九龍江北溪流域藻類暴發(fā)回顧及應(yīng)急調(diào)度研究

摘要：九龍江北溪下游是漳州、廈門地區(qū)主要飲用水源地。近年來，隨著全球變暖以及各類污水排放量增加，該流域多次發(fā)生的水華事件，說明九龍江的水生態(tài)環(huán)境遭到破壞。本文通過回顧性研究藻類生長和流速的關(guān)系，提出了通過白沙水庫放水，提高流域流速來抑制藻類生長的措施，控制藻類水華，保障流域供水安全。

關(guān)鍵詞：九龍江北溪;水庫;藻類;水華;流速;應(yīng)急調(diào)度

中圖分類號：X820? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：2095-672X（2021）01-0054-04

DOI.10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2021.01.008

Review and emergency dispatch of algae outbreak in North Creek of Jiulong River

Chen Hui

（Fujian Provincial Investigation， Design & Research Institute of Water Conservancy & Hydropower， Fuzhou Fujian 350000， China）

Abstract： The lower reaches of the north creek of Jiulong River are the main drinking water sources in Zhangzhou and Xiamen. With global warming and sewage discharge， water blooms have occurred many times in recent years， indicating that the water ecological environment of Jiulong River has been destroyed. Based on the retrospective study of the relationship between algae growth and water flow rate， this paper puts forward the measures to inhibit algae growth by releasing water from Baisha Reservoir and increasing the water flow rate， to control algae bloom and to ensure the safety of water supply in the basin.

Key words： North Creek of Jiulong River; Reservior; Algae; Water bloom; Water flow rate; Emergency dispatch

1? ? 九龍江北溪概況

九龍江北溪河長272km，流域面積9640km2，涉及龍巖市的連城縣、新羅區(qū)、上杭縣、漳平市;漳州市的華安縣，長泰縣、南靖縣、薌城區(qū)、龍文區(qū)、龍海市等，而作為漳州、廈門地區(qū)主要飲用水來源地的江東庫區(qū)位于北溪下游。

北溪上游萬安水庫、白沙調(diào)節(jié)庫容兩個水庫調(diào)節(jié)庫容之和為2.78億m3，兩個水庫可以起到一定的蓄豐補枯作用。九龍江北溪干流十級開發(fā)，即：溪仔口、華口、小杞、西陂、綿良、華安和紅旗山、羅溪、龍頭山、天宮、利水。北溪干流的梯級電站均屬日調(diào)節(jié)電站，其水量調(diào)節(jié)能力十分有限。

2? ? 藻類暴發(fā)回顧性評價

九龍江北溪干流河段曾多次發(fā)生過藻類水華現(xiàn)象。2009年1月，北溪漳平溪仔口以下河段均發(fā)生不同程度的甲藻水華現(xiàn)象，至3月6日水質(zhì)才逐漸平穩(wěn)。2011年8月，北溪干流漳平華寮大橋至華口壩址處再一次發(fā)生水華。2013年3月中旬，江東庫區(qū)水面出現(xiàn)大面積藻類漂浮，藻類優(yōu)勢種以綠藻、硅藻為主，3月20日水質(zhì)逐漸平穩(wěn)。2017年8月，北溪上游發(fā)生疑似甲藻現(xiàn)象，經(jīng)檢測藻類優(yōu)勢種為隱藻。在2009年和2017年的水華事件中，均采取了上游水庫放水的應(yīng)急處理方式，本文主要利用歷史數(shù)據(jù)對上游放水對下游的水質(zhì)改善效果進行分析。

在2009年的甲藻水華事件中，萬安水電站、白沙水電站在2月5-7日開啟機組放水，其中5日白沙水庫出庫流量66.9m3/s，6日白沙水庫出庫流量137.3m3/s，7日白沙出庫流量112.8m3/s，下游漳平、浦南水文站流量明顯增加，其中漳平站、華安電站出庫流量2月6日達到峰值，浦南站流量2月7日達到峰值，如圖1所示。

本文收集了甲藻暴發(fā)期間白沙水庫放水前后的水質(zhì)資料，對放水前后北溪干流各斷面的水質(zhì)進行對比。放水前后，干流溪仔口至郭坑大橋斷面高錳酸鹽指數(shù)總體變化幅度不大，但江東進水口、北引閘前斷面高錳酸鹽指數(shù)放水后與放水前相比有比較明顯的下降趨勢，如圖2所示。

從氨氮的趨勢上看，西陂庫區(qū)至浦南水文站斷面的氨氮放水后較放水前發(fā)生明顯下降，但是江東進水口和北引閘前氨氮在白沙水庫放水后略有增加，同時也可以發(fā)現(xiàn)，2月6-10日，氨氮的峰值斷面逐漸往下游斷面移動并下降，2月10日和11日氨氮峰值均出現(xiàn)在利水?dāng)嗝妗?/p>

放水后西陂至郭坑橋斷面的總磷變化幅度不大，略微增加，而江東進水口和北引閘前斷面的總磷明顯下降。放水后溪仔口、櫸子洲和小杞斷面的總磷濃度大幅下降，2月9日總磷下降至0.1mg/L以下。

溪仔口至郭坑大橋斷面總氮在放水后有比較明顯的下降，但江東進水口和北引閘前斷面總氮較放水前差別不大。

從圖中也可以看出，2009年白沙水庫放水后，水質(zhì)改善作用最明顯的斷面主要集中在溪仔口、櫸子洲、小杞和西陂斷面，對于下游江東水庫的水質(zhì)改善作用不明顯。

