全封閉圍隔對(duì)滇池藍(lán)藻的阻隔效果分析

范麥妮，楊逢樂(lè)，李　杰

(云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650034)

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全封閉圍隔對(duì)滇池藍(lán)藻的阻隔效果分析

范麥妮，楊逢樂(lè)，李杰

(云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650034)

摘要：云南省環(huán)境科學(xué)研究院建設(shè)全封閉圍隔工程控制藍(lán)藻水華災(zāi)害。全封閉圍隔對(duì)藍(lán)藻的阻隔效果較好：在78.13%的時(shí)間里，風(fēng)力較弱(1級(jí)和2級(jí)風(fēng))的情況下，全封閉圍隔可完全阻隔藍(lán)藻，阻擋和導(dǎo)流藍(lán)藻效果顯著；在93.78%的時(shí)間里(1、2、3級(jí)風(fēng))，全封閉圍隔可阻隔絕大多數(shù)藍(lán)藻，其攔擋和導(dǎo)流效果仍然較好；但在極端惡劣天氣，如大風(fēng)浪(4級(jí)風(fēng)以上)的情況下圍隔受風(fēng)生流影響出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，其阻隔和導(dǎo)流藍(lán)藻的功能部分喪失。

關(guān)鍵詞：全封閉圍隔；藍(lán)藻控制；阻隔效果；滇池

藍(lán)藻水華是富營(yíng)養(yǎng)化湖泊常見(jiàn)的環(huán)境災(zāi)害。水華引起溶解氧耗竭、透明度降低，導(dǎo)致湖泊水質(zhì)惡化、加速湖泊老化；釋放藻毒素，引起水生生物大量死亡，降低水體生物多樣性：從而使湖泊生態(tài)功能和水功能遭受破壞[1-3]。

滇池藍(lán)藻水華暴發(fā)已呈周年性趨勢(shì)，位于西南盛行風(fēng)下風(fēng)向的滇池北岸近岸水域更是水華重災(zāi)區(qū)[4-5]。滇池北岸近岸水域地處海埂公園、西山索道一帶水域，是昆明國(guó)家旅游度假區(qū)中重要的“黃金水域”，也是國(guó)內(nèi)外觀光游客了解滇池的重要窗口，對(duì)昆明城市形象有著十分重要的影響。該區(qū)域的藍(lán)藻水華災(zāi)害控制是滇池水體景觀改善和水環(huán)境質(zhì)量提高的重要工作內(nèi)容。

1工程概況

2012年6月，云南省環(huán)境科學(xué)研究院在滇池北岸近岸水域?qū)嵤┧{(lán)藻水華災(zāi)害控制應(yīng)急工程，建設(shè)全封閉圍隔阻隔來(lái)自大湖面的漂浮藍(lán)藻。全封閉圍隔具有阻隔圍隔內(nèi)外湖流和波浪的功能，防止圍隔內(nèi)外的水流交換、阻止圍隔外漂浮藍(lán)藻隨波浪翻入圍隔內(nèi)近岸水域，屬控制藍(lán)藻災(zāi)害的應(yīng)急性、非永久性工程。

全封閉圍隔建于滇池北岸海埂大堤以南近岸水域，北緯24°57'49"，東經(jīng)102°38'54"。圍隔全長(zhǎng)1200m，東端與草海連通外海船閘口處相連接，西端與龍門村藻水分離站岸線平行。圍隔設(shè)置方向?yàn)槲髂戏较?，與滇池主導(dǎo)風(fēng)向一致，在風(fēng)力作用下將攔擋于圍隔外側(cè)的藍(lán)藻導(dǎo)流至東北側(cè)的船閘口，在船閘口利用現(xiàn)有固定式藍(lán)藻抽吸站高效快速清除藍(lán)藻。

