何濤 夏霆 陳懷民 趙計(jì)奎 武欽凱

摘 要：

基于大汶河沿線4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2007—2014年水質(zhì)資料，分析溶解氧、化學(xué)需氧量、氨氮等9項(xiàng)指標(biāo)的年際變化特征，采用灰色模式識(shí)別模型評(píng)價(jià)大汶河水質(zhì)狀況。通過(guò)9個(gè)梯級(jí)水庫(kù)2015年豐、平、枯水期水質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，分析氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)空變化特征，運(yùn)用加權(quán)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評(píng)價(jià)梯級(jí)水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。結(jié)果表明：2007—2014年間，受流域內(nèi)各項(xiàng)減排措施影響，大汶河有機(jī)污染得到有效緩解；受攔蓄工程影響，河段內(nèi)TP明顯變優(yōu)，TN總體變差；灰色綜合指數(shù)表明，水質(zhì)狀況整體有所好轉(zhuǎn)，且季節(jié)波動(dòng)趨于平穩(wěn)。因污染程度不同，梯級(jí)水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)有明顯差異，部分庫(kù)區(qū)豐水期和枯水期已分別爆發(fā)藍(lán)藻和硅藻水華，不同水期因下泄流量不同等造成流動(dòng)條件的差異，對(duì)庫(kù)區(qū)水質(zhì)有較大影響，水污染程度、工程攔蓄與運(yùn)行造成的流動(dòng)條件差異共同對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)藻類生長(zhǎng)與爆發(fā)產(chǎn)生重要影響。

關(guān)鍵詞：大汶河；水質(zhì)變化；梯級(jí)攔蓄工程；富營(yíng)養(yǎng)化

中圖分類號(hào)：X524

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：16744764（2018）05013308

收稿日期：20171123

基金項(xiàng)目：

泰安市水利局科技項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：

何濤（1993），男，主要從事水污染控制研究，Email： hetao226@njtech.edu.cn。

夏霆（通信作者），男，博士，副教授，Email： xiating@njtech.edu.cn。

Received：20171123

Foundation item：

Science and Technology Project of Taian Water Resource Bureau

Author brief：

He Tao（1993），main research interest：water pollution control，Email：hetao226@njtech.edu.cn.

Xia Ting（corresponding author）， PhD，associate professor，Email：xiating@njtech.edu.cn.

Eutrophication assessment in cascade reservoirs of Dawen River

He Tao1， Xia Ting1， Chen huaimin2， Zhao Jikui1， Wu Qinkai1

（1.College of Urban Construction， Nanjing University of Technology， Nanjing 211816，P.R.China；

2.College of Environmental Science and Engineering， Hohai University， Nanjing 210098，P.R.China）

Abstract：

Based on water quality data of 4 stations in the Dawen River from 2007 to 2014， this paper analyzed the interannual variability of 9 indicators such as dissolved oxygen， chemical oxygen demand， ammonia nitrogen etc.， and evaluated water quality by a Grey Model. By the site investigation of 9 cascade reservoirs during the rich， average and dry period in 2015， the spatiotemporal variation of nitrogen and phosphorus nutrients were analyzed， nutritional level was assessed by TLI.The results show that during the period of 2007 to 2014， the organic pollution have been effectively alleviated by the emission reduction measures in the basin， the concentrations of TP have been meliorated obviously while the concentrations of TN have been aggravated integrally by the construction of cascade reservoirs. The grey comprehensive index shows that the water quality of the Dawen River is improved and the seasonal fluctuations tend to be stable. The state of eutrophication has apparent difference among cascade reservoirs because the contamination vary in degree. Part of the reservoirs have been experienced cyanobacteria and diatom blooms during rainy and dry seasons. The different flow conditions induced by different discharge in corresponding season have great influence on water quality of the reservoirs. ， the difference of flow condition caused by the water pollution level， damming and impoundment have a significant impact on the growth and bloom of algae in reservoirs.

