爾王莊水庫生態(tài)系統(tǒng)平衡關(guān)系研究

王立林，胡艷偉

（天津市引灤工程爾王莊管理處，天津301802）

爾王莊水庫生態(tài)系統(tǒng)平衡關(guān)系研究

王立林，胡艷偉

（天津市引灤工程爾王莊管理處，天津301802）

介紹了爾王莊水庫生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，通過對水庫魚-草-藻關(guān)系的研究，找出了魚-草-藻平衡關(guān)系，提出了利用生態(tài)平衡關(guān)系改善水質(zhì)的措施，為科學改善水庫水質(zhì)提供了重要依據(jù)。

爾王莊；水庫；關(guān)系；水質(zhì)

1 爾王莊水庫概況

爾王莊水庫位于天津市寶坻區(qū)爾王莊鎮(zhèn)，是引灤入津工程靠近天津市區(qū)的水源儲備和供水調(diào)節(jié)水庫，總庫容4 530萬m3，調(diào)節(jié)庫容3 868萬m3。水庫占地面積13.03 km2，水面面積11.03 km2。設(shè)計儲水量可供市區(qū)和濱海新區(qū)15～20 d供水，以保證于橋-爾王莊段輸水工程維修期間城市供水不間斷。2009年被水利部納入全國重要水源地名錄。

近10多年來，隨著爾王莊水庫上游水源地潘家口、大黑汀和于橋水庫流域經(jīng)濟高速增長，周邊地區(qū)居民生活水平迅速提高，由此帶來的污染逐漸增加，特別是含氮磷廢水通過河道流入上游水庫后又引入爾王莊水庫，致使水庫中氮磷濃度逐年增加。水庫水體富營養(yǎng)化的發(fā)展趨勢令人擔憂，控制其富營養(yǎng)化速度并改善水質(zhì)顯得極為迫切。

2 水庫現(xiàn)狀分析及研究方法

2.1 現(xiàn)狀分析

爾王莊水庫目前存在的問題是水質(zhì)總氮超標，個別年份菹草瘋長。2010年水質(zhì)資料顯示，爾王莊水庫水體富營養(yǎng)化程度并不嚴重，除總氮超標以外，其他指標滿足地表水III類標準，引灤調(diào)水會對水庫局部區(qū)域的水質(zhì)產(chǎn)生影響；水庫有浮游植物8門39種屬，其中綠藻門15種，硅藻門11種，藍藻門6種，隱藻門、金藻門、甲藻、黃藻、裸藻門種類較少；浮游動物4大類22個種屬，其中原生動物極少，僅在定性水樣中發(fā)現(xiàn)，輪蟲11種，枝角類8種，撓足類3種。

沉水植物主要是菹草，生長特性是春季進入快速生長期，5月下旬死亡腐爛，其生長和死亡會對水質(zhì)造成影響。研究表明，控制爾王莊水庫菹草瘋長，合理放養(yǎng)魚類是有效的治理途徑之一。

因此，合理控制水庫魚、草持有量，有效吸收氮磷含量，做到魚-草-藻生態(tài)平衡，對保護水質(zhì)至關(guān)重要。

2.2 研究方法

水庫的沉水植物單一，便于管理。所以，水庫的水草-藍藻關(guān)系可以簡單等同于菹草-藍藻的關(guān)系。目前對菹草-藍藻較成熟的研究方式是圍隔實驗，水庫水體相對封閉，符合圍隔試驗?zāi)M的環(huán)境狀況。菹草腐爛研究中使用了8個平行的3 m×3 m×2 m的漂浮圍隔，每個圍隔封閉區(qū)域深度為2 m，蓄水深度1.8 m。

