在过去的几十年里,由于社会经济发展和人口的快速增长,中国的浅水湖出现了富营养化和水质差的问题。滇池北部的滇池草海的情况被认为是最严重的。滇池草海生态修复始于20世纪80年代末。尽管在改善水质方面投入了大量资金,但湖泊管理者和公众对水质对水流模式缺乏显著反应感到困惑。
因此,湖泊管理者迫切需要了解污染物行为对拟议管理措施的反应。本文基于水文数据、实测湖床高程和水质数据,建立了深度平均二维水动力和水质模型,模拟滇池草海的流场和水质。该模型使用年草海中新站点的水质数据进行了验证,模型结果与观测结果非常一致。在模型结果中观察到滇池草海的风驱动环流,这表明湖泊的流动模式以风驱动环流为主,而在此期间流入/流出仅起次要作用。
滇池草海风生流的形成大致可分为三个阶段。对与叶绿素a分布有关的水动力学过程进行了评估和讨论,以充分了解驱动蓝藻积累的水力机制。此外,我们在比较了所有可能的运行场景后设计了三个场景,以分析每个不同的运行场景对水质改善的贡献。在综合分析的基础上,提出了对水质影响最大的最佳生态运行方案,特别是对叶绿素a和NH3-N浓度的降低。本文提出的水质改善和管理建议是基于湖泊流态的,弥补了以往没有考虑水力特性对滇池水质改善影响的研究。
1.简介
浅水湖为水生动物提供营养和栖息地,为人类提供淡水和食物,分布在中国人口稠密、地势低洼的地区[1、2、3、4]。许多浅水湖泊的生态系统功能正在发生实质性变化,如水域面积减少、水生生态退化、蓝藻水华泛滥以及由于严重的水质问题导致的饮用水供应减少,这些都发生在滇池、太湖和巢湖[5,6,7,8,9]。湖泊水质、人类活动、陆地环境和气候环境之间存在着密切的关系[9,10,11]。点源污染通过严重污染的流入支流直接对水质产生负面影响,而非点源污染则来自集约农业活动、污水排放和城市径流[4,12]。当湖泊的污染负荷超过水环境的承载能力时,湖泊的水质和富营养化状况就会恶化[12,13]。
此外,伴随气温升高和风速风向变化的气候变化会间接影响湖泊的水温结构,改变浅水湖泊的水动力条件,加速水污染和有*蓝藻水华的发生,这是富营养化的关键特征[3,10,14,15]。所有的水质问题都会降低湖泊生态系统和景观价值的稳定性,降低水功能,导致可用水资源减少,甚至对人类健康造成不可逆转的危害[16,17,18,19]。近几十年来,浅水湖泊的水质保护已成为社会