Keywords：

Dawen River； water quality variety； cascade reservoir； eutrophication

大汶河是黃河下游、山東省境內(nèi)的最大支流，也是泰安市唯一的大型河道，是泰安市的母親河[1]，但流域水資源短缺且分布嚴(yán)重不均。近年來(lái)，為緩解大汶河流域水資源供需矛盾，充分合理地開發(fā)利用大汶河地表徑流，在干流和兩大支流上規(guī)劃新建和修復(fù)一批攔河樞紐，以保證流域用水需求，減少洪澇與干旱災(zāi)害，提高水資源調(diào)配能力。但河道攔蓄工程被認(rèn)為具有阻隔、截留和累積等效應(yīng)[24]，對(duì)河流生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一系列的影響：因改變河流自然水文模式，破壞河流自然“連續(xù)性”[56]，河流生態(tài)系統(tǒng)因此而向“靜水”生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，強(qiáng)水動(dòng)力下的河流搬運(yùn)作用逐漸演變成“湖泊”沉積作用[7]，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)容易富集，并使得攔蓄水庫(kù)易出現(xiàn)藻類密度大量增長(zhǎng)，甚至水華爆發(fā)等現(xiàn)象。

如何協(xié)調(diào)好河流社會(huì)服務(wù)與自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，一直是河流保護(hù)的關(guān)鍵問(wèn)題，作為南水北調(diào)東線工程重要蓄水走廊——東平湖的惟一匯入河流，大汶河水質(zhì)狀況受到社會(huì)各界廣泛關(guān)注。選擇泰安市境內(nèi)大汶河干流、主要支流牟汶河以及河段上新建和修復(fù)的9座攔河水庫(kù)為研究對(duì)象，基于歷史水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與調(diào)研，分析大汶河水質(zhì)時(shí)空變化和梯級(jí)水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)差異，探討大汶河水質(zhì)狀況變化的影響因素與攔蓄工程對(duì)大汶河梯級(jí)水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀況的影響，并提出相關(guān)建議，以促進(jìn)大汶河水資源開發(fā)利用與生態(tài)健康保護(hù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

大汶河（北緯35°59′55.6″～36°7′10.1″、東經(jīng)116°12′17.6″～117°56′29.4″）古稱汶水，發(fā)源于泰萊山區(qū)，匯集泰山山脈以南、蒙山山脈以北諸水，自東向西流經(jīng)萊蕪、新泰、泰安、肥城、寧陽(yáng)、汶上、東平等縣、市，又經(jīng)東平湖清河門出湖閘入黃河，全長(zhǎng)231 km，總落差362 m。泰安市境內(nèi)大汶河流域面積6 457.2 km2，占全流域面積比72.2%。泰安屬水資源短缺地區(qū)，水資源年均占有量?jī)H為311 m3，不足全國(guó)平均水平的1/7。大汶河流域降雨量年內(nèi)分布嚴(yán)重不均，2006—2015年間，泰安大汶河區(qū)平均降雨量為670.22 mm，汛期（6—9月）平均降雨量為494.92 mm，占全年降水量的73.84%，豐、枯水年交替出現(xiàn)，且近10 a來(lái)降水量總體有下降趨勢(shì)（圖1）。因汛期暴雨集中，而其余時(shí)段干旱少雨，大汶河地區(qū)洪澇、旱災(zāi)交替頻發(fā)。以2012年為例，汛期泰安市因洪澇災(zāi)害造成15.03萬(wàn)人受災(zāi)，受災(zāi)面積8.199千hm2，絕收面積2.2千hm2，而同年又因干旱受災(zāi)面積51 552 hm2，絕收面積達(dá)7 519 hm2[8]。

為調(diào)洪補(bǔ)枯、應(yīng)對(duì)水資源短缺與洪澇災(zāi)害問(wèn)題，2010—2014年間，泰安市在大汶河干流和主要支流上新建或修復(fù)了一批攔蓄工程。為盡量減少對(duì)大汶河生態(tài)系統(tǒng)的影響，攔蓄工程多采用橡膠壩等低壩形式。目前，關(guān)于梯級(jí)攔蓄河流的水質(zhì)評(píng)價(jià)多圍繞水電開發(fā)等形成的深水大庫(kù)開展[9]，尚未見有針對(duì)低壩形式開發(fā)的調(diào)研與評(píng)估。為深入分析梯級(jí)攔蓄工程對(duì)大汶河水質(zhì)狀況的影響，此次評(píng)估以唐莊（TZ）、顏張（YZ）、泉林（QL）、顏謝（YX）、汶口1號(hào)（WK1）、汶口2號(hào)（WK2）、堽城（GC）、琵琶山（PPS）和戴村（DC）9個(gè)梯級(jí)水庫(kù)為研究對(duì)象。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析

