洱海水動(dòng)力特性與入湖污染物遷移擴(kuò)散規(guī)律研究

馬 巍，周 云，蘇建廣，蔣汝成，胡新啟

（1.中國水利水電科學(xué)研究院 水生態(tài)環(huán)境所，北京 100038；2.云南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院 規(guī)劃分院，云南 昆明 650021）

1 研究背景

洱海是云南九大高原湖泊中的第二大淡水湖，優(yōu)美的自然環(huán)境和良好的水生態(tài)質(zhì)量為大理白族人民的世代繁衍生息提供了重要的安全保障，并孕育了優(yōu)秀的白族文化，留下了“大理古城”歷史文化遺跡和“云南印象”等諸多文化名片，洱海已成為云南蜚聲海內(nèi)外的旅游勝地。但伴隨近30年來湖區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速崛起和旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，流域自然資源的不合理開發(fā)利用問題日益突出，從而使得洱海水質(zhì)逐漸變差［1］、湖泊水生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化［2］、水體富營養(yǎng)化進(jìn)程逐步加快［3-4］。國內(nèi)外許多學(xué)者針對洱海水質(zhì)及其富營養(yǎng)化演變等都進(jìn)行了大量的研究［1-4］，同時(shí)采用EFDC模型對洱海湖流特性及湖泊水質(zhì)與水生態(tài)模型做了初步探討［5-6］，但對風(fēng)場驅(qū)動(dòng)作用下的洱海湖流形態(tài)、環(huán)流結(jié)構(gòu)、入湖污染物遷移擴(kuò)散規(guī)律及其時(shí)空分布特征等方面研究有待進(jìn)一步深入，尤其是在新時(shí)代治水新思路“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的指引下，流域“兩違”整治、村鎮(zhèn)“兩污”整治、面源污染減量、節(jié)水治水生態(tài)修復(fù)、截污治污工程提速、流域執(zhí)法監(jiān)管、全民保護(hù)洱海（簡稱“七大行動(dòng)”）等措施在快速有序推進(jìn)和落實(shí)，洱海水質(zhì)近期也出現(xiàn)了一些可喜變化。因此，本文結(jié)合近年洱海保護(hù)治理措施下的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)及其環(huán)境背景條件，基于數(shù)學(xué)模型仿真技術(shù)研究洱海的水動(dòng)力特性及入湖污染物的遷移擴(kuò)散規(guī)律，分析洱海水質(zhì)年內(nèi)時(shí)空分布特征，揭示洱海北部湖灣藻類聚集及藻類水華發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以期為洱海流域水環(huán)境綜合治理和湖泊水生態(tài)修復(fù)與保護(hù)中長期規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

2 研究區(qū)概況

洱海地處云南省大理白族自治州中心地帶，隸屬瀾滄江流域一級支流黑惠江的支流，是大理市和周邊城鄉(xiāng)居民生產(chǎn)生活用水的供給源地。洱海形似耳狀，略呈狹長形，南北長42.5 km，東西寬5.9 km，湖岸線長128 km，呈北北西一南南東向展布（見圖1）。洱海最高水位1966.00m，對應(yīng)蓄水容量29.59億m3，法定最低運(yùn)行水位1964.30m，對應(yīng)蓄水容量25.3億m3［7］。洱海最大湖泊水面面積252 km2，最大水深21.3m，平均水深10.6m，流域面積2565 km2。

洱海流域?qū)賮啛釒Ц咴撅L(fēng)氣候，年均氣溫15.1℃，多年平均降水量為1060mm，湖面多年平均蒸發(fā)量為1208mm。洱海水量補(bǔ)給主要為大氣降水和入湖徑流，環(huán)湖周邊主要入湖河流有29條（洱海水系見圖1），其中北部為洱源和鄧川盆地，主要入湖河流有彌苴河、永安江、羅時(shí)江（簡稱“北三江”），入湖水量約占54.0%；西部為藏滇褶皺系，點(diǎn)蒼山屏列于洱海西岸，主要入湖河流有蒼山十八溪及棕樹河，入湖水量約占27.2%；東部有鳳尾箐、玉龍河、南村河、下和箐，入湖水量約占0.2%；南部入湖河流有波羅江、白塔河，入湖水量約占3.8%。湖周主要入湖溝渠有125條，大多分布在洱海西部蒼山區(qū)域，入湖水量約占14.8%。洱海有兩個(gè)出口，分別是位于南部的西洱河及東南角的引洱入賓出湖隧洞，其中西洱河多年平均出湖水量6.97億m3，引洱入賓隧洞自1994年建成以來多年平均引水量0.71億m3。