3? ? 甲藻暴發(fā)與水文情勢的關(guān)系

擬多甲藻是廣溫性藻類，可在10～28℃大量繁殖，形成水華，一般甲藻的最適生長水溫為13～15℃。并且只要環(huán)境條件合適，曾發(fā)生過甲藻的水域很有可能再次暴發(fā)。有研究表明，在小于0.2m/s的流速條件下，擬多甲藻可大量繁殖，而大于0.2m/s的流速條件下，甲藻的生長受到明顯的抑制。本文對2009年甲藻暴發(fā)前、后期的白沙出庫、漳平斷面等典型斷面的流量、流速進行比較分析，為防止甲藻暴發(fā)的流量管控提供科學(xué)依據(jù)。

本文收集九龍江干流上漳平水文站流量、流速數(shù)據(jù)（2006-2008年）可以得到該河段流量與流速關(guān)系。如圖3所示。將2009年1-3月的流量數(shù)據(jù)代入方程中，計算出對應(yīng)流速，結(jié)果見圖4。

甲藻暴發(fā)前期（1月13-21日），漳平斷面的流速范圍0.12～0.20m/s，基本處于甲藻適宜生長的流速范圍。2月5-7日萬安、白沙水庫放水使漳平斷面流速增加至0.66m/s、0.51m/s，溪仔口庫區(qū)的葉綠素a在2月6-7日迅速降低;2月17日-3月4日，漳平斷面流量下降，流速范圍0.13～0.17m/s，溪仔口庫區(qū)的葉綠素a在2月17-26日再一次增加，說明流速是影響甲藻生長的重要因子。同時，溪仔口庫區(qū)的葉綠素a在2月11-16日出現(xiàn)折線型增長的趨勢，對應(yīng)流速，該時間段內(nèi)有個別天數(shù)流速低于0.2m/s，說明在低于0.2m/s流速的條件下甲藻生長需要一定的時間。因此在預(yù)防甲藻暴發(fā)的流量管控上，要避免北溪干流各斷面的流速長時間低于0.2m/s，在枯水期可采取間斷性放水的措施提高下游斷面流速。

4? ? 藻類暴發(fā)調(diào)度

2009年甲藻暴發(fā)后，2月5-7日，白沙水庫出庫流量分別為66.9m3/s、137.3m3/s、112.8m3/s，漳平站流速大于0.2m/s，2月7日，溪仔口電站葉綠素a濃度降至10μg/L以下，藻類暴發(fā)得到控制。據(jù)此，九龍江北溪藻類暴發(fā)調(diào)度以白沙水庫泄放流量，增加下游河道水體流速為主。

日常情況下，漳平、浦南水文站應(yīng)持續(xù)關(guān)注九龍江流速情況，當(dāng)流速小于0.2m/s時，高度關(guān)注水質(zhì)自動在線監(jiān)測站的水溫、pH、溶解氧、總磷、總氮、葉綠素a、高錳酸鹽指數(shù)等指標(biāo)變化情況，同時加強對易發(fā)生藻類暴發(fā)水域的巡查及藻類情況監(jiān)測。當(dāng)北溪干流發(fā)生藻類暴發(fā)情況時，啟動藻類暴發(fā)應(yīng)急調(diào)度，通過增大水流速度，達到抑制藻類生長的目的，最小流速控制在0.2m/s以上。

根據(jù)圖3漳平站流速、流量關(guān)系，流速為0.3m/s時，漳平站流量為99.1m3/s，因此以漳平站作為控制斷面。根據(jù)漳平站斷面流速0.3m/s時的流量反推萬安水庫、白沙水庫最小下泄流量。P=90%典型年條件下，萬安水庫、白沙水庫、漳平站最枯月流量分別為3.54m3/s、6.93m3/s和22.8m3/s，則萬安水庫、白沙水庫最小下泄流量分別為79.8m3/s、83.2m3/s。白沙水庫水電站共有兩臺發(fā)電機組，單臺滿發(fā)流量約65m3/s，萬安水庫水電站共有三臺發(fā)電機組，單臺滿發(fā)流量約22m3/s。因此，藻類暴發(fā)應(yīng)急調(diào)度情況下，萬安水庫需三臺滿發(fā)，下放流量約66m3/s，白沙水庫兩臺同時發(fā)電，單臺發(fā)電流量約41.6 m3/s，北溪干流上的徑流式電站，必須按照“來多少水、發(fā)多少電”的原則安排出力，禁止蓄水發(fā)電，直至水華風(fēng)險得到控制。

5? ? 結(jié)語

九龍江流域在水華時間中，主要采取上游白沙水庫放水的措施，放水量多少是我們需要研究的內(nèi)容。本文根據(jù)分析九龍江北溪藻類跟流速的變化規(guī)律，即在小于0.2m/s的流速條件下，藻類可大量繁殖，而大于0.2m/s的流速條件下，藻類的生長受到明顯的抑制。利用這種藻類分布規(guī)律，確定在藻類暴發(fā)期間上游白沙水庫放水量量，提高北溪干流河道流速，達到抑制藻類生長的目的，保證九龍江北溪下游供水水質(zhì)。

參考文獻

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基金項目：福建省水利廳“九龍江水資源承載力預(yù)警及生態(tài)水量調(diào)控技術(shù)研究” （編號：MSK201827）資助。

收稿日期：2020-09-11

作者簡介：陳輝（1965-），女，本科，高級工程師，主要從事工作：環(huán)境影響評價與保護、水資源論證、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)理、環(huán)境保護設(shè)計。