收集與分析2007—2014年大汶河沿線4個(gè)水文站（萊蕪、北望、大汶口和戴村壩）奇數(shù)月份的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，水質(zhì)指標(biāo)選?。喝芙庋酰―O）、pH值、氟化物（F-）、化學(xué)需氧量（COD）、高錳酸鹽指數(shù)（IMn）、五日生化需氧量（BOD5）、總氮（TN）、總磷（TP）和氨氮（NH3—N）。

針對(duì)大汶河干流和支流牟汶河上的9個(gè)梯級(jí)水庫(kù)，分別于2015年1月（枯水期）、5月（平水期）和7月（豐水期）進(jìn)行采樣分析，樣品采集、保存和分析按照文獻(xiàn)[10]進(jìn)行。調(diào)查指標(biāo)包括：pH值、溶解氧、透明度（SD）、總氮、氨氮、硝態(tài)氮（NO-3—N）、高錳酸鹽指數(shù)、總?cè)芙庑缘═DN）、總磷、總?cè)芙庑粤祝═DP）、葉綠素（Chla）和浮游植物等。

1.3 評(píng)價(jià)方法

水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)參照文獻(xiàn)[11]運(yùn)用的水質(zhì)評(píng)價(jià)灰色模式識(shí)別模型：1）基于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）建立參考序列及比較序列；2）數(shù)據(jù)歸一化處理；3）關(guān)聯(lián)度、關(guān)聯(lián)離散度、隸屬度計(jì)算；4）水質(zhì)灰色識(shí)別模式綜合指數(shù)（GC）計(jì)算。

水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)評(píng)估參照中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站推薦的加權(quán)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，計(jì)算式為

2 結(jié)果與分析

2.1 大汶河水質(zhì)狀況年際變化

大汶河水質(zhì)因子年際變化如路圖2所示。DO是衡量河流自凈能力及能否維持生態(tài)平衡的重要指標(biāo)。2007—2014年間，大汶河DO平均濃度變化范圍為6.9～14.95 mg/L，平均值為8.99 mg/L。2010年后穩(wěn)定在一個(gè)較高水平，超地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)（GB 3828—2002）。pH值反映水體酸堿強(qiáng)度與氫離子濃度，決定眾多物化生過(guò)程。2007—2014年間，大汶河pH值變化范圍為7.18～7.90 mg/L，平均值為7.50 mg/L，呈弱堿性。2010年后下降了約0.5個(gè)單位，整體變化趨勢(shì)具有明顯的趨同性。F廣泛分布于自然水體，是生物體必須的微量元素之一，過(guò)量則會(huì)抑制植物的光合作用。2007—2014年間，大汶河F平均濃度變化范圍為036～0.98 mg/L，平均值為0.57 mg/L。處于Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且2010年后變化較為平穩(wěn)，各站點(diǎn)水平相當(dāng)。

COD、IMn和BOD5綜合反映地表水體受有機(jī)污染的程度。2007—2014年間，大汶河COD平均濃度變化范圍為19.45～50.72 mg/L，平均值為2887 mg/L。2007—2011年間整體上在Ⅳ～Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)波動(dòng)，2012年后穩(wěn)定在Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。IMn平均濃度變化范圍為3.78～11.85 mg/L，平均值為5.69 mg/L。2007—2011年間整體上呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)，尤其萊蕪與大汶口站，2012年后穩(wěn)定在Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。BOD5代表水體可生物降解有機(jī)物含量，2007—2014年間平均濃度變化范圍為2.27～7.69 mg/L，平均值為5.69 mg/L。2007—2011年間，上游萊蕪站穩(wěn)定在Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其余3站呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)。2012年后除下游戴村站處于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)外，整體上均穩(wěn)定在Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。