圖1 洱海流域水系及水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)示意圖

3 數(shù)據(jù)來源和研究方法

3.1數(shù)據(jù)來源水質(zhì)數(shù)據(jù)主要來自大理白族自治州環(huán)境監(jiān)測站、大理市環(huán)境監(jiān)測站2016、2018年湖區(qū)17個(gè)水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)逐月水質(zhì)監(jiān)測資料和2016、2018年洱海主要入湖河流逐月水質(zhì)監(jiān)測資料，水質(zhì)指標(biāo)主要包括化學(xué)需氧量（COD）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、總磷（TP）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、透明度和葉綠素等。水量數(shù)據(jù)主要來自于大理白族自治州水文水資源局編制《洱海水資源監(jiān)測評價(jià)年報(bào)》，降雨、蒸發(fā)及風(fēng)場資料主要來自于國家氣象局網(wǎng)站下載的大理州國控站數(shù)據(jù)。

3.2研究方法流場是湖泊中物質(zhì)輸移運(yùn)動(dòng)的主要載體，因而流場研究一直受到湖泊研究者高度重視。由于湖流運(yùn)動(dòng)緩慢，風(fēng)是湖流運(yùn)動(dòng)的主驅(qū)動(dòng)力且易受風(fēng)場變化影響，導(dǎo)致大規(guī)模的湖流觀測相對困難，因此數(shù)學(xué)模型近年來被廣泛地運(yùn)用于各類水體動(dòng)力學(xué)與水質(zhì)遷移擴(kuò)散的研究。

洱海東臨玉案山，西及點(diǎn)蒼山，處于北北西一南南東走向的峽谷中，湖面風(fēng)場受到湖周山勢影響氣流運(yùn)動(dòng)具有明顯的方向性，同時(shí)峽谷中無凸出山體遮擋，故湖面可采用均勻風(fēng)場條件。根據(jù)國內(nèi)外大量淺水湖泊的研究成果［8-11］表明，風(fēng)是洱海湖流運(yùn)動(dòng)的主驅(qū)動(dòng)力，其水流運(yùn)動(dòng)以風(fēng)生流為主，入湖污染負(fù)荷在風(fēng)生湖流和吞吐流的共同驅(qū)動(dòng)下完成湖內(nèi)的輸移擴(kuò)散。洱海屬大型中偏淺水型湖泊，其風(fēng)生湖流及入湖污染物在湖體中的遷移擴(kuò)散可用平面二維水流運(yùn)動(dòng)方程和對流擴(kuò)散方程進(jìn)行數(shù)學(xué)描述［8-9，12］，其中模擬指標(biāo)重點(diǎn)選擇近期影響洱海水質(zhì)類別變化的COD、CODMn、TP、TN4項(xiàng)。各類特征污染物指標(biāo)的生化反應(yīng)項(xiàng)均可作一級簡化處理，其中COD、CODMn考慮自凈衰減并通過自凈衰減系數(shù)和內(nèi)源釋放速率反映；TP、TN考慮各種物理、化學(xué)及生物因素引起的自然凈化與內(nèi)源釋放，通過綜合自凈和釋放系數(shù)反映。