2對(duì)藍(lán)藻的阻隔效果分析

2012年7月26日—2013年2月19日的滇池海埂氣象站日平均風(fēng)級(jí)和風(fēng)速記錄顯示，滇池北岸日平均最低風(fēng)級(jí)1級(jí)，日平均最高風(fēng)級(jí)4級(jí)，日平均風(fēng)級(jí)2級(jí)；日平均最低風(fēng)速0.3m/s，日平均最高風(fēng)速7.2 m/s，日平均風(fēng)速為2.08m/s；風(fēng)向以南風(fēng)、西南風(fēng)為主。其中，0級(jí)風(fēng)未出現(xiàn)，1級(jí)風(fēng)出現(xiàn)頻率為47.66%，2級(jí)風(fēng)出現(xiàn)頻率為30.47%，3級(jí)風(fēng)出現(xiàn)頻率為15.63%，4級(jí)風(fēng)及以上出現(xiàn)頻率為6.24%。因此，滇池北岸盛行風(fēng)向多為西南風(fēng)；風(fēng)級(jí)主要是1、2級(jí)風(fēng)，3級(jí)風(fēng)出現(xiàn)頻率較少，4級(jí)風(fēng)及以上風(fēng)級(jí)出現(xiàn)頻率極低。

表1　示范區(qū)風(fēng)級(jí)出現(xiàn)頻率表

課題組對(duì)不同風(fēng)力條件下圍隔對(duì)藍(lán)藻的攔擋和導(dǎo)流效果進(jìn)行了觀測(cè)。

2.11級(jí)風(fēng)下圍隔對(duì)藍(lán)藻的攔擋和導(dǎo)流效果

以2012年9月18日的觀測(cè)記錄為例。當(dāng)日氣象觀測(cè)站記錄風(fēng)速為0.4m/s，風(fēng)力為1級(jí)，風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)。示范區(qū)現(xiàn)場(chǎng)湖面平靜，幾乎不產(chǎn)生波浪。2012年9月18日拍攝的現(xiàn)場(chǎng)照片顯示，藍(lán)藻明顯聚集于圍隔外側(cè)，圍隔內(nèi)外藍(lán)藻濃度對(duì)比明顯。東北角和西北角沿岸處，圍隔內(nèi)藍(lán)藻聚集明顯低于圍隔外，圍隔對(duì)藍(lán)藻的導(dǎo)流效果顯著。項(xiàng)目組觀測(cè)結(jié)果顯示，當(dāng)風(fēng)級(jí)為1級(jí)時(shí)，風(fēng)力較弱，湖面平靜，幾乎不產(chǎn)生波浪。在波浪作用極弱的情況下，圍隔外藍(lán)藻不易在浪的攜帶下跨越圍隔，全封閉圍隔實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍藍(lán)藻的完全攔擋。由于風(fēng)浪較弱，全封閉圍隔以西南風(fēng)為動(dòng)力的藍(lán)藻導(dǎo)流作用相對(duì)也會(huì)減弱，但導(dǎo)流效果依然明顯。

根據(jù)氣象統(tǒng)計(jì)資料，滇池北岸1級(jí)風(fēng)出現(xiàn)頻率為47.66%，即，在47.66%的時(shí)間里，全封閉圍隔可完全攔擋來(lái)自大湖面的藍(lán)藻，并將其導(dǎo)流至沿岸。全封閉圍隔對(duì)外圍藍(lán)藻的攔擋導(dǎo)流效果十分明顯。

2.22級(jí)風(fēng)下圍隔對(duì)藍(lán)藻的攔擋和導(dǎo)流效果

以2012年7月31日的觀測(cè)記錄為例。當(dāng)日氣象觀測(cè)站記錄風(fēng)速為2.2m/s，風(fēng)力為2級(jí)，風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)。湖面出現(xiàn)風(fēng)浪，但浪高較小，風(fēng)浪作用較弱。2012年7月31日拍攝的現(xiàn)場(chǎng)照片顯示，藍(lán)藻明顯聚集于圍隔外圍水域。東北角和西北角的圍隔處，圍隔外藍(lán)藻的密度明顯高于圍隔內(nèi)。項(xiàng)目組觀測(cè)結(jié)果顯示，當(dāng)風(fēng)級(jí)為2級(jí)時(shí)，風(fēng)力略加強(qiáng)，湖面出現(xiàn)輕微波浪，但波浪作用較小，不易將藍(lán)藻攜裹進(jìn)入圍隔內(nèi)水域，全封閉圍隔基本實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍藍(lán)藻的攔擋。由于風(fēng)浪作用加強(qiáng)，全封閉圍隔對(duì)外圍藍(lán)藻的導(dǎo)流作用也相應(yīng)加強(qiáng)，導(dǎo)流效果顯著。