TN、TP和NH3—N是表征水體富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)的重要指標(biāo)。2007—2014年間，大汶河TN平均濃度變化范圍為7.335～16.68 mg/L，平均值為1149 mg/L。超地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的限值，達(dá)劣Ⅴ類。萊蕪與戴村站變化較為平穩(wěn)且濃度相對(duì)較低，北望、大汶口2010年后處于較高水平且存在較為明顯的上升，2014年出現(xiàn)穩(wěn)定趨勢(shì)。NH3—N平均濃度變化范圍為0.65～4.54 mg/L，平均值為1.48 mg/L。除大汶口站超Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值外，整體在在Ⅳ～Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)波動(dòng)。TP平均濃度變化范圍為0.02～0.39 mg/L，平均值為0.16 mg/L。除個(gè)別年度超Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)外，總體上在Ⅲ～Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)波動(dòng)。2012年后下游3站點(diǎn)均穩(wěn)定在較低水平（003 mg/L）。

根據(jù)大汶河2007—2014年48個(gè)奇數(shù)月DO、pH、F-、COD、IMn、BOD5、TN、TP和NH3—N 9項(xiàng)指標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用灰色模式識(shí)別模型對(duì)大汶河水質(zhì)狀況進(jìn)行綜合分析與評(píng)價(jià)。通過(guò)主成份分析（KMO檢驗(yàn)值=0.675）確定各參評(píng)指標(biāo)權(quán)重，權(quán)向量W=0.039、0.040、0.085、0.090、0.134、0.082、0.147、0160、0.223。計(jì)算水質(zhì)灰色識(shí)別模式綜合指數(shù)，結(jié)果如圖3所示，基于GC值，2007—2014年間大汶河水質(zhì)轉(zhuǎn)好趨勢(shì)明顯，且2012年后季節(jié)性波動(dòng)變小，介于2～3之間。整體上大汶河水質(zhì)變化趨勢(shì)與上游來(lái)水（萊蕪站）具有明顯趨同性，上、中游（萊蕪、北望、大汶口站）水平相當(dāng)，下游（戴村壩站）相對(duì)較低。

2.2 梯級(jí)水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀況時(shí)空變化

沿河筑壩蓄水形成梯級(jí)水庫(kù)群，改變?cè)凶匀凰摹⑺畡?dòng)力模式，河流自凈能力下降，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)易于在庫(kù)區(qū)富集，富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題嚴(yán)峻。調(diào)查期梯級(jí)水庫(kù)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)空變化如圖4所示。大汶河梯級(jí)水庫(kù)TN、NH3—N和NO-3—N濃度沿程變化趨勢(shì)基本一致，總體呈波浪式變化且沿程降低，在泉林、堽城處到達(dá)波峰，其中，泉林處達(dá)最大值，分別為1637、2.98和8.24 mg/L。泉林庫(kù)區(qū)主要受重污染支流泮汶河匯入影響，后者承納市區(qū)工業(yè)廢水及40多萬(wàn)城鎮(zhèn)居民生活污水，水質(zhì)超地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838—2002）。季節(jié)變化方面，TN濃度枯水期最高，豐水期最低，表明庫(kù)區(qū)TN污染可能主要來(lái)自沿途城鎮(zhèn)和生活污水排放等點(diǎn)源污染，豐水期稀釋作用加強(qiáng)；NH3—N濃度除受泮汶河影響較大的泉林庫(kù)區(qū)外，均為豐水期最高，說(shuō)明NH3—N污染主要來(lái)源于沿河區(qū)域面源污染，同時(shí)，可能經(jīng)有機(jī)氮微生物在夏季有氧條件下分解形成；NO-3—N濃度枯水期最高，豐、平水期基本一致，主要由于枯水期NO-3—N污染主要來(lái)自外源化肥輸入，豐、平水期則以生活污水和內(nèi)部生物作用為主。TP濃度整體上在泉林庫(kù)區(qū)達(dá)最大值，約0.59 mg/L。豐水期相對(duì)較高，自顏謝下泄后TP明顯偏低，均低于0.01 mg/L，表明梯級(jí)攔蓄對(duì)TP的攔截與沉積作用明顯。對(duì)比上、下游梯級(jí)水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)鹽變化，并無(wú)明顯的累積性效應(yīng)；而泉林等水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)鹽的峰值性凸顯變差，應(yīng)主要受污染匯入的影響，如泉林水庫(kù)水質(zhì)應(yīng)與污染嚴(yán)重的泮汶河支流匯入密切相關(guān)。