采用矩形網(wǎng)格（250m×250m）對洱海湖體進(jìn)行計(jì)算單元?jiǎng)澐郑ê嫌?jì)3969個(gè)），采用變量交錯(cuò)布置的方式在計(jì)算網(wǎng)格上對上述方程進(jìn)行離散，其中對流項(xiàng)采用迎風(fēng)格式，擴(kuò)散項(xiàng)采用中心差分，用迭代法求解離散方程組。洱海出入湖河道按照流域水系分布（見圖1）和取用水情況概化為30條入湖河道、2條出湖河道和8個(gè)取水口，同時(shí)利用洱海2016年和2018年湖內(nèi)17個(gè)常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)（見圖1）每月一次的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)和同期的水位、流量、水質(zhì)及氣象數(shù)據(jù)資料，對洱海水動(dòng)力與水質(zhì)模型進(jìn)行了參數(shù)率定與模型校驗(yàn)，其中2016年數(shù)據(jù)用于模型參數(shù)率定，2018年數(shù)據(jù)用于模型驗(yàn)證。結(jié)果（見圖2、圖3）表明，洱海水動(dòng)力與水質(zhì)模型能夠較好地反映洱海的環(huán)流形態(tài)與入湖污染物的時(shí)空變化特征，模擬結(jié)果具有較高的精度，水動(dòng)力與水質(zhì)模型可為水情變化條件下的洱海湖流、湖泊水質(zhì)時(shí)空分布模擬提供科學(xué)的技術(shù)手段。

圖2 洱海流場圖（東南偏東風(fēng)）

圖3 2018年洱海水質(zhì)模擬效果（湖心284）

4 洱海水動(dòng)力特性

4.1洱海水流特點(diǎn)洱海湖泊運(yùn)動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)因素包括風(fēng)、科氏力、垂向水溫差異等，其中風(fēng)場是洱海水流運(yùn)動(dòng)的主驅(qū)動(dòng)力。作為大型中偏淺水型湖泊，具有淺水湖泊的水流特點(diǎn)，如風(fēng)生流、風(fēng)涌水、大范圍環(huán)流、入湖河流水流、湖濱沿岸帶植物中的水流和小范圍渦流等，其中風(fēng)生流與科氏力共同作用下形成的大范圍環(huán)流在洱海湖流中占絕對主導(dǎo)地位；當(dāng)洱海湖面持續(xù)的單向風(fēng)場發(fā)生時(shí)會(huì)將洱海表層水推向下風(fēng)端，則在下風(fēng)端形成下沉，在上風(fēng)端形成上涌，從而出現(xiàn)風(fēng)涌水。盡管洱海湖濱沉水植被分布面積由1980年代的約40%下降至目前的約10%［2］，但這些濕生植物仍將影響湖泊的流體動(dòng)力，特別是臨近湖岸的水流，即減少湍流和湖岸與開放水域的橫向交流，并導(dǎo)致沉水植物區(qū)和開放水域之間存在密度差，進(jìn)而造成局部區(qū)域水流［8］。

4.2洱海水動(dòng)力特性洱海主要入湖河流29條，呈向心狀注入湖泊，西洱河是洱海唯一的天然出口，引洱入賓隧洞是洱海向賓川供水的出湖通道。洱海常年蓄水量介于25.34～29.59億m3之間，年均蓄水湖容超過27億m3，而洱海年入湖水量僅約5.6億m3，入湖水量在湖泊內(nèi)的停留時(shí)間將長達(dá)5年之久，故洱海湖水置換周期長，湖流十分緩慢，并受西洱河節(jié)制閘調(diào)控影響已逐步演變成半封閉的人工調(diào)節(jié)湖泊。同時(shí)結(jié)合洱海流域水污染防治與洱海水質(zhì)保護(hù)需要，環(huán)湖截污工程實(shí)施將進(jìn)一步減少洱海入湖水量，湖泊的水動(dòng)力條件將被進(jìn)一步削弱。

受洱海流域北北西一南南東走向的峽谷地勢特征影響，洱海湖面風(fēng)場相對較為穩(wěn)定（風(fēng)向玫瑰圖見圖4），夏秋季（6—11月）以東風(fēng)（含東南偏東風(fēng)、東南風(fēng)）為主，季節(jié)內(nèi)主導(dǎo)風(fēng)向均在較小的范圍（≤45°區(qū)間）內(nèi)變化；冬春季（12月—次年4月）以西南偏西風(fēng)為主，因此受風(fēng)驅(qū)動(dòng)影響的洱海湖流形態(tài)和環(huán)流結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化特征，同時(shí)年內(nèi)不同風(fēng)場條件下的月均風(fēng)速變化不大（2.55～2.76 m/s）。