草魚-菹草之間的關(guān)系研究采用庫區(qū)調(diào)查的方式，調(diào)查分析草魚控制菹草的效果。

鰱鳙-藍藻之間的關(guān)系研究同菹草-藍藻關(guān)系研究一樣，同樣采用圍隔實驗?zāi)Ｐ汀?/p>

3 魚-草-藻關(guān)系

3.1 菹草-藍藻之間的關(guān)系研究

圍隔實驗結(jié)果表明，當圍隔中菹草投放量達到5 kg時，藍藻的生長出現(xiàn)了一個轉(zhuǎn)折點。圍隔中不投放菹草時，由于沒有底泥和其他營養(yǎng)源，水體中的氮、磷等營養(yǎng)鹽不足以支撐藍藻的大量生長，檢測到的藍藻強度非常低。圍隔中投放了菹草并且投放量小于5 kg時，菹草腐爛釋放的營養(yǎng)鹽可以滿足藻類的生長，但是此時藻類生物量較穩(wěn)定，不會隨著菹草的多少而變化。當菹草投放量超過5 kg時，圍隔中監(jiān)測到的藍藻強度隨著菹草投放量的增加而快速升高，藍藻強度與菹草投放量近似呈線性關(guān)系，即投放的菹草越多，藍藻強度也相應(yīng)地等比例增加。當菹草投放量達到20 kg以后，藍藻生長近乎飽和，藍藻強度不再隨著菹草投放量的增加而增加。

3.2 草魚-菹草之間的關(guān)系研究

2010年菹草現(xiàn)場調(diào)查始于4月下旬，此時菹草已經(jīng)進入快速生長期。4月23日的水草調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，沒有投放草魚的點位是其他點位的3～186倍。這一現(xiàn)象說明，草魚可以有效地控制菹草，主要原因是草魚長時間保持在較高的生物量。相關(guān)研究顯示，菹草對于草魚的適口性差，不是草魚最容易選擇的食物。爾王莊水庫菹草的恢復能力很強，盡管投放草魚會使菹草的生物量降低，但是一旦沒有了草魚，菹草會在短時間內(nèi)恢復其生物群落。因此，可以在水庫大量投放草魚，控制菹草的持有量。

3.3 鰱鳙-藍藻之間的關(guān)系研究

同菹草-藍藻關(guān)系研究一樣，該項研究同樣采用圍隔實驗?zāi)Ｐ?。通過對該實驗的研究發(fā)現(xiàn)，鰱鳙對藍藻起到一定的控制作用，但是不合理的投放存在增加藍藻危害的風險。

實驗數(shù)據(jù)說明，為了有效地控制藍藻，水體中鰱鳙的保有量至少不應(yīng)低于30 g/m3。按照爾王莊水庫4 530萬m3的蓄水量估算，應(yīng)當保有鰱鳙魚1 359 t，折合成體重1.5 kg的成魚90.6萬尾，考慮到75%的存活率，需要投放鰱鳙約120.8萬尾。

4 魚-草-藻平衡方案研究

上述研究分別通過實驗和調(diào)查分析了爾王莊水庫“草-藻、魚-草、魚-藻”的相關(guān)關(guān)系。作為一個生態(tài)整體，上述幾個環(huán)節(jié)相互支撐也相互影響，為此需要從整體對“魚-草-藻”的關(guān)系作出一個平衡。

4.1 菹草的影響

菹草在生長期間可以有效地降低水體中的總磷，同時在菹草進入快速生長期之后總氮也會有一個突降的過程。這說明菹草在生長過程中可以有效地改善水質(zhì)，降低水體的營養(yǎng)鹽含量。

菹草生長對水質(zhì)有凈化作用，是水庫自凈的重要一環(huán)，其生長可以吸收、轉(zhuǎn)移部分營養(yǎng)鹽。一方面，爾王莊水庫的水質(zhì)主要受到上游來水和本底值的影響，從數(shù)據(jù)上看菹草的凈化作用不明顯；另一方面，菹草死亡腐爛會對藍藻的生長爆發(fā)起到促進作用，同時大量堆積的菹草惡化水質(zhì)、影響供水。所以，如果爾王莊水庫常年正常運行，即沒有突發(fā)的大規(guī)模換水、補水、上游水質(zhì)突發(fā)惡化等情況出現(xiàn)，可以適當控制菹草，菹草的生物量不宜超過1.36萬t。

