根据蓝藻生长因子解析、夏季模拟结果、太湖水体交换特点以及现阶段已开展的治理措施，对2010年7月份进行了入湖河流磷、氮控制及底泥疏浚水华控制方案模拟研究。结果显示:入湖磷削减情景下，湖体总磷降低水平较同比例氮削减总氮下降效果明显，水华强度都显示较明显下降的响应，10％、20％和30％的入湖磷浓度的削减将会造成水华强度2％、4.2％和6.4％的下降，当入湖磷削减率达90％时，水华强度将降低20.7％，入湖磷削减更加有利于竺山湖、西部沿岸区和梅梁湖等湖区藻密度的降低，而入湖氮削减方案在现阶段水质条件下不能从根本上抑制水华暴发，目前执行的水质目标的入湖氮磷营养盐排放情景对于控制水华效果都不明显。因此，今后的太湖蓝藻水华治理需要将入湖河流磷控制作为重点，进一步降低太湖外源磷营养盐的输入，减少湖体藻类生长可利用磷的水平以缓解水华暴发强度。此外，通过底泥疏浚的方式切断内源污染也能够长期有效的减轻水华暴发。