圖4 2018年洱海風(fēng)向玫瑰圖

在常年主導(dǎo)風(fēng)場（東風(fēng)，月均風(fēng)速為2.55～2.68m/s）作用下，洱海湖區(qū)自北向南依次形成了逆-順-逆-順-順-逆時(shí)針等6個(gè)環(huán)流（見圖5），其中挖色灣所在的逆時(shí)針環(huán)流最為發(fā)育，影響范圍廣泛，并影響了北部兩個(gè)順-逆時(shí)針環(huán)流和中南部向陽灣北部順時(shí)針環(huán)流的發(fā)育；受海東鎮(zhèn)凸出地形和風(fēng)場共同作用影響，在向陽灣附近的洱海東西岸最窄處出現(xiàn)了明顯的弱流區(qū)，不利于洱海中部與南部湖區(qū)水量與污染負(fù)荷的交換，東風(fēng)風(fēng)場條件下洱海全湖平均流速為1.50 cm/s，自北向南8個(gè)分區(qū)的湖流流速介于1.10～1.90 cm/s，其中喜洲灣湖流流速相對最大，而向陽灣北側(cè)的弱流區(qū)流速相對最小。

圖5 洱海流場圖（東風(fēng)）

在常年次主導(dǎo)風(fēng)場（西南偏西風(fēng)，月均風(fēng)速為2.59～2.76m/s）作用下，洱海湖面風(fēng)場較西南風(fēng)繼續(xù)向東偏移，與湖泊地理走向間的夾角進(jìn)一步加大，洱海湖區(qū)自北向南依次形成了順-逆-順-逆-順時(shí)針等5個(gè)環(huán)流（見圖6），其中洱海北部（含沙坪灣、海潮灣）湖區(qū)以順時(shí)針環(huán)流為主導(dǎo)；洱海中部的挖色灣以大型的逆時(shí)針環(huán)流為主導(dǎo)，在中部與北部湖區(qū)連接帶區(qū)（喜洲灣）形成了2個(gè)順-逆時(shí)針補(bǔ)償小環(huán)流；洱海南部湖區(qū)湖流仍以順時(shí)針環(huán)流為主導(dǎo)；受海東鎮(zhèn)凸出地形和風(fēng)場共同作用影響，在向陽灣附近的洱海東西岸最窄處仍存在一個(gè)弱流區(qū)，不利于洱海中部與南部湖區(qū)水量與污染負(fù)荷的交換。西南偏西風(fēng)場條件下洱海全湖平均流速為1.50 cm/s，自北向南8個(gè)分區(qū)的湖流流速介于1.20～2.00 cm/s，其中喜洲灣湖流流速相對最大（2.00 cm/s），而向陽灣北側(cè)的弱流區(qū)和北部湖區(qū)南側(cè)流速仍相對最?。?.20 cm/s）。

圖6 洱海流場圖（西南偏西風(fēng)）

綜上，洱海的常年主導(dǎo)風(fēng)向（東風(fēng)和西南偏西風(fēng)）均與洱海湖泊自然走向存在較大的夾角，在以風(fēng)場為主驅(qū)動(dòng)力的湖流結(jié)構(gòu)中，洱海湖流形成相對獨(dú)立的北、中、南3個(gè)湖區(qū)（見圖5、圖6），尤其是中部和南部湖區(qū)在向陽灣附近的洱海東西岸最窄處常形成一個(gè)弱流區(qū)，從而對入湖污染物的自北向南輸移擴(kuò)散十分不利，易出現(xiàn)洱海北部湖區(qū)水質(zhì)相對最差、南部次之和中部偏南湖區(qū)水質(zhì)相對最好的局面。同時(shí)多雨的夏秋季（6—11月）和少雨的冬春季（12月至次年5月）其出入湖河道徑流對洱海湖流形態(tài)和環(huán)流結(jié)構(gòu)均無明顯影響，但出入湖河道徑流年內(nèi)變化對出入湖河口區(qū)流態(tài)有較為明顯影響，如西洱河出湖口。