選取TP、TN、CODMn、SD和Chla 5項(xiàng)水質(zhì)因子，運(yùn)用加權(quán)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評(píng)價(jià)大汶河梯級(jí)庫(kù)區(qū)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。調(diào)查期大汶河各梯級(jí)庫(kù)區(qū)綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)TLI（∑）沿程變化范圍見圖5，豐、平、枯水期TLI（∑）值均在泉林出現(xiàn)最大峰值（分別為61.54、63.51和68.76），處于中度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，自泉林往下游，各水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)狀況總體有逐級(jí)減緩趨勢(shì)，且不同水期具有較為明顯的趨同性，豐、平水期戴村水庫(kù)已為貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。從富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，主要因污染程度不同，梯級(jí)水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)差異明顯，泉林水庫(kù)污染嚴(yán)重，富營(yíng)養(yǎng)程度嚴(yán)重。

3 討論

3.1 大汶河水質(zhì)狀況變化的影響因素

基于2007—2014年水質(zhì)指標(biāo)主成分分析，主要水質(zhì)污染指標(biāo)依次為NH3—N、TP、TN和IMn（權(quán)重>0.1）。馬吉讓等[13]調(diào)查大汶河水系30個(gè)入河排污口，污染物年入河總量為31 957萬(wàn)t/a，泰安區(qū)域占比達(dá)77.1%，主要污染物COD為19 660 t/a，NH3—N為3 155 t/a，TP為326 t/a，BOD5為2 481 t/a，TN為4 390 t/a，大汶河水體污染物主要是營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)物，與本文分析結(jié)果基本一致。近年來(lái)，沿河地區(qū)大力推進(jìn)各項(xiàng)減排措施，尤其萊鋼減排貢獻(xiàn)突出，上游來(lái)水水質(zhì)明顯改善，大汶河整體水質(zhì)狀況有所好轉(zhuǎn)。隨著城市化與農(nóng)業(yè)集約化進(jìn)程加快，沿河生活與農(nóng)業(yè)污染源成為大汶河水體污染的重要來(lái)源，2014年生活污水排放量高達(dá) 18 966.59萬(wàn)t，且存在逐年上升趨勢(shì)，農(nóng)業(yè)化肥施用量65.70萬(wàn)t（氮肥26.17萬(wàn)t，磷肥9.99萬(wàn)t）。因此，大汶河水環(huán)境治理首要解決沿河污染匯入問(wèn)題。

調(diào)查期NH3—N和COD濃度整體呈下降趨勢(shì)，主要由于近年來(lái)泰安市不斷加強(qiáng)對(duì)污染排放的監(jiān)管，整治城區(qū)污水管線，提高污水處理能力，截至2014年全市建成污水處理廠12座，大大削減了入河污染，使得河道內(nèi)NH3—N滿足地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，COD滿足Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。BOD5濃度2010年后明顯下降，應(yīng)該是周邊污染排放得到有效控制，同時(shí)，也可能與梯級(jí)水庫(kù)建設(shè)后河段內(nèi)新增大面積濕地，水質(zhì)凈化能力提高。受梯級(jí)攔蓄工程影響，河段TP濃度2012年后顯著下降，參照其他地區(qū)攔蓄工程的影響分析[14]，這應(yīng)與梯級(jí)攔蓄水庫(kù)對(duì)TP的攔截與沉積作用有關(guān)。與此同時(shí)，DO濃度趨于穩(wěn)定化，由于DO受徑流影響較大，這應(yīng)與攔蓄工程調(diào)節(jié)影響使得河道徑流較為穩(wěn)定有關(guān)。