4.2 藻類的影響

目前國內(nèi)外相關(guān)研究以及爾王莊水庫近年研究的結(jié)果顯示，導致藻類爆發(fā)的要素包括水質(zhì)、氣象、種源數(shù)。一些研究結(jié)果和現(xiàn)象顯示，即便在I類水體中也會出現(xiàn)藻類爆發(fā)的現(xiàn)象，而另一些水體中營養(yǎng)鹽含量很高卻沒有出現(xiàn)藻類爆發(fā)的現(xiàn)象。所以，水質(zhì)是影響藻類生長的關(guān)鍵因子，但不是唯一的相關(guān)因子；適宜的氣象條件、多年累積的大量種源等，都會導致藍藻的爆發(fā)。在無法改變氣象條件的情況下，盡可能地改善水質(zhì)可以降低藍藻爆發(fā)的風險；而減少水庫中藍藻的種源也是必要手段。

作為封閉水體，于橋水庫是爾王莊水庫的唯一水源，因此爾王莊水庫的水質(zhì)和藻類爆發(fā)風險更多地取決于于橋水庫水質(zhì)的好壞。

4.3 魚類的作用

草魚可以有效地控制水庫菹草的持有量，同時爾王莊水庫不存在水草的生物多樣性，投放草魚也不會對沉水植物的種群造成破壞，另外調(diào)水期間還會有新的菹草種源進入爾王莊水庫。所以，投放草魚的方法比打撈水草更簡單，而且還有一定的經(jīng)濟效益。

鰱魚和鳙魚具有攝食浮游生物的食性，可以降低藻類的生物量，是降低藍藻種源的重要手段。

5 建議

在爾王莊水庫現(xiàn)狀水質(zhì)、生物條件下，投放草魚可以有效地控制菹草的生物量，進而降低菹草死亡腐爛對水體造成二次污染的風險，建議投放草魚4萬尾。盡管目前爾王莊水庫爆發(fā)藍藻的可能性不大，但是投放鰱鳙魚可以很好地降低藻類的持有量，這對控制藍藻種源、降低藍藻的爆發(fā)風險有很大幫助，建議投放鰱鳙魚120.8萬尾。

現(xiàn)階段爾王莊水庫僅有菹草一種優(yōu)勢沉水植物，相對簡單而且便于管理，但缺乏量化管理。菹草在“魚-草-藻”關(guān)系中起到重要作用，所以必須予以科學的管理。建議每年春季通過分區(qū)采樣的方式估算當年水庫菹草可能達到的總量，進而決定是否需要打撈，建議購置駁船，以便統(tǒng)計出菹草的實際打撈量。

爾王莊水庫的漁業(yè)管理專設(shè)了水庫管理崗，其優(yōu)勢在于可以有效地保障魚類投放和捕撈，不會出現(xiàn)少投魚、濫捕魚的現(xiàn)象；但是，缺點在于沒有量化的管理。建議管理部門對每年的魚類投放品種、投放量、捕撈量開展調(diào)查，以便進行量化管理，并與水草、藻類的監(jiān)測數(shù)據(jù)相結(jié)合，綜合考慮，制定出捕撈和投放計劃，科學控制水庫魚-草-藻的平衡，確保天津市城市供水安全。

Research On the Balance of the Ecological System of Erwangzhuang Reservoir

WANG Li-lin，HU Yan-wei
（Luan River to Tianjin Project Management Office of Erwangzhuang，Tianjin 301802，China）

It is introduced of the present situation of the ecological environment in Erwangzhuang reservoir.Based on the research about the relationship of the reservoir fish-grass-algae，the balance method of fish-grass-algae was identified，and the measures of improving water quality by using ecological balance method was proposed，which provided an important basis for scientific improvement of reservoir water quality.

Erwangzhuang；reservoir；relationship；water quality

TV697.3+9

A

1004-7328（2014）01-0012-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.01.004

2013-09-05

王立林（1966-），男，高級工程師，主要從事水利工程、輸水調(diào)度及信息工程管理工作。