5 洱海入湖污染物遷移擴(kuò)散規(guī)律

洱海屬于大型中偏淺水湖泊，風(fēng)是湖流運(yùn)動(dòng)的主驅(qū)動(dòng)力，入湖污染物在風(fēng)生湖流驅(qū)動(dòng)及攜帶下參與全湖物質(zhì)循環(huán)與交換。入湖污染物在洱海湖泊內(nèi)的遷移擴(kuò)散特征及其時(shí)空分布特性，不僅受湖泊環(huán)流形態(tài)影響與控制，而且與入湖污染物的時(shí)空分布特征密切相關(guān)，同時(shí)亦受湖泊調(diào)度運(yùn)行方式影響。

5.1入湖污染負(fù)荷時(shí)空分布特征洱海流域氮磷及有機(jī)污染物以城鎮(zhèn)生活與農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染為主，主要通過入湖河流和農(nóng)灌排水溝渠入湖，年內(nèi)主要集中在雨季（6—10月）入湖。據(jù)估算，2018年（水文頻率P=45%，屬平水年）洱海全年入湖的COD、TP、TN負(fù)荷量分別為10919 t、131 t、1541 t（其年內(nèi)分布見圖7）。從年內(nèi)分布特征看，雨季入湖負(fù)荷約占79.0%～84.8%，非雨季節(jié)僅占15.2%～21.0%；從空間分布特征看，北三江入湖負(fù)荷約占38.7%～49.3%，西岸蒼山十八溪入湖負(fù)荷約占45.3%～54.7%，南部和東岸入湖負(fù)荷合計(jì)約占5.4%～11.6%；從污染物來源組成看，農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源負(fù)荷約占49.4%～62.0%，環(huán)湖截污后入湖的點(diǎn)源負(fù)荷約占15.0%～26.4%，湖面干濕沉降負(fù)荷約占23.0%～24.1%。因此來源于北三江和蒼山十八溪片區(qū)的大量點(diǎn)面源隨降雨徑流集中入湖是近年來洱海水質(zhì)超標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)境因素，同時(shí)也是影響洱海水質(zhì)年內(nèi)分布過程的決定性因素。

圖7 2018年洱海入湖污染負(fù)荷年內(nèi)分布過程

入湖污染物總量及其年內(nèi)分布過程是影響洱海水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵因素，同時(shí)洱海入湖污染物的空間分布特征也將對湖區(qū)水質(zhì)空間分布產(chǎn)生重要影響。對比分析2018年洱海北部北三江、洱海西部蒼山18溪和南部2河年內(nèi)入湖水質(zhì)（見圖8）表明，北三江和南部2河的COD和TP濃度明顯高于蒼山18溪，但蒼山18溪來水的TN濃度較北部和南部河流差，這與18溪河流流程相對很短且入湖前多經(jīng)過大面積的農(nóng)業(yè)耕作區(qū)關(guān)系密切。洱海分區(qū)河流年內(nèi)水質(zhì)差異性比較結(jié)果說明，調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)以減少化肥施用及水土流失中的肥效損失，以及在農(nóng)業(yè)耕作區(qū)與湖濱帶銜接區(qū)建設(shè)生態(tài)調(diào)蓄帶等水污染防治措施是非常必要的，對控制農(nóng)田面源產(chǎn)生及氮磷流失、減少高濃度初期雨污水入湖均具有十分重要的作用。

圖8 2018年洱海分區(qū)河流入湖水質(zhì)年內(nèi)變化過程

5.2洱海入湖污染物遷移擴(kuò)散特征受地理位置、流域面積大小、湖泊容積及社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等多方面因素影響，洱海流域入湖污染物在湖泊內(nèi)的遷移擴(kuò)散過程有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）洱海湖容大、湖泊換水周期長，不利于入湖污染物外排。2016—2018年洱海出入湖水量均約為6億m3左右，同時(shí)期洱海蓄水庫容超過27億m3，在不考慮湖面蒸發(fā)損失條件下，洱海湖泊水體的換水周期長達(dá)5年之久，主要從洱海北部（北三江）和西岸（蒼山十八溪）入湖的大量污染負(fù)荷在諸多環(huán)流的水力驅(qū)動(dòng)和攜帶作用下自北向南輸移擴(kuò)散過程中，大量的氮、磷負(fù)荷沉積到湖底，并逐步累積成為內(nèi)源，洱海流域的自然環(huán)境條件十分不利于入湖污染物的順利外排。如2018年全年入湖的COD、TN、TP負(fù)荷量分別為10919 t、1541 t、131 t，經(jīng)西洱河、引洱入賓隧洞出湖的COD、TN、TP負(fù)荷量分別為9372 t、360 t、18 t，3指標(biāo)的滯湖比分別為14.2%、76.6%和86.2%，即有超過76%的總氮和86%的總磷負(fù)荷沉積于湖底或被水生生物、陸生植物吸收。