3.2 梯級(jí)攔蓄對(duì)大汶河富營(yíng)養(yǎng)化影響

梯級(jí)攔蓄影響大汶河氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的遷移、轉(zhuǎn)化等生物地球化學(xué)行為，個(gè)別庫(kù)區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題嚴(yán)峻，但整體上并無(wú)明顯的累積效應(yīng)。經(jīng)采樣分析（見圖6），大汶河梯級(jí)水庫(kù)群調(diào)查期TDN/TN值高達(dá)73%，表明庫(kù)區(qū)N污染以溶解態(tài)為主，而溶解態(tài)N較顆粒態(tài)受梯級(jí)水庫(kù)主要的沉積作用影響微弱，因此，TN濃度在庫(kù)區(qū)內(nèi)迅速累積，進(jìn)而導(dǎo)致全河性的嚴(yán)重超標(biāo)。攔蓄工程因加速TP的攔截與沉積而對(duì)庫(kù)區(qū)與下泄水體TP濃度具有明顯的改善作用。同時(shí)，張恩仁等[3]認(rèn)為發(fā)育出的水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)可將上游輸入的13%～42%的溶解態(tài)無(wú)機(jī)磷固定于浮游生物。大汶河全年TDP/TP值僅為28%，表明大汶河P污染主要以顆粒態(tài)為主，而修建梯級(jí)水庫(kù)產(chǎn)生阻隔效應(yīng)，水體流動(dòng)性減小，加速懸浮態(tài)P在庫(kù)區(qū)沉積，降低水體中TP濃度。豐水期TP濃度明顯高于平、枯水期，主要由于豐水期庫(kù)水交換量大，TP的攔截與沉積作用相對(duì)較弱?；赑在庫(kù)區(qū)的積蓄，大汶河攔蓄水庫(kù)尤其是上游水庫(kù)應(yīng)注意防范底泥內(nèi)源P釋放對(duì)上覆水質(zhì)的影響。

因大汶河旱澇不均，攔蓄工程建設(shè)之前，非汛期河道內(nèi)長(zhǎng)期斷流，大段河道枯竭，河流生態(tài)健康受損嚴(yán)重。攔蓄工程的建設(shè)盡管使得局部水流受阻，但低壩的建設(shè)形式使得河道內(nèi)形成多個(gè)首尾相連的淺水水庫(kù)，對(duì)沿河水資源利用、河道內(nèi)水生生物棲息地修復(fù)與河道健康維護(hù)作用巨大。根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行水量統(tǒng)計(jì)（見圖7），2014年研究區(qū)9個(gè)梯級(jí)水庫(kù)蓄水量達(dá)6 680萬(wàn)m3，改變?cè)锌菟跀嗔鳜F(xiàn)象。并使得河道內(nèi)新增河灘型濕地2 885.4 ha，顏張壩下至泉林庫(kù)區(qū)段約30 km河段內(nèi)已形成著名的徂徠山汶河自然濕地景觀?，F(xiàn)有關(guān)于自然濕地緩沖帶對(duì)氮磷去除的研究表明[1516]，濕地對(duì)氮、磷的削減作用顯著，生長(zhǎng)季節(jié)的濕地緩沖帶對(duì)面源TN、TP去除率高達(dá)74.1%和84.6%。同時(shí)，濕地對(duì)河道內(nèi)N、P營(yíng)養(yǎng)鹽有良好的吸收、利用和轉(zhuǎn)化作用，能有效促進(jìn)硝化和反硝化，改善水體富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。

在外來(lái)污染源未得到有效控制條件下，攔蓄工程阻隔使得水體交換受阻，水庫(kù)N、P營(yíng)養(yǎng)鹽蓄積，致使藻類快速生長(zhǎng)與爆發(fā)。同步的浮游植物取樣調(diào)研發(fā)現(xiàn)，泉林庫(kù)區(qū)夏季豐水期已爆發(fā)嚴(yán)重的藍(lán)藻（微囊藻）水華，冬季枯水期泉林和堽城庫(kù)區(qū)出現(xiàn)了硅藻水華（小環(huán)藻）。