根據(jù)氣象統(tǒng)計(jì)資料，滇池北岸2級(jí)風(fēng)出現(xiàn)頻率為30.47%，即，在30.47%的時(shí)間里，全封閉圍隔可完全攔擋來(lái)自大湖面的藍(lán)藻，并將其導(dǎo)流至沿岸。全封閉圍隔對(duì)外圍藍(lán)藻的攔擋導(dǎo)流效果十分明顯。

2.33級(jí)風(fēng)下圍隔內(nèi)外攔擋、導(dǎo)流效果

以2012年11月8日的觀測(cè)記錄為例。當(dāng)日氣象觀測(cè)站記錄風(fēng)速為5.4m/s，風(fēng)力為3級(jí)，風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)。湖面出現(xiàn)波浪，且波浪較為明顯。2012年11月8日拍攝的現(xiàn)場(chǎng)照片顯示，圍隔外圍水域藍(lán)藻濃度較高，且明顯高于圍隔內(nèi)水域。東北角和西北角的圍隔處，圍隔外藍(lán)藻的密度明顯高于圍隔內(nèi)。項(xiàng)目組觀測(cè)結(jié)果顯示，當(dāng)風(fēng)級(jí)為3級(jí)時(shí)，風(fēng)力較強(qiáng)，湖面出現(xiàn)明顯波浪，且波浪作用較強(qiáng)，受風(fēng)生流影響，圍隔局部區(qū)段短時(shí)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，導(dǎo)致少量藍(lán)藻進(jìn)入圍隔內(nèi)水域。由于風(fēng)浪作用加強(qiáng)，全封閉圍隔對(duì)外圍藍(lán)藻的導(dǎo)流作用也相應(yīng)加強(qiáng)，導(dǎo)流效果加強(qiáng)。

根據(jù)氣象統(tǒng)計(jì)資料，滇池北岸3級(jí)風(fēng)出現(xiàn)頻率為15.63%，即，在15.63%的時(shí)間里，全封閉圍隔可將絕大多數(shù)藍(lán)藻阻隔于示范區(qū)外圍，并將其導(dǎo)流至沿岸；但出現(xiàn)藍(lán)藻進(jìn)入示范區(qū)的現(xiàn)象，全封閉圍隔對(duì)外圍藍(lán)藻的攔擋導(dǎo)流效果有所減弱。

2.44級(jí)風(fēng)及以上風(fēng)級(jí)圍隔內(nèi)外攔擋、導(dǎo)流效果

以2013年2月8日的觀測(cè)記錄為例。當(dāng)日氣象觀測(cè)站記錄風(fēng)速為6.7m/s，風(fēng)力為4級(jí)，風(fēng)向?yàn)槲黠L(fēng)。湖面波浪較大。2013年2月8日拍攝的現(xiàn)場(chǎng)照片顯示，圍隔外圍水域藍(lán)藻可以在波浪的攜裹作用下進(jìn)入示范區(qū)，全封閉圍隔對(duì)藍(lán)藻的阻隔較差。但在較強(qiáng)的風(fēng)浪作用下，大量藍(lán)藻被導(dǎo)流至東北角和西北角，圍隔對(duì)藍(lán)藻的導(dǎo)流作用極強(qiáng)。項(xiàng)目組觀測(cè)結(jié)果顯示，當(dāng)風(fēng)級(jí)大于4級(jí)時(shí)，風(fēng)力較強(qiáng)，湖面出現(xiàn)較大波浪，且波浪作用極強(qiáng)。圍隔受風(fēng)生流影響，出現(xiàn)部分下沉現(xiàn)象，其阻隔和導(dǎo)流藍(lán)藻的功能部分喪失，堆積在圍隔外圍的高濃度藻漿部分進(jìn)入示范區(qū)，示范區(qū)水質(zhì)受到較大影響。