（2）湖泊水質(zhì)受流域降雨量影響顯著，且無明顯的滯后效應(yīng)。根據(jù)洱海流域降雨量、逐月入湖水質(zhì)資料和洱海年內(nèi)水質(zhì)變化過程（見圖9）可知，在降雨量相對稀少的11月—次年5月，洱海各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)（主要包括COD、CODMn、TP、TN等）濃度較低且變化均較為平緩，基本均滿足湖泊Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（其中TN不參評）；5月中下旬逐步進(jìn)入雨季，大量的農(nóng)田面源污染和農(nóng)灌溝渠中累積的點(diǎn)源負(fù)荷跟隨降雨徑流入湖，從而導(dǎo)致5—6月份洱海水質(zhì)出現(xiàn)明顯的跳躍，隨后的7、8、9月洱海水質(zhì)均保持在一個(gè)相對較高的水平，與流域的降雨量水平呈現(xiàn)較好的一致性（見圖10），并隨著雨季的結(jié)束，10月份以后洱海水質(zhì)又快速好轉(zhuǎn)。

圖9 2018年洱海湖區(qū)整體水質(zhì)年內(nèi)變化過程圖

圖10 洱海湖泊水質(zhì)與流域降雨量相關(guān)關(guān)系圖

（3）洱海年內(nèi)水質(zhì)變化受湖泊雨季蓄水調(diào)度運(yùn)行關(guān)系密切?；?018年洱海湖區(qū)整體水質(zhì)（以COD、TP為例）與月均水位間的變化關(guān)系（見圖11）可知，洱海年內(nèi)水位最高值出現(xiàn)在9月，同期湖區(qū)水質(zhì)濃度最高；洱海水位在10月—次年5月份逐步下降，而該期間的水質(zhì)濃度也呈逐月降低趨勢；同時(shí)隨著雨季來臨，大量的農(nóng)田面源及排水溝渠積存的點(diǎn)源負(fù)荷隨降雨徑流入湖，導(dǎo)致入汛后洱海水質(zhì)快速升高，并在6—10月維持較高的濃度水平。在當(dāng)前流域水資源僅能維持湖泊水量基本平衡的條件下，雨季將大量的面源負(fù)荷攔蓄在湖內(nèi)是洱海雨季水質(zhì)濃度大幅度升高的關(guān)鍵所在。因此，要改變洱海目前因資源型缺水下的“蓄渾排清”調(diào)度運(yùn)行方式，必須依托外流域調(diào)水工程，在“三先三后（即先節(jié)水后調(diào)水，先治污后通水，先環(huán)保后用水）”原則指引下，充分利用洱海的4.25億m3的調(diào)蓄庫容，在面源大量輸入的季節(jié)盡可能少蓄水，汛后蓄水期來水量不足時(shí)由外流域引水補(bǔ)充以實(shí)現(xiàn)洱海年內(nèi)水量的基本平衡，從而實(shí)現(xiàn)洱海水資源調(diào)度的“蓄清排渾”效果，將促進(jìn)洱海湖區(qū)整體水質(zhì)達(dá)標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

圖11 2018年洱海水質(zhì)與湖區(qū)水位變化關(guān)系圖

（4）洱海水質(zhì)呈北部高-中間低-南部稍高、西邊高-東邊低的空間分布格局。受湖泊地形地貌條件、入湖污染物時(shí)空分布狀況、流域來水條件及湖面風(fēng)場驅(qū)動(dòng)等因素的綜合影響，洱海主要污染物濃度在空間上形成了北部湖區(qū)高-中心湖區(qū)低-南部湖區(qū)稍高、湖西區(qū)高-湖東區(qū)略低的空間分布格局，在時(shí)間上形成了旱季（11月—次年5月）洱海水質(zhì)整體較好（見圖12（a））、雨季來臨后洱海水質(zhì)快速變差并在整個(gè)雨季（6—10月）維持在較高的濃度水平（見圖12（b）），雨季結(jié)束后（11月）洱海湖區(qū)整體水質(zhì)呈現(xiàn)快速好轉(zhuǎn)趨勢。