水體Chla含量是表征藻類現(xiàn)存量的重要指標(biāo)[17]，相關(guān)分析表明，調(diào)查期水庫(kù)Chla濃度（見圖8）與綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)TLI（∑）顯著相關(guān)（相關(guān)系數(shù)0695**）。進(jìn)一步分析不同期Chla含量與各水質(zhì)因子的相關(guān)關(guān)系（表1）表明：豐水期Chla濃度與各水質(zhì)因子無(wú)明顯相關(guān)性，應(yīng)是夏季藻類生長(zhǎng)受光照、溫度和水體滯留狀態(tài)等因素影響較大，且營(yíng)養(yǎng)鹽本底值較高，營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)藻類生長(zhǎng)難以形成限制因素。平、枯水期Chla與TP和NH3N濃度有著極顯著的相關(guān)關(guān)系，應(yīng)是梯級(jí)水庫(kù)對(duì)P的攔截與沉積作用明顯，水體中P含量較低，成為主要限制因素。Redfield等[18]認(rèn)為浮游植物光合作用中吸收適宜的N/P比為16，當(dāng)N/P>7時(shí)浮游植物生長(zhǎng)受磷限制。因平、枯水期河道及水庫(kù)內(nèi)TN高，庫(kù)內(nèi)TP偏低，水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化及藻類生長(zhǎng)均受P影響大。并且，盡管庫(kù)區(qū)TN濃度高，但NH3—N/TN值總體為012，NH3—N作為藻類吸收利用的重要氮源，也成為影響藻類生長(zhǎng)的重要因素?？菟贑hla濃度與WT有著顯著的相關(guān)關(guān)系，主要由于枯水期大汶河浮游植物優(yōu)勢(shì)門類為硅藻，對(duì)光強(qiáng)和溫度的要求相比其他藻類低，能適應(yīng)低溫條件，在營(yíng)養(yǎng)鹽適宜和緩流條件下以累積生物量的方式快速對(duì)水溫作出響應(yīng)[19]。從不同水期Chla分布及其與水質(zhì)因子的關(guān)系來(lái)看，大汶河梯級(jí)水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化及藻類爆發(fā)除主要受N、P營(yíng)養(yǎng)鹽影響外，亦受光照、水溫、水流狀態(tài)等其他理化因素影響較為明顯。

4 結(jié)論

1）2007—2014年間，大汶河水體主要污染物為營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)物，受沿河地區(qū)各項(xiàng)減排措施影響，NH3—N和COD濃度整體呈下降趨勢(shì)，一定程度上緩解了水體有機(jī)污染；受梯級(jí)攔蓄工程影響，TN濃度逐年提高尤其城市化程度較高區(qū)域，TP濃度2012年后穩(wěn)定在較低水平。水質(zhì)灰色識(shí)別模式綜合指數(shù)表明，大汶河水體環(huán)境正向良性方向發(fā)展，水質(zhì)狀況得到明顯改善，且2012年后季節(jié)波動(dòng)趨于平穩(wěn)。

2）對(duì)9個(gè)梯級(jí)水庫(kù)不同水期水質(zhì)調(diào)查表明，除部分庫(kù)區(qū)因污染嚴(yán)重外，梯級(jí)水庫(kù)水質(zhì)總體呈現(xiàn)由上游至下游逐步變優(yōu)的趨勢(shì)；不同水期因下泄流量不同等造成流動(dòng)條件的差異，對(duì)庫(kù)區(qū)水質(zhì)有較大影響；因污染程度不同，梯級(jí)水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)有明顯差異；水污染程度、工程攔蓄對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)藻類生長(zhǎng)與爆發(fā)共同產(chǎn)生影響，部分庫(kù)區(qū)豐水期和枯水期已分別爆發(fā)藍(lán)藻和硅藻水華。

3）梯級(jí)攔蓄工程因蓄積水資源、恢復(fù)河灘濕地，改善了河道內(nèi)長(zhǎng)期斷流現(xiàn)象，并促進(jìn)河道生物棲息條件好轉(zhuǎn)。但為減緩水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)及防控藻類水華爆發(fā)，應(yīng)嚴(yán)控污染源匯入，并優(yōu)化重點(diǎn)庫(kù)區(qū)和時(shí)段的出、入庫(kù)流量，改善水庫(kù)流動(dòng)與營(yíng)養(yǎng)鹽蓄積條件。

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（編輯 王秀玲）