根據(jù)氣象統(tǒng)計(jì)資料，滇池北岸4級(jí)及以上風(fēng)級(jí)出現(xiàn)頻率為6.24%，即在6.24%的時(shí)間里，全封閉圍隔阻隔和導(dǎo)流藍(lán)藻的功能部分喪失。通過(guò)長(zhǎng)期觀察，即使在4級(jí)及以上風(fēng)級(jí)出現(xiàn)的情況下，風(fēng)浪也難以躍過(guò)圍隔進(jìn)入示范區(qū)，示范內(nèi)外水體的交換主要是風(fēng)生流導(dǎo)致圍隔下沉所致。

3結(jié)論及存在問(wèn)題

在風(fēng)力為1、2級(jí)的情況下，風(fēng)力較弱，示范區(qū)現(xiàn)場(chǎng)湖面平靜，波浪較小。在波浪作用極弱的情況下，圍隔外藍(lán)藻不易在波浪的攜帶下跨越圍隔，進(jìn)入示范區(qū)水體，全封閉圍隔實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍藍(lán)藻的完全攔擋。以西南風(fēng)為動(dòng)力的全封閉圍隔的藍(lán)藻導(dǎo)流功能可穩(wěn)定發(fā)揮作用，導(dǎo)流效果明顯。3級(jí)風(fēng)時(shí)，風(fēng)浪作用加強(qiáng)，圍隔局部區(qū)段短時(shí)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，絕大多數(shù)藍(lán)藻雖被全封閉圍隔阻隔于示范區(qū)外圍，但仍有少部分藍(lán)藻進(jìn)入示范區(qū)。在大風(fēng)浪情況下，尤其是4級(jí)以上風(fēng)級(jí)情況下，圍隔受風(fēng)生流影響出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，其阻隔和導(dǎo)流藍(lán)藻的功能部分喪失。

因此，在78.13%的時(shí)間里，風(fēng)力較弱(1級(jí)和2級(jí)風(fēng))的情況下，全封閉圍隔可完全阻隔藍(lán)藻，阻擋和導(dǎo)流藍(lán)藻效果顯著。在93.78%的時(shí)間里(1、2、3級(jí)風(fēng))，全封閉圍隔可阻隔絕大多數(shù)藍(lán)藻，其攔擋和導(dǎo)流效果仍然較好。但是在極端惡劣天氣，如大風(fēng)浪(4級(jí)風(fēng)以上)的情況下，圍隔受風(fēng)生流影響出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，其阻隔和導(dǎo)流藍(lán)藻的功能部分喪失，堆積在圍隔外圍的高濃度藻漿部分進(jìn)入示范區(qū)，對(duì)示范區(qū)水質(zhì)影響較大。由此可知，加強(qiáng)圍隔的抗風(fēng)浪能力是全封閉圍隔阻擋和導(dǎo)流藍(lán)藻成敗的關(guān)鍵所在。

參考文獻(xiàn)：

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Effect of Enclosed Enclosure in Controlling the Water Bloom in Dianchi Lake

FAN Mai-ni1, YANG Feng-le1, LI Jie1

(Yunnan Institute of Environmental Science, Kunming Yunnan 650034 ,China)

Abstract：The enclosed enclosure was experimented to control the water bloom in Dianchi Lake. The effect of the enclosure was excellent in general. The water bloom was completely isolated by the enclosure when wind force scale was measured in 1or 2 level that occurrence frequency was about 78.13%. The bloom was mostly isolated when wind force scale were 1, 2 and 3 levels in the occurrence frequency of 93.78%. However, the enclosure partially lost its function in the extremely bad weather, especially in or above 4 level wind.

Key words：enclosed enclosure; blue algae control; enclosure effect; Dianchi Lake

中圖分類號(hào)：X52

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-9655(2016)01-0031-04

作者簡(jiǎn)介：范麥妮(1983-)，女，碩士，工程師，研究方向：環(huán)境污染控制。

基金項(xiàng)目：云南省科學(xué)技術(shù)廳社會(huì)發(fā)展科技計(jì)劃-社會(huì)事業(yè)發(fā)展項(xiàng)目：富營(yíng)養(yǎng)化水體藍(lán)藻資源化利用關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用(2012CA017)。

收稿日期：2015-09-11