圖12 2018年洱海旱季和雨季湖區(qū)水質(zhì)空間分布圖（以TP為例）

（5）位于洱海北部的沙坪灣、海潮灣、雙廊灣、紅山灣均是洱海營養(yǎng)鹽輸入相對較多、水質(zhì)相對較差或湖流條件相對靜止的湖灣，湖灣豐富的營養(yǎng)鹽條件和相對靜止的水動(dòng)力環(huán)境為藻類的本地生長提供物質(zhì)基礎(chǔ)和動(dòng)力環(huán)境，同時(shí)受風(fēng)生湖流驅(qū)動(dòng)影響湖灣外的表層浮藻帶入湖灣進(jìn)而逐步形成累積，因此大量的營養(yǎng)鹽輸入和相對不利的靜止水流環(huán)境是洱海北湖湖灣易出現(xiàn)藻類富集的重要驅(qū)動(dòng)因素。

6 結(jié)論

（1）洱海屬大型中偏淺水湖泊，具有淺水湖泊的水流特點(diǎn)，風(fēng)是湖流運(yùn)動(dòng)的主驅(qū)動(dòng)力。在常年主導(dǎo)風(fēng)場（東風(fēng)、西南偏西風(fēng)）作用下，湖區(qū)平均流速為1.1～2.5 cm/s，洱海湖流形態(tài)以風(fēng)生環(huán)流為主，自北向南依次為逆-順-逆-順-順-逆時(shí)針等5～6個(gè)大小不等的環(huán)流，湖區(qū)環(huán)流結(jié)構(gòu)復(fù)雜，北部、中部和南部水流運(yùn)動(dòng)界限較為清晰，中部與南部湖區(qū)湖流運(yùn)動(dòng)及水量交換存在一定的弱流帶，不利于北部、中部污染物向南部遷移擴(kuò)散并經(jīng)西洱河出湖。

（2）洱海年均蓄水湖容超過27億m3，年入湖水量僅約6億m3，湖泊水力停留時(shí)間將超過5年，北部湖灣水體的停留時(shí)間更長。主要來自洱海北三江和蒼山18溪的入湖污染物在湖流驅(qū)動(dòng)和攜帶作用下自北向南輸移擴(kuò)散過程中，接近或超過80%的氮、磷負(fù)荷滯留在湖泊內(nèi)，不利于入湖污染物順利外排，同時(shí)會(huì)逐步加重洱海的內(nèi)源污染。洱海主要污染物濃度受雨季降雨徑流攜帶大量面源入湖及因流域水資源短缺攔蓄全部雨季雨污水影響顯著，并在雨季大量污染物自北部及西部農(nóng)業(yè)耕作區(qū)及南部城鎮(zhèn)建成區(qū)入湖后，從而形成洱海水質(zhì)北部高-中間低-南部稍高、西邊高-東邊略低及雨季（6～10月）水質(zhì)明顯變差的時(shí)空分布格局。

（3）解決洱海水質(zhì)污染問題的關(guān)鍵依然在于流域點(diǎn)、面源污染的綜合治理，控制雨季初期雨污水入湖，并逐步減少雨季點(diǎn)面源污染物入湖。同時(shí)流域水資源調(diào)配與湖泊內(nèi)水量調(diào)度作為一種輔助手段，在保障流域防洪安全的前提下，通過外流域引水改變目前洱海因水資源短缺將大量點(diǎn)面源負(fù)荷攔蓄在湖內(nèi)的調(diào)度運(yùn)行方式，在面源大量輸入的季節(jié)盡可能少蓄水，汛后蓄水期來水量不足時(shí)由外流域引水補(bǔ)充以實(shí)現(xiàn)洱海年內(nèi)水量的基本平衡，從而實(shí)現(xiàn)洱海水資源調(diào)度的“蓄清排渾”效果，是解決洱海水質(zhì)污染問題并減緩雨季水質(zhì)快速變差的關(guān)